梁福炎，李慶明，谷麗明，林 慶，李 俊

（1.東方電氣集團東方電機有限公司，四川 德陽 618000；2.西南交通大學，四川 成都 610000）

1 概述

定子線圈、轉子線圈、定子沖片是發(fā)電機組的核心部件，長期運行于高溫、高電壓等惡劣工況，質量要求高、制造過程由手工作業(yè)和機械作業(yè)穿插進行，制造工藝復雜、難度大，涉及的檢驗內容繁多，且分布于不同工序及不同工位，過程質量控制困難。線圈、沖剪數字化車間就是東方電機圍繞定子線圈、轉子線圈、定子沖片這三大核心部件而打造的大型清潔高效發(fā)電設備智能制造新模式，本文介紹的是在此項目中由傳統(tǒng)檢驗模式向數字化質量控制轉變的質量控制平臺構建和實現。

2 線圈、沖片制造質量控制特點

2.1 線圈質量控制特點

特點1:檢驗參數類型總多，并且內容根據不同項目要求不一，其中，涉及內容包括：長度、寬度等常規(guī)幾何參數測量；升高、節(jié)距等空間幾何參數測量；常態(tài)介質損耗角、試驗電壓、局放值等電氣參數測量。

特點2：檢驗實施地點分布于制造環(huán)節(jié)的各個工位，即產品零部件臨時存放位置，同一個檢驗類型可能需要在多個工位執(zhí)行。

特點3：檢驗所需工量器具類型總多，如游標卡尺、外徑千分尺、公法線千分尺、表面電阻測試儀等，同一個檢驗任務實施可能同時需要多種量具切換使用。

2.2 沖片質量控制特點

特點1：沖片實行批量件管理，首件控制是沖片質量控制的重要環(huán)節(jié)。

特點2：沖片檢驗主要涉及：外形尺寸控制、毛刺控制、漆膜質量控制，主要內容包括：外形尺寸控制：主要通過檢驗槽尺寸及位置、孔尺寸及位置、內外圓輪廓等關鍵尺寸，進而保障疊片裝配后的鐵心尺寸；毛刺控制：測量精度達到微米級，且測量位置為非常規(guī)位置；漆膜質量控制：涉及漆膜厚度、漆膜絕緣性能、固化度等方面。

3 數字化質檢實施前檢測現狀

數字化質檢實施前，相關檢驗項目均通過檢驗前人工識別標準并形成檢驗項，檢驗時手動操作、人工讀取測量儀器儀表及量具數據并配合人工記錄的方式進行，所有質量控制過程及質量信息均通過人工建立質量控制卡進行紙質傳遞。

質量控制通過紙質傳遞卡實現序間質量控制，如圖1。

圖1 質量控制卡

幾何量檢測均通過人工操作、人工讀數、人工記錄方式進行，如圖2。

圖2 幾何量檢測

電氣參數檢測均通過人工點動控制電壓、人工讀數、人工記錄方式進行，如圖3。

圖3 電氣參數測量

此種方式存在如下弊端：

（1）檢驗、試驗方案不固化，檢驗人員能力不同，質量控制力度不一。

（2）質量信息通過紙質方式傳遞，不利于過程的質量控制、信息的及時共享、追溯、統(tǒng)計和分析。

（3）檢驗、試驗均通過人工操作完成，容易受到人為因素影響而產生測量誤差，且檢驗效率較低。

（4）檢驗數據均通過人工記錄，增加了筆誤、漏記的風險。

4 線圈、沖片數字化檢測難點

實現線圈、沖剪數字化檢測須解決軟件平臺和硬件配套兩方面內容。

4.1 軟件質量控制平臺搭建方面

（1）實現數字化檢測的前提是檢驗要求的數字化，而檢驗要求是在產品設計、制造工藝的基礎上描述每道工序所涉及的檢驗內容（如圖4），并且轉換成數字化的表達才能滿足檢測設備的讀取、識別及判定。

