文／蔣鑫強，王鑫哲，趙功成·格力電器(珠海)股份有限公司香洲分公司

隨著公司快速發(fā)展，沖壓車間的生產(chǎn)規(guī)模逐步擴大。沖壓零件的制造模式也從傳統(tǒng)的單工序人工作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊a(chǎn)模式，告別了勞動密集型的生產(chǎn)模式。在自動化進程的推進過程中，也迎來了信息化時代的到來，對當前沖壓零件的生產(chǎn)制造模式提出了更高的要求與更嚴峻的考驗。市場規(guī)模的快速增長以及產(chǎn)品更新?lián)Q代加速，促使生產(chǎn)現(xiàn)場也逐漸呈現(xiàn)敏捷性的變化，不能再依托人工進行數(shù)據(jù)收集與處理。

生產(chǎn)信息隨著生產(chǎn)復雜性的提升呈現(xiàn)出裂變的趨勢，需要一套信息化的系統(tǒng)滿足新的需求。針對現(xiàn)狀，項目團隊通過自主研究攻關沖壓車間各線體的信息化設備聯(lián)網(wǎng)，建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成沖壓車間各個生產(chǎn)單元的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)訂單、實時訂單數(shù)量、生產(chǎn)時間、異常情況等，通過大數(shù)據(jù)可視化分析分享給用戶，對設備起到實時監(jiān)督管理的作用。對平臺大數(shù)據(jù)的分析情況可以得到各設備的開機率和稼動率，對稼動率較低的設備制定相應解決方案。

信息化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

沖壓車間的信息化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(圖1)實現(xiàn)了端對點的數(shù)據(jù)采集方式，通過在各設備上安裝傳感器與數(shù)控看板，實時顯示生產(chǎn)數(shù)量并上傳至云平臺。管理人員只需在電腦旁邊登錄WebSpace便可查看車間里所有的自動化設備和主機設備的使用情況。當存在異常情況時，根據(jù)數(shù)據(jù)平臺實時反饋回的信息進行方案的制訂并下達到相關負責人員進行把控。

圖1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)界面

現(xiàn)場總線網(wǎng)絡

工廠在GE 系統(tǒng)和三菱的PLC 采集模塊的雙重協(xié)作下，可以實時更新各設備線體生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括開機率、稼動率、日產(chǎn)量等。并且在各個線體上面數(shù)字屏幕信息化終端上面顯示產(chǎn)量與GE系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)互聯(lián)，使得在辦公室和車間都可以實時觀測數(shù)據(jù)。另外可查詢定期的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫Historian中保存對應的數(shù)據(jù)并且根據(jù)屬性更改對應的權限。

數(shù)據(jù)顯示多為聯(lián)機的自動化機器人，每臺設備的機器人臺數(shù)不等，通過三菱將連接到Q 系列或者FX3U 進而通過ENET 網(wǎng)關或者北辰(BCNET-T-X)網(wǎng)關進行IGS 位點的采集器，以便采集到多臺聯(lián)機機器人和單臺機器人的點位信息。采取點位之后就相當于知道了線體的IP 地址進行身份綁定。

經(jīng)過GE 系統(tǒng)(IFIX)對IGS 采集器上數(shù)據(jù)的抓取和配比，上傳至計算機中心IoT 平臺，工業(yè)網(wǎng)絡體系結構如圖2 所示。

圖2 工業(yè)網(wǎng)絡體系結構

項目實施介紹

結合公司整體方案規(guī)劃，數(shù)據(jù)采集計算框架基于邊緣計算，具備多種工業(yè)協(xié)議的對接能力以及各種云端的對接能力，本文以工業(yè)機器人這樣的單機設備以及鈑金涂裝生產(chǎn)線的整線設備為例，描述項目實施過程。

