文/毛青誼·上汽通用汽車有限公司

目前國內(nèi)外生產(chǎn)的很多壓機在出廠時就帶有噸位監(jiān)測裝置，市面上對壓機的四點噸位監(jiān)控及分析的實現(xiàn)方式是：通過給壓機安裝一套噸位儀系統(tǒng)，其中四個傳感器來搜集四個點的壓力數(shù)據(jù)，噸位儀匯總檢測數(shù)據(jù)通過藍牙接口傳輸?shù)揭苿釉O(shè)備中，移動設(shè)備可以實時查看最近一次四點噸位的壓力值。

這種方式僅僅能夠做到現(xiàn)場壓力數(shù)據(jù)的讀取，沒有將四點噸位的數(shù)據(jù)進行更進一步的分析和存儲，使用者不能直接得到壓機的負載狀態(tài)數(shù)據(jù)，還需要人工測算，得出壓機偏載或超載的結(jié)果。

圖1 所示的壓機四點噸位監(jiān)測系統(tǒng)包括：

⑴噸位儀。安裝在壓機四個立柱內(nèi)側(cè)的噸位儀，用于監(jiān)測壓機四點噸位值，四個噸位儀對稱安裝。

⑵智能硬件。用于噸位儀的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)推送（傳輸協(xié)議的轉(zhuǎn)換提高傳輸穩(wěn)定性及距離）。

⑶云端服務(wù)器。接收智能硬件發(fā)送的噸位儀的噸位值，對壓機的四點噸位值進行分析，計算壓機的重心位置，判斷壓機是否偏載或超載；存儲數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)庫，分析趨勢數(shù)據(jù)；利用能量法，結(jié)合噸位周邊數(shù)據(jù)，分析設(shè)備異常。

⑷設(shè)備終端。與云端服務(wù)器進行數(shù)據(jù)通訊，獲取壓機的四點噸位值、重心位置、以及壓機的負載狀態(tài)，接收壓機偏載或超載的報警信息。優(yōu)選的設(shè)備終端是工控機或個人移動終端。

分析方法

噸位儀將檢測的壓力數(shù)據(jù)發(fā)送至智能硬件，智能硬件與云端服務(wù)器建立通訊連接，獲取噸位儀的實時數(shù)據(jù)并存儲。云端服務(wù)器根據(jù)噸位儀的檢測數(shù)據(jù)和安裝位置，計算壓機的重心，并判斷壓機是否超載或偏載。當(dāng)壓機超載或偏載時，向用戶發(fā)出報警信息，用戶可通過設(shè)備終端與云端服務(wù)器建立連接，獲取噸位儀的實時數(shù)據(jù)和壓機的負載狀態(tài)，接收報警信息，也可以對噸位儀的歷史數(shù)據(jù)進行查看，云端服務(wù)器根據(jù)壓機的負載狀態(tài)判斷壓機的健康趨勢，用戶可以查看壓機的健康趨勢，掌握壓機的健康趨勢，方便壓機的使用和維護。

圖1 壓機四點噸位監(jiān)測系統(tǒng)

伴隨四點噸位數(shù)據(jù)的積累，我們可以利用四點噸位單副模具的特征值，結(jié)合多種趨勢分析方法，對四點噸位的數(shù)據(jù)和噸位儀健康狀態(tài)進行趨勢分析和預(yù)測。趨勢分析包含日、周、月三個維度，有單調(diào)遞增、單調(diào)遞減、整體遞增、整體遞減、驟拐點。

用戶可以自由配置概率的大小，調(diào)整報警的靈敏度。將單個角度上的噸位數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以得出單個角度上數(shù)據(jù)的變化范圍。可利用此方法，將所有角度上的噸位數(shù)據(jù)進行分析，就可以形成一次沖壓過程中所有角度的、數(shù)據(jù)的變化范圍，從而形成報警范圍。這樣我們就得到了一次沖壓的、全行程數(shù)據(jù)的報警范圍。有效地監(jiān)控了在沖壓生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)異常的情況，即生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題。

下面我們將舉例說明該自學(xué)習(xí)算法的實現(xiàn)過程以及工作原理。通過對大量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，自學(xué)習(xí)功能將掌握數(shù)據(jù)變化的曲線范圍，進而形成全行程的數(shù)據(jù)監(jiān)控與分析，進行實時預(yù)警與報警，如圖2 所示。

圖2 自學(xué)習(xí)功能將掌握數(shù)據(jù)變化的曲線范圍

當(dāng)學(xué)習(xí)的樣本容量較大時，各范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)將有較為穩(wěn)定的概率，篩除學(xué)習(xí)過程中的非正常數(shù)據(jù)，因此，將概率小于0.1 的數(shù)據(jù)進行篩除，進而形成報警范圍。依次將所有的角度數(shù)據(jù)進行概率篩選，從而形成每個角度數(shù)據(jù)的報警范圍。圖3 為自學(xué)習(xí)功能上下限范圍進行報警（偏移20）效果。

