張宇 孫廣明

摘要：對(duì)于離散制造業(yè)集成車(chē)間面臨的生產(chǎn)信息不透明，缺乏集中監(jiān)控和管理平臺(tái)，管理者不能實(shí)時(shí)、全面、準(zhǔn)確地了解生產(chǎn)實(shí)際情況，無(wú)法及時(shí)檢查和處理現(xiàn)場(chǎng)等問(wèn)題，通過(guò)構(gòu)建集成車(chē)間生產(chǎn)數(shù)字化系統(tǒng)，解決離散集成車(chē)間多元數(shù)據(jù)難以協(xié)同帶來(lái)的生產(chǎn)效率不高、產(chǎn)品不合格率高等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)車(chē)間生產(chǎn)物料、設(shè)備、過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到精準(zhǔn)生產(chǎn)與控制，提升生產(chǎn)效率與降低不合格產(chǎn)品率。將設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)可視化的車(chē)間管理，促進(jìn)提升效益。通過(guò)對(duì)車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程的原料、生產(chǎn)計(jì)劃、加工過(guò)程的信息采集，進(jìn)行實(shí)時(shí)，精準(zhǔn)生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保產(chǎn)線生產(chǎn)安全和效率，達(dá)到降低不合格產(chǎn)品率，提質(zhì)增效及提升資源的有效使用率。

關(guān)鍵詞：數(shù)字車(chē)間;離散制造業(yè);監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-9492 f 2022）02-0082-03

0 引言

“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略指出，制造企業(yè)智能化是目前首要面臨的挑戰(zhàn)和問(wèn)題[1]。車(chē)間作為生產(chǎn)制造企業(yè)的生產(chǎn)核心，其工作效率與組織生產(chǎn)的形式，將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量與成本[2]。因此，為了提升離散制造企北的生產(chǎn)水平，促進(jìn)其提升生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，其數(shù)字化改造十分必要[3]。

離散制造業(yè)多種制造系統(tǒng)并行，以適應(yīng)批次多、品種多、單件小批量等生產(chǎn)特點(diǎn)。離散制造車(chē)間存在數(shù)據(jù)繁多，實(shí)時(shí)監(jiān)控困難，管理不透明等問(wèn)題[4]，制約其生產(chǎn)效率的提升。新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)結(jié)合，是必然發(fā)展趨勢(shì)[5-6]。

離散制造業(yè)集成車(chē)間在組織生產(chǎn)時(shí)具備以下問(wèn)題。

（1）訂單和預(yù)測(cè)式驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)。集成車(chē)間的生產(chǎn)計(jì)劃的驅(qū)動(dòng)是訂單式或基于對(duì)市場(chǎng)的預(yù)測(cè)。由于訂單和對(duì)市場(chǎng)的預(yù)測(cè)變化頻繁，因此生產(chǎn)排單變化頻繁，難以精確。

（2）依據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的特點(diǎn)，工序簡(jiǎn)單或復(fù)雜并存。產(chǎn)品的構(gòu)成零部件種類(lèi)眾多，且不同產(chǎn)品的生產(chǎn)工序存在較大差別。普遍存在小批量試制等產(chǎn)品未定型情況，且生產(chǎn)周期、工序存在較大不確定性，對(duì)于關(guān)鍵生產(chǎn)資源爭(zhēng)奪現(xiàn)象嚴(yán)重。

（3）生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率等因素很大程度上依賴(lài)于人工的技術(shù)熟練水平。生產(chǎn)過(guò)程中存在許多不確定因素和意外情況（如緊急訂貨、物料短缺、設(shè)備異常、人員變動(dòng)、元件質(zhì)量波動(dòng)等），對(duì)生產(chǎn)作業(yè)的正常實(shí)施產(chǎn)生重大影響。

離散車(chē)間由不同的零件加工/裝備子過(guò)程組成生產(chǎn)活動(dòng)，本身具有生產(chǎn)多變和不確定性[8]。為了克服上述問(wèn)題，部分離散制造企業(yè)在車(chē)間組織生產(chǎn)環(huán)節(jié)，采用信息化的方式來(lái)改善生產(chǎn)效率，即部署多種信息化軟件，如PLM、MES、SCADA等。由于在不同系統(tǒng)中，應(yīng)用軟件和設(shè)備的聯(lián)合應(yīng)用，使得工廠管理的重要性日益突出。

（1）各個(gè)車(chē)間生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)形態(tài)各異，尚未形成統(tǒng)一建設(shè)定式和標(biāo)準(zhǔn)，存在大量的“信息孤島”和“信息煙囪”。

