陳金春，丁俠勝，車豪濱

（杭州晨龍智能科技有限公司，浙江 杭州 310000）

1 信息追溯管理的需求分析

對(duì)于型材下料自動(dòng)化生產(chǎn)線而言，要實(shí)現(xiàn)無人化，除了要求硬件設(shè)備具備數(shù)字化、自動(dòng)化功能外，還需要從軟件系統(tǒng)角度考慮產(chǎn)品信息追溯管理，否則一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，將無從查起。信息追溯管理系統(tǒng)它不僅可以解決材料從哪兒來的問題，還可以知曉材料將流向何處，并記錄在流轉(zhuǎn)加工的過程中所發(fā)生的一切關(guān)聯(lián)信息，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量追溯提供依據(jù)。對(duì)于成百上千種型材下料件，在原有的加工方式中，通常是工人用粉筆在下料件上將工件信息進(jìn)行標(biāo)記，下一道工序的工人憑下料件上的信息進(jìn)行取用，如果在轉(zhuǎn)運(yùn)的過程中筆跡丟失，工人得重新測(cè)量下料件的信息，費(fèi)時(shí)費(fèi)勁，并且容易出現(xiàn)差錯(cuò)。因此在型材下料自動(dòng)化生產(chǎn)線中配置信息追溯管理系統(tǒng)勢(shì)在必行。型材下料自動(dòng)化生產(chǎn)線追溯需求路線如圖1所示。

圖1 型材下料自動(dòng)化生產(chǎn)線追溯需求

（1）信息集成的現(xiàn)實(shí)需求——數(shù)據(jù)源多，需要集中管理。實(shí)現(xiàn)下料件信息的全面追溯，首先得完成數(shù)據(jù)的聚合，即需要對(duì)接各數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，提取所需的信息。比如：①對(duì)接原材料信息庫以實(shí)現(xiàn)原材料信息追溯（預(yù)留擴(kuò)展）；②對(duì)接各加工設(shè)備，實(shí)現(xiàn)加工設(shè)備信息的追溯（如操作管理人員信息追溯，設(shè)備狀態(tài)信息追溯）；③對(duì)接質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的記錄；④對(duì)接總控系統(tǒng)，獲取與下料件相關(guān)的生產(chǎn)信息。（2）信息分析的現(xiàn)實(shí)需求——實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量大，需要獨(dú)立的邊緣計(jì)算和分析。在型材下料生產(chǎn)線中，下料件存在品種多、批量小的客觀情況，一個(gè)批次零部件往往用在多個(gè)產(chǎn)品型號(hào)、不同批次訂單生產(chǎn)中，信息追溯的信息量龐大，人工干預(yù)無法實(shí)現(xiàn)真正的信息追溯。從海量的數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值的信息，現(xiàn)有控制系統(tǒng)無法實(shí)施，需要邊緣計(jì)算與分析，因此離不開信息追溯管理軟件。

2 信息追溯方案設(shè)計(jì)

（1）信息追溯系統(tǒng)構(gòu)架。本項(xiàng)目?jī)?nèi)追溯系統(tǒng)主要為解決兩部分需求：追溯數(shù)據(jù)的集成管理與數(shù)據(jù)向外部系統(tǒng)提供。為解決本項(xiàng)目型材下料車間對(duì)信息集成與信息追溯的需求，信息追溯系統(tǒng)共分三層，分別是對(duì)象層，功能層，需求層。其中對(duì)象層包含打碼設(shè)備，掃碼設(shè)備，觸摸屏，質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備等；工程層包含設(shè)備數(shù)據(jù)集成、軟件數(shù)據(jù)集成、掃碼查詢、接口提供等；需求層包含追溯數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)向外提供API接口等。（2）信息追溯路線設(shè)計(jì)。信息追溯支持兩種方式：一是正向追溯：從信息追溯管理系統(tǒng)上進(jìn)行信息追溯查詢，通過輸入下料件加工過程信息（原材料采購信息及原材料信息預(yù)留擴(kuò)展接口），查詢到如某個(gè)批次的下料件信息，通過對(duì)接工廠信息管理系統(tǒng)，便可知道該批次下料件的流向，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、以便采取措施補(bǔ)救。二是逆向追溯：比如桁架車間提出下料件追溯需求，通過讀取下料件上的條形碼，鏈接下料車間信息追溯管理系統(tǒng)，從而獲取更多下料件信息，包含下料件信息、質(zhì)量檢測(cè)信息、加工過程信息等（原材料信息及采購信息預(yù)留擴(kuò)展接口）。

3 信息追溯管理系統(tǒng)核心功能

（1）生產(chǎn)線信息的交互內(nèi)容和交互方式。信息化追溯管理系統(tǒng)是下料線各控制、軟件系統(tǒng)信息集成的核心，集成的信息匯合成一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)間彼此關(guān)聯(lián)映射。同時(shí)，信息追溯管理系統(tǒng)支持信息擴(kuò)展，如：隨著原材料庫信息的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一完善后，通過掃碼槍可以獲取原材料信息，信息追溯系統(tǒng)便可以將追溯的邊界拓展至原材料信息。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，根據(jù)工廠發(fā)展建設(shè)的需求，同樣可以延伸至與工廠采購系統(tǒng)，獲取采購信息，實(shí)現(xiàn)物料的全生命周期管理。型材下料自動(dòng)化生產(chǎn)線各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互流向如圖2。

