劉楨 羅云澤 劉娜

1. 中航西安飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司 陜西 西安 710089；2. 寶雞市質(zhì)量技術(shù)檢驗檢測中心 陜西 寶雞 721000

引言

計量技術(shù)和方法融入飛機(jī)的生產(chǎn)、制造、試飛等過程，不僅是飛機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量安全的強(qiáng)有力保障，也對飛機(jī)制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步具有積極的推動作用。在包括飛機(jī)制造的眾多行業(yè)領(lǐng)域，溫度測試是產(chǎn)業(yè)計量中一個非常重要的環(huán)節(jié)，通過接觸式測溫或非接觸式測溫完成測試。溫度均勻性反映的是熱處理設(shè)備爐膛有效加熱區(qū)內(nèi)各個測試點的溫度相對于控制設(shè)定溫度的偏離程度，通過溫度均勻性可劃分設(shè)備等級，體現(xiàn)了設(shè)備溫度控制能力，是保障熱工藝設(shè)備綜合性能最重要的環(huán)節(jié)，也是高溫測量中測試條件最復(fù)雜、成本消耗最高、工作量最大的部分[1]?；跓峒庸ぴO(shè)備在飛機(jī)制造過程的重要性，利用先進(jìn)的智能化技術(shù)，將設(shè)備計量管控、熱加工質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)存儲統(tǒng)計、自動監(jiān)測等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過硬件物理互聯(lián)和軟件信息互聯(lián)建立溫度均勻性測試智能檢測系統(tǒng)，提升熱加工過程的產(chǎn)品質(zhì)量。

1 溫度均勻性測試

對于高溫測量，在測試期間，所有參數(shù)都應(yīng)反映生產(chǎn)時設(shè)備的正常工作狀態(tài)。在實際工作中，根據(jù)計量檢測及量值溯源的基本方法，以及相關(guān)工藝要求和熱工藝設(shè)備的測試、質(zhì)量控制方面的實踐發(fā)現(xiàn)：溫度均勻性測試工作需要在滿足設(shè)備技術(shù)指標(biāo)溯源要求的前提下，盡量反映被測設(shè)備的實際工作條件，同時需要對不同的設(shè)備進(jìn)行有效的測試和評價，以實施高質(zhì)量、高效率、低成本的高溫測量。通過上述測試工作，可對各種用于材料儲存、環(huán)境試驗、高溫加工的試驗設(shè)備的溫度場性能進(jìn)行檢測和設(shè)備鑒定。

圖1 表面處理槽及其測試圖

2 溫度均勻性測試智能檢測系統(tǒng)構(gòu)成

溫度均勻性測試智能檢測系統(tǒng)主要劃分為安全層、交互層、接口服務(wù)層、SCADA服務(wù)層、基礎(chǔ)支撐層、車間設(shè)備層。通過系統(tǒng)連接，將熱加工設(shè)備的數(shù)據(jù)信息給終端用戶，并將信息傳輸至公司內(nèi)部的辦公網(wǎng)絡(luò)中，通過接口與計量信息系統(tǒng)對接，達(dá)到數(shù)據(jù)實時記錄更新，用戶時刻可以關(guān)注到設(shè)備的最新狀態(tài)。

圖2 系統(tǒng)邏輯視圖

溫度均勻性測試智能檢測系統(tǒng)的安全層主要為園區(qū)網(wǎng)與工控網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)隔離用的工業(yè)網(wǎng)閘，在本系統(tǒng)中主要作用為傳達(dá)園區(qū)網(wǎng)對工控網(wǎng)的接口調(diào)用，將接口參數(shù)傳遞給工控網(wǎng)的接口服務(wù)，并且利用自帶的數(shù)據(jù)同步功能，將需要回傳給園區(qū)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，直接從工控網(wǎng)的基支撐層同步回園區(qū)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心。