圖3 自學(xué)習(xí)功能上下限范圍進行報警（偏移20）效果

后門外板總噸位標準上限及偏載判斷，如圖4 所示。通過集成采集車間的ANDON 系統(tǒng)和噸位數(shù)據(jù)，根據(jù)不同的模具噸位標準對實時的噸位進行預(yù)判，超過標準值后進行手機推送，故障信息中帶有故障鏈接，可以點擊鏈接直接跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的峰值圖形。

應(yīng)用案例分析

質(zhì)量關(guān)注

沖壓車間內(nèi)開裂是個比較典型和高發(fā)的缺陷，目前對于開裂的檢查為僅在線末通過人工或者視覺目視的辦法，但是這個屬于生產(chǎn)后檢查，發(fā)現(xiàn)時往往一批產(chǎn)品已經(jīng)產(chǎn)生了缺陷，同時異常的開裂也會造成模具等問題的進一步惡化，我們通過壓機監(jiān)控項目，將各個模具的4 點噸位過程數(shù)據(jù)及峰值數(shù)據(jù)進行跟蹤，得到了部分開裂缺陷的曲線圖，如圖5 所示，總噸位峰值力有10%的下降率。

圖4 后門外板總噸位標準上限及偏載判斷

圖5 部分模具開裂缺陷曲線圖

同時各點噸位的過程數(shù)據(jù)也有一定的下降，后續(xù)通過對于每套模具過程噸位的數(shù)據(jù)監(jiān)控，應(yīng)用標準曲線與實際曲線的對比，實時判斷零件的開裂狀態(tài)，實時提醒，幫助車間減少開裂的零件數(shù)量以及線末人員對于開裂缺陷的檢查工時，同時減少對模具的潛在影響，降低模具因開裂造成的維修時間，節(jié)約維修工時及降低停線率。

能源節(jié)約

噸位監(jiān)控系統(tǒng)也應(yīng)用于對比相同模具或者同類模具的噸位數(shù)據(jù)差異，我們進行了數(shù)據(jù)分析，對于已滿足壓到底模具的閉模高度進行適度調(diào)整，在確保滿足表面質(zhì)量及尺寸的前提下，進一步優(yōu)化能源數(shù)據(jù)。表1 羅列了一份對比現(xiàn)場實際的測試報告并付諸實施，可以每沖次節(jié)約17%峰值力，大大節(jié)約了單沖次的能源消耗。后續(xù)使用中，我們將使用此峰值力作為標準跟蹤后續(xù)模具的生產(chǎn)，將節(jié)能精益落實到實處。

仿真現(xiàn)實對比

噸位監(jiān)控也建立了一套與前期仿真數(shù)據(jù)的對比通道，正反向確保我們的仿真與實際情況的一致性，通過前期噸位指導(dǎo)后期的模具調(diào)試，后期的噸位數(shù)據(jù)如果調(diào)整后依然與前期有差異，我們也可以通過差異反向?qū)ふ仪捌诜抡嬷械牟蛔泓c?，F(xiàn)場多套模具發(fā)現(xiàn)實際噸位超過前期仿真值，且有些噸位超過100%以上（表2）。通過對比發(fā)現(xiàn)該問題，車間及時檢查了模具及相關(guān)設(shè)置參數(shù)，前期團隊也通過AUTOFORM 重新仿真對比了峰值力值，結(jié)合大家的合作攻關(guān)，峰值噸位與前期仿真貼合度更高，并有明顯下降的趨勢。

表1 EXXX 側(cè)圍內(nèi)板實測報告

表2 峰值噸位與前期仿真貼合度比較

結(jié)束語

我們將噸位數(shù)據(jù)與沖壓生產(chǎn)過程中的能量數(shù)據(jù)做匹配分析。從能量守恒的角度，分析整個生產(chǎn)過程中，能量方面的數(shù)據(jù)異常，設(shè)備異常在整個沖壓生產(chǎn)過程中，我們監(jiān)控的是一個周期內(nèi)能量產(chǎn)生的總和和能量消耗的總和。

壓機在工作過程中，噸位儀能監(jiān)控沖壓工藝力并能過載報警，因此壓機四點噸位數(shù)據(jù)包含很多信息，不僅反映了設(shè)備的運行狀態(tài)，也能反映零件成形工藝與質(zhì)量的狀態(tài)。 通過在壓機上四個點設(shè)置噸位儀，實時對四點噸位數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，可以反映出成形過程以及壓機的工作狀況，增加了沖壓產(chǎn)品的過程監(jiān)控能力，同時也保護了機械壓力機的使用，對實時掌握壓機的負載狀態(tài)具有重要的意義。