工業(yè)機器人是鈑金沖壓車間常見的應用裝備，在鈑金沖壓的生產(chǎn)過程搬運以及后工序堆碼等維度有著廣泛應用。項目團隊針對底層PLC 集成，有線接入設備通訊模塊，實現(xiàn)設備網(wǎng)絡化，再由有線接入邊緣網(wǎng)關，通過相應協(xié)議最終接入服務器。項目團隊在實施項目前，將會提前準備網(wǎng)關、模塊、網(wǎng)線等基礎硬件，網(wǎng)關采用外部供電，Lan1 口連接公司內(nèi)網(wǎng)，通過協(xié)議將采集到的數(shù)據(jù)上報至計算機中心，Lan2口連接設備采集端，通過協(xié)議采集現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)。在接完網(wǎng)線后，先用筆記本電腦直連Lan1 網(wǎng)口，在電腦中搜索在線設備，上載網(wǎng)關現(xiàn)有的工程文件，根據(jù)使用的網(wǎng)關類型選擇相應添加設備匹配，添加后繼續(xù)添加機器人設備。添加設備后，進入對應設備下的I/O 點，添加PLC 對應的點位信息，根據(jù)設備聯(lián)網(wǎng)需要采集的點位信息(運行狀態(tài)、上電狀態(tài)、故障狀態(tài))逐一設置，隨后啟用并添加點位，工程管理中，進入系統(tǒng)設置-網(wǎng)絡設置，根據(jù)現(xiàn)場網(wǎng)絡環(huán)境配置網(wǎng)口參數(shù)，配置完成后，打開程序，搜索寫入的網(wǎng)關即可登錄。各設備上安裝顯示看板可查看實時的生產(chǎn)數(shù)量、方便快捷。

如圖3 所示，當日生產(chǎn)的相關訂單都可以在系統(tǒng)上以報表的形式呈現(xiàn)，清晰記錄了各線體的訂單數(shù)量、資產(chǎn)編碼、運行時間、開機率、故障率、稼動率等，并以小時為計算單位進行顯示。

圖3 管理報表功能界面

如圖4 所示，顯示功能界面應明確系統(tǒng)所顯示的內(nèi)容及顯示格式。顯示格式主要包括顏色、設備開機率、稼動率；界面的種類包括系統(tǒng)總貌的顯示，生產(chǎn)數(shù)量顯示，餅狀圖顯示，界面切換顯示等。

圖4 顯示功能界面

針對鈑金涂裝整線則側重于相關工藝參數(shù)的采集，當前生產(chǎn)制造業(yè)處于工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重點階段，工業(yè)企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)流程、提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低能源消耗、消除安全隱患等需求逐步加快，推動工業(yè)企業(yè)應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是滿足上述需求的重要途徑，重點線體的聯(lián)網(wǎng)接入同樣是關鍵聚焦點，如圖5 所示。

圖5 鈑金涂裝整線大數(shù)據(jù)應用系統(tǒng)

一直依靠人工管理，所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設備狀態(tài)管理需人工不定期維護和檢查、記錄，未實現(xiàn)自動化采集與傳輸，無法保證產(chǎn)線健康運行，給管理工作帶來巨大困難。項目團隊通過物聯(lián)網(wǎng)技術對生產(chǎn)設備進行通信改造，除讀取設備PLC 數(shù)據(jù)之外，加裝包含溫度表、壓力變送器、零件識別儀器、加料機PH 計、智能電表、水表等獨立傳感器，在線體關鍵信息采集位置接入，實現(xiàn)設備狀態(tài)數(shù)據(jù)與生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)的實時采集。在設備層采集的數(shù)據(jù)抵達控制層并傳輸至管理層，在管理層則通過相關數(shù)據(jù)的判定進行命令下達，進而由控制層對設備層進行設備控制。

結束語

沖壓車間設備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應用順應了數(shù)字信息化的背景，完成日常采集數(shù)據(jù)信息，消除車間員工的非增值作業(yè)，推動了組織人力資源的精簡。較之前手工記錄數(shù)據(jù)以及傳統(tǒng)通訊工具的應用相比，大幅提升了辦公效率。通過與生產(chǎn)線的集成，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)能獲得生產(chǎn)線的加工狀態(tài)，即從生產(chǎn)線上線點開始，對工件的加工過程數(shù)據(jù)進行采集，采集內(nèi)容包括工件的生產(chǎn)數(shù)量，工件加工狀態(tài)等。項目被數(shù)字化企業(yè)網(wǎng)評選為“2021年度中國智能生產(chǎn)杰出應用獎”(圖6)。結