（2）生產(chǎn)信息化和生產(chǎn)白動(dòng)化過(guò)程脫節(jié)，互不連接，缺乏有效統(tǒng)一的分析和管理平臺(tái)。

生產(chǎn)車(chē)間信息不透明，缺乏集中的監(jiān)控和可視化管理平臺(tái)，管理者不能實(shí)時(shí)、全面、準(zhǔn)確地了解生產(chǎn)實(shí)際情況，無(wú)法及時(shí)檢查和處理，這也造成了車(chē)間管理的困境。車(chē)間管理面臨的主要問(wèn)題是“解決計(jì)劃、材料、生產(chǎn)過(guò)程”。由于生產(chǎn)過(guò)程的不斷更新，計(jì)劃和執(zhí)行層存在缺口。生產(chǎn)材料需求的計(jì)劃是建立在理想穩(wěn)定的基礎(chǔ)上的，但在單位生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)間內(nèi)，資源、環(huán)境可能發(fā)生改變，如設(shè)備的突然故障與維修、需求的變化等導(dǎo)致產(chǎn)品不合格率的上升、生產(chǎn)周期的延長(zhǎng)，以至于影響參與生產(chǎn)的各班組的協(xié)同。為了避免這些問(wèn)題，需要將計(jì)劃、資源、生產(chǎn)串聯(lián)起來(lái)，做到實(shí)時(shí)化、智能化、集成化地更新[9-14]。

為了更好地管控車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)，需要對(duì)生產(chǎn)車(chē)間內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理。構(gòu)建面向離散制造業(yè)集成車(chē)間的數(shù)字化系統(tǒng)，提高工廠對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的管控能力，優(yōu)化生產(chǎn)。

1 離散制造業(yè)集成車(chē)間的數(shù)字化系統(tǒng)

離散制造業(yè)集成車(chē)間的數(shù)字化系統(tǒng)核心功能如圖1所示。離散制造業(yè)集成車(chē)間的數(shù)字化系統(tǒng)在整個(gè)生產(chǎn)組織、產(chǎn)品加工、資源處理和其他行業(yè)的技能培訓(xùn)、生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度方面統(tǒng)一協(xié)同，提供生產(chǎn)資源的合理的部署與配置、提高生產(chǎn)能力。實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的可視化，促進(jìn)業(yè)務(wù)流程的持續(xù)優(yōu)化。面向離散制造業(yè)集成車(chē)間的數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以柔性、敏捷制造為目標(biāo)，傳感器網(wǎng)絡(luò)、結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)離散制造車(chē)間的生產(chǎn)資源的負(fù)荷跟蹤，提升流轉(zhuǎn)效率和利用率，提升生產(chǎn)應(yīng)變能力。通過(guò)采樣生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)，結(jié)合統(tǒng)計(jì)分析方法，為決策者提供充足依據(jù)，打造先進(jìn)的生產(chǎn)管理體系。

1.1 計(jì)劃管理

根據(jù)訂單和生產(chǎn)計(jì)劃建立生產(chǎn)計(jì)劃管理系統(tǒng)，制定詳細(xì)的生產(chǎn)計(jì)劃（資源分配的生產(chǎn)活動(dòng)）。訂單優(yōu)先順序、供應(yīng)、庫(kù)存、庫(kù)存、操作產(chǎn)品、功能、操作加工、資源等條件、資源限制、用戶變更計(jì)劃、按順序分配日間操作計(jì)劃、按次序調(diào)整至最優(yōu)。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中主要有以下需求。

（1）手動(dòng)排產(chǎn)：該功能模塊將總的計(jì)劃進(jìn)行分解，車(chē)間生產(chǎn)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備負(fù)荷、生產(chǎn)周期等情況在系統(tǒng)中進(jìn)行手動(dòng)計(jì)劃排定、派工等操作，可具體到人員、設(shè)備等。

（2）跟蹤生產(chǎn)速度：實(shí)時(shí)對(duì)車(chē)間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)訂單執(zhí)行情況的跟蹤。

1.2 工藝管理

工藝過(guò)程管理與控制是系統(tǒng)中的重要組成部分與工具，是提產(chǎn)品生產(chǎn)效率，保證生產(chǎn)質(zhì)量、確保生產(chǎn)安全和按期生產(chǎn)的重要方法。

工藝文件管理和圖紙管理：系統(tǒng)可以統(tǒng)一管理生產(chǎn)技術(shù)文本和相關(guān)文件。

工藝流程管理：可以確定系統(tǒng)中的技術(shù)路線等。

工藝版本管理：可以管理技術(shù)路線版本等。

工藝審批管理：當(dāng)系統(tǒng)中的技術(shù)過(guò)程或技術(shù)發(fā)生變更時(shí)，需要批準(zhǔn)，方可執(zhí)行。

1.3 設(shè)備管理

設(shè)備管理是對(duì)車(chē)間生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)規(guī)范、操作規(guī)程、管理制度、監(jiān)測(cè)、故障診斷、技術(shù)維護(hù)、統(tǒng)計(jì)等模塊。綜合了生產(chǎn)設(shè)施、操作規(guī)程和控制系統(tǒng)、運(yùn)行控制、故障診斷、維護(hù)、電流統(tǒng)計(jì)等模塊的總管理，建立設(shè)備管理檔案，對(duì)設(shè)備調(diào)整、更新、使用、維護(hù)、狀態(tài)等信息全方位記錄，有利于提升設(shè)備使用效率與正常運(yùn)行。