SCADA服務(wù)層是工控網(wǎng)的核心，主要負(fù)責(zé)工控網(wǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)的運(yùn)行。從數(shù)據(jù)中心獲取生產(chǎn)任務(wù)開始生產(chǎn)任務(wù)，并將生產(chǎn)實績、計量等數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)中心，反饋給園區(qū)網(wǎng)；為處在交互層的各終端提供業(yè)務(wù)支撐；控制車間設(shè)備層，下達(dá)信號或收集設(shè)備數(shù)據(jù)。主要功能為設(shè)備數(shù)據(jù)采集、設(shè)備參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)展示服務(wù)、數(shù)據(jù)存儲、報警功能、生產(chǎn)任務(wù)管理、TUS文件上傳[2]。基礎(chǔ)支撐層主要為數(shù)據(jù)中心，存儲與園區(qū)網(wǎng)相互通信的數(shù)據(jù)。

3 溫度均勻性測試智能檢測系統(tǒng)主要功能模塊

3.1 設(shè)備計量管理模塊的研究

設(shè)備計量管理模塊是系統(tǒng)的重要組成部分，其目的是為了進(jìn)行設(shè)備全生命周期的管控任務(wù)。系統(tǒng)能實現(xiàn)設(shè)備校驗周期管理，具備預(yù)警功能，實時狀態(tài)管理，能夠自動檢測或提取設(shè)備實時運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，上傳MES系統(tǒng)，并推送至各信息終端，部分設(shè)備實現(xiàn)一定的遠(yuǎn)程機(jī)械控制功能。具備硬件故障報警、質(zhì)量過程超差報警、安全報警等功能，記錄報警信息生成日志，統(tǒng)計設(shè)備故障周期信息。

3.2 熱加工質(zhì)量控制模塊研究

設(shè)備的計量管理是質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，設(shè)備的實時監(jiān)控是質(zhì)量控制的關(guān)鍵，加工過程的人員操作管理是質(zhì)量控制的保障，加工零件質(zhì)量檢驗系統(tǒng)是質(zhì)量控制的最終屏障，歷史數(shù)據(jù)查詢是質(zhì)量追溯的關(guān)鍵手段。

系統(tǒng)具備生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集及記錄功能，可視化曲線自動轉(zhuǎn)化功能，生產(chǎn)過程質(zhì)量數(shù)據(jù)（或可視化曲線）在線提取、在線發(fā)起、在線檢驗、在線封閉功能。實現(xiàn)封閉質(zhì)量數(shù)據(jù)的上傳，對接質(zhì)量管理系統(tǒng)和MES系統(tǒng)實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)封閉。本系統(tǒng)還將加工后的產(chǎn)品硬度值數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，將質(zhì)量問題處理登記，自動生成質(zhì)檢臺賬，自動統(tǒng)計質(zhì)檢數(shù)據(jù)（包括合格數(shù)、一次交檢合格數(shù)、合格率、一次交檢合格率、返修數(shù)、返修率、報廢數(shù)、報廢率、廢品原因記錄等），最終生成詳細(xì)的質(zhì)量統(tǒng)計曲線顯示。

3.3 數(shù)據(jù)存儲統(tǒng)計模塊研究

數(shù)據(jù)存儲統(tǒng)計模塊實質(zhì)為歷史數(shù)據(jù)庫，主要包括人員操作信息，工藝文件，設(shè)備加工過程數(shù)據(jù)，零件加工流程數(shù)據(jù)，其功能是完整的保存數(shù)據(jù)，用于查詢數(shù)據(jù)追溯產(chǎn)品質(zhì)量，統(tǒng)計設(shè)備使用狀況，進(jìn)行產(chǎn)能分析和資源調(diào)配。為滿足示范平臺的歷史數(shù)據(jù)采集、存儲、查詢等要求，需采用專業(yè)歷史數(shù)據(jù)庫+關(guān)系數(shù)據(jù)庫模式來構(gòu)架數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。歷史數(shù)據(jù)庫支持對歷史數(shù)據(jù)歸檔文件的管理，包括創(chuàng)建、復(fù)制、刪除、備份的功能。數(shù)據(jù)庫平臺提供面向過程數(shù)據(jù)存儲或者優(yōu)化存儲的手段，并提供數(shù)據(jù)壓縮方法以及用戶可對壓縮能力選擇的途徑。本系統(tǒng)借助計算機(jī)和數(shù)據(jù)庫科學(xué)地保存和管理大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)，使用戶能方便地利用這些寶貴的信息資源，能永久存儲生產(chǎn)信息、合理分配存儲區(qū)域、有效完成信息共享的優(yōu)點。