圖4 質檢策劃圖

（2）質量控制要求（檢驗要求）需產品實際制造工序合二為一，并在軟件系統(tǒng)中進行業(yè)務實現，即質量控制平臺與生產過程完全結合。

4.2 硬件配套方面

（1）根據檢測特點，需滿足檢測現場不固定，移動式檢測和固定位置、專項檢測兩種方式；同時，根據檢驗內容需要隨時切換檢測工量具。

（2）幾何參數、電氣參數的數字化測量、自動采集、判定，替代現有手工測量、紙質記錄模式。

（3）檢測精度升級、效率提升以滿足數字化質檢需求。

5 數字化質量控制平臺構建

針對產品差異化問題，在前端PLM系統(tǒng)中已發(fā)布具體項目的產品設計、制造工序的內容，這兩個部分為后續(xù)生產的源頭數據，質檢策劃基于上游BOM結構實施，可解決針對具體項目、具體物料的產品差異化問題，檢驗內容生根于BOM結構，解決了檢驗要求與設計、工藝的融合要求，如圖5。

圖5 產品差異化的質量控制策略

同時，針對檢驗要求數字化問題，通過在上游BOM基礎上，將質量標準、技術規(guī)范等紙質技術文件進行分解（也可通過數據繼承方式實現），策劃各個檢驗工序的質量控制點，在各個質量控制點細化具體檢驗要素、專自檢分類、檢驗頻次等質量管理要求，并轉化為數字化表達，形成針對具體實物的項目質量控制方案，實現檢驗要求的數字化，進而通過方案在系統(tǒng)中的數字化執(zhí)行實現后續(xù)生產制造的質量控制，如圖6。

圖6 數字化檢測方案驅動的產品質量控制

根據線圈、沖片的制造特點，制定線圈實施單件管理、沖片實施批量管理的控制方式，在工件首個工序起，以PN+6位年月日+6位流水號為規(guī)則，形成單個線圈、每批次沖片的實物ID，此實物ID作為該產品的“身份證號”，是生產報工、檢驗任務等業(yè)務開展的基礎，用以串聯實物整個制造過程中的生產、質量等信息，建立產品實物的追溯流程及質量檔案。鑒于實物ID多位數值的人工可讀性較差，該實物ID以二維碼等的方式體現，通過掃碼方式保證了讀取的準確性和效率。

根據線圈、沖片的檢驗內容，為實現與數字化質量控制平臺配套，需對現有檢測模式進行調整并與開展數字化檢測技術研究與應用，通過三維掃描、二維影像、3D超景深等數字化幾何參數檢測技術及智能電氣試驗、股間試驗等自動化、智能化電氣參數的試驗技術研究應用，滿足檢驗數據自動采集、判定結果等要求。

（3）任務類型從檢測位置劃分，需要滿足適應非定點工位測量及固定位置測量的需求，考慮檢驗的便利性，非定點工位測量可理解為移動式測量，采用無線傳輸的方式更為合理；考慮網絡穩(wěn)定性及傳輸速度，固定位置測量的檢測項目相對固定，采用有線傳輸方式更為合適，如圖7。

圖7 MOM系統(tǒng)的功能模塊

6 線圈、沖片數字化檢測平臺的應用分析

在MOM系統(tǒng)中，通過自檢、專檢的檢驗人員屬性控制，首檢、抽檢、全檢的檢驗頻次控制等措施制定（如圖8），以檢驗任務驅動檢驗執(zhí)行（如圖9），使得白鶴灘等項目定子線圈、沖片數字化質檢策劃規(guī)范了定子線圈制造質量控制過程。

圖8 質檢策劃

圖9 任務執(zhí)行

7 結束語

通過以生根于產品設計、制造工藝的質檢策劃為基礎形成質量控制方案、以公司質量控制要求為業(yè)務場景搭建軟件邏輯，系統(tǒng)構建了線圈、沖片數字化車間數字化質量控制平臺，并通過數字化檢測技術的應用與系統(tǒng)集成，形成了軟硬件相結合的數字化質量控制體系，為線圈、沖剪數字化車間制造過程的數字化質量管理、質量信息全流程追溯提供了保障。同時，該套數字化質量控制平臺及配套的新檢測技術在相關行業(yè)也具有推廣和借鑒意義。