1.4 生產(chǎn)看板

生產(chǎn)看板是部署在集成車(chē)間的顯示工具，直接影響到產(chǎn)線的產(chǎn)能。動(dòng)態(tài)匯集顯示生產(chǎn)狀態(tài)信息，如產(chǎn)量匯總、報(bào)警提示、生產(chǎn)效率等，幫助生產(chǎn)人員和管理人員進(jìn)行生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控與預(yù)警。

1.5 異常管理

在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)異常，如設(shè)備故障、材料短缺、生產(chǎn)異常等情形，系統(tǒng)在出現(xiàn)異常時(shí)會(huì)進(jìn)行異常監(jiān)測(cè)、異常監(jiān)測(cè)、異常報(bào)告調(diào)整，以及定期報(bào)告和報(bào)告?？焖賯鬟f信息、調(diào)用應(yīng)用程序、實(shí)時(shí)顯示、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表等，實(shí)時(shí)傳遞信息和過(guò)程控制、設(shè)備狀態(tài)、質(zhì)量問(wèn)題、物料供應(yīng)等，支持整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。

當(dāng)質(zhì)量、技術(shù)、設(shè)備、設(shè)備、設(shè)備參數(shù)是不正常的警報(bào)信號(hào)時(shí)，根據(jù)事先確定的人員、處理時(shí)間和提醒，如果未及時(shí)處理，則按步驟發(fā)出警報(bào)。當(dāng)出現(xiàn)生產(chǎn)異常時(shí)，異常信息實(shí)時(shí)快速上報(bào)、顯示、統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)告生成等，提供和管理實(shí)時(shí)過(guò)程跟蹤，覆蓋工作順序、設(shè)備狀況、質(zhì)量問(wèn)題、材料供應(yīng)等范疇，實(shí)現(xiàn)異?？焖俣ㄎ?。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的異常情況提前進(jìn)行維護(hù)，根據(jù)不同的異常采用不同的方式進(jìn)行處理。

1.6 質(zhì)量管理

控制車(chē)間產(chǎn)品質(zhì)量管理、降低生產(chǎn)不合格率，提高產(chǎn)出質(zhì)量和滿足客戶需求。針對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)設(shè)置指，包含檢查質(zhì)量控制和質(zhì)量控制參數(shù)控制，大大降低生產(chǎn)工序的質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人員填報(bào)和產(chǎn)線跟蹤提交當(dāng)前生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，如自檢、報(bào)廢、返修等數(shù)據(jù)。在關(guān)鍵工序生產(chǎn)完成后，根據(jù)需要進(jìn)行工序質(zhì)檢，并根據(jù)任務(wù)進(jìn)行質(zhì)檢數(shù)據(jù)提交，并提交產(chǎn)品不合格時(shí)的處理方式，如返修、報(bào)廢等。質(zhì)量管理主要是為了控制產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，提高合格率和客戶滿意度，針對(duì)關(guān)鍵工序設(shè)置檢驗(yàn)指導(dǎo)內(nèi)容、質(zhì)檢項(xiàng)及參數(shù)供質(zhì)檢人員對(duì)比確認(rèn)，大大降低了因上道工序存在的質(zhì)量問(wèn)題繼續(xù)加工生產(chǎn)而帶來(lái)的損失。

2 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)加工原材料、生產(chǎn)計(jì)劃信息、加工過(guò)程的透明度、實(shí)時(shí)性、配送的準(zhǔn)確性，控制生產(chǎn)設(shè)施的運(yùn)行，保證生產(chǎn)配送的及時(shí)進(jìn)行，提高效率，提高客戶滿意度。產(chǎn)品生命周期可視化、過(guò)程瓶頸分析、有效促進(jìn)生產(chǎn)協(xié)調(diào)、減少生產(chǎn)故障、提高部門(mén)合作效率。為避免通過(guò)人為干預(yù)造成數(shù)據(jù)傳輸延遲，降低存儲(chǔ)成本，通過(guò)對(duì)異常信息的可視化和信息的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，建立了一個(gè)透明、實(shí)時(shí)、現(xiàn)代化的智能車(chē)間。通過(guò)對(duì)離散制造業(yè)集成車(chē)間生產(chǎn)數(shù)字化系統(tǒng)的構(gòu)建，更好地管理車(chē)間內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備、優(yōu)化生產(chǎn)，需要適合車(chē)間本身的數(shù)字化系統(tǒng)，將設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)可視化的車(chē)間管理，促進(jìn)提升效益。通過(guò)對(duì)車(chē)間生產(chǎn)過(guò)程的原料、生產(chǎn)計(jì)劃、加工過(guò)程的信息采集，進(jìn)行實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保產(chǎn)線生產(chǎn)安全和效率，達(dá)到降低不合格產(chǎn)品率，提升客戶滿意度。

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