3.4 TUS自動檢測模塊研究

系統(tǒng)配備便攜式TUS自動檢測模塊，以便實現(xiàn)和執(zhí)行HB5354及GJB509B、AMS2750E等標(biāo)準(zhǔn)中加熱爐有效加熱區(qū)定期檢測的規(guī)定[3]。TUS自動檢測模塊測量精度優(yōu)于±0.1%，可現(xiàn)場動畫顯示爐內(nèi)溫場各點差值，自動獲取均溫區(qū)，并打印校驗報告及均溫區(qū)示意圖，校驗結(jié)果可通過網(wǎng)絡(luò)傳遞至服務(wù)器，作為設(shè)備管理的原始依據(jù)。

熱加工設(shè)備預(yù)留TUS檢測模塊硬件接口（RJ45）。設(shè)備到達(dá)檢測周期時，示范平臺提醒用戶接入檢測設(shè)備，系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定的檢測方案自動完成爐溫均勻性檢測并自動生成檢測報告上傳MES系統(tǒng)；檢測參數(shù)設(shè)定：設(shè)定設(shè)備類型、檢定標(biāo)準(zhǔn)、測量點位置、熱電偶修正值、測量時間、測量溫度點等；檢測報告生成：根據(jù)檢測結(jié)果及檢定標(biāo)準(zhǔn)自動輸出檢測報告、檢測證書等。

4 與計量數(shù)字化系統(tǒng)融合

本系統(tǒng)與計量保障數(shù)字化系統(tǒng)進(jìn)行融合，目的是對熱加工設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配和對比，以保證生產(chǎn)現(xiàn)場計量器具的工作特性，為關(guān)鍵熱加工工序提供計量保障，主要包括兩個方面：與車間級計量保障數(shù)字化系統(tǒng)集成，獲取時效爐、淬火爐、硝鹽槽等熱加工設(shè)備的關(guān)鍵計量參數(shù)，并對這些關(guān)鍵計量參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控和分析，基于工作狀態(tài)感知數(shù)據(jù)做出設(shè)備運(yùn)行的預(yù)警識別。

本系統(tǒng)通過Web Service接口，接收車間級計量保障數(shù)字化系統(tǒng)傳送的查詢請求，返回相關(guān)設(shè)備的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，車間級計量保障數(shù)字化系統(tǒng)通過熱加工設(shè)備計量參數(shù)的實際運(yùn)行數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比，完成對熱加工設(shè)備計量狀態(tài)的健康監(jiān)測。

5 結(jié)束語

本論文通過溫度均勻性測試智能檢測系統(tǒng)研究，實現(xiàn)了熱加工設(shè)備計量管理、設(shè)備集中管控、質(zhì)量控制功能的統(tǒng)一集成管理，直接對熱加工設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)和特殊計量，對熱加工設(shè)備的自動化、信息化計量，對關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵參數(shù)的在線、植入式計量，對原材料進(jìn)廠、半成品加工、成品出廠中的計量，起到基礎(chǔ)支撐作用，進(jìn)一步加強(qiáng)對設(shè)備的質(zhì)量控制，并于計量數(shù)字化系統(tǒng)融合將設(shè)備、方法、規(guī)范、人員保障有機(jī)融合，后期通過系統(tǒng)的能力開發(fā)，可實現(xiàn)熱加工設(shè)備計量數(shù)字化平臺的研發(fā)。