圖2 型材下料自動(dòng)化生產(chǎn)線各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流關(guān)系圖

目前，整個(gè)產(chǎn)線各系統(tǒng)與信息追溯管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互內(nèi)容見表1。

表1 排程系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互內(nèi)容

（2）生產(chǎn)線信息追溯管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成方案。追溯內(nèi)容包含：生產(chǎn)信息：設(shè)備、人員、物料、班組等；物料信息：原材料廠家、編號(hào)、供應(yīng)商、及原材料長(zhǎng)度材質(zhì)等信息（預(yù)留擴(kuò)展）和成品的批次、日期、數(shù)量、供應(yīng)商和客戶等；產(chǎn)品特性（檢測(cè)）信息：長(zhǎng)度、角度等。信息管理追溯系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)交互，所得到的信息，按照順序，在數(shù)據(jù)庫進(jìn)行排序，最終形成一個(gè)編碼。比如：物料編碼代碼（01），MES計(jì)劃（MT）、工序信息代碼（OP）、物流配送信息（WL）、流水號(hào)（0001）；那么在一個(gè)生產(chǎn)計(jì)劃中，生產(chǎn)的物料條形碼 即 為01MTOPWL0001，01MTOPWL0002……01MTOPWL9999。生成的條碼下發(fā)至激光打碼設(shè)備，將加工件唯一的身份標(biāo)識(shí)（條碼）打印在下料件上。

接口流程如下：（1）MES與追溯系統(tǒng)集成。MES傳輸生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)數(shù)量、計(jì)劃所需物料等信息，追溯系統(tǒng)完成新的物料編碼（物料條形碼）后，傳輸數(shù)據(jù)給MES。（2）WMS與追溯系統(tǒng)集成。WMS傳輸庫存信息給追溯系統(tǒng)，追溯系統(tǒng)完成新的物料編碼（物料條形碼）后，傳輸數(shù)據(jù)給WMS，WMS更新庫存。（3）總控與追溯系統(tǒng)集成?？偪匾罁?jù)生產(chǎn)計(jì)劃傳輸物料生產(chǎn)信息給追溯系統(tǒng)；追溯系統(tǒng)完成新的物料編碼（物料條形碼）后，傳輸完成信號(hào)給總控。融合所有信息后的信息追溯管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)批次追溯（如班次、時(shí)段、臺(tái)套追溯）及精確追溯（下料件唯一條形碼）。

4 信息追溯管理系統(tǒng)的輸出

（1）信息追溯管理系統(tǒng)條碼打印輸出。信息追溯管理系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)整合以后，將對(duì)每個(gè)下料件生成唯一條形碼，激光打碼設(shè)備通過一體機(jī)，與信息管理追溯系統(tǒng)交互，獲取條形碼信息，在下料件上自動(dòng)打印條形碼，完成后，打碼設(shè)備上的讀碼器，進(jìn)行自動(dòng)讀碼校驗(yàn)，如通過，則完成下料件打碼。（2）生產(chǎn)線配置打碼設(shè)備。激光打標(biāo)機(jī)是一種可通過光源產(chǎn)生激光束，將其放大并通過透鏡傳導(dǎo)至工件上，通過激光傳遞的能量在焦點(diǎn)處使材料發(fā)生改變，工件表面材料受熱蒸發(fā)，材料被移除從而在表面形成標(biāo)識(shí)的脈沖打標(biāo)設(shè)備。由信息收集系統(tǒng)下發(fā)或通過手動(dòng)錄入打標(biāo)內(nèi)容，PLC可以通訊控制光纖控制單元打標(biāo)，光纖控制單元也可將生產(chǎn)狀態(tài)信息反饋給PLC及信息收集系統(tǒng)。（3）信息追溯管理系統(tǒng)信息可視化。系統(tǒng)提供了豐富的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，用戶可根據(jù)需要選擇使用，如產(chǎn)量報(bào)表、合格率報(bào)表等；所有報(bào)表都支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出，用戶可以將報(bào)表數(shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL；系統(tǒng)具有計(jì)數(shù)功能，可實(shí)時(shí)記錄加工數(shù)量。平臺(tái)通過掃描物料上的條形碼，解析并調(diào)取信息管理系統(tǒng)中信息，展示物料狀態(tài)信息。（4）信息追溯管理系統(tǒng)條碼共享API。多系統(tǒng)集成后，可根據(jù)接口，實(shí)施傳輸數(shù)據(jù)，在各系統(tǒng)可以查詢條碼信息，比如：在WMS系統(tǒng)中，輸入條碼，可以查詢物料出入庫信息。通過掃碼槍，可查詢下料件工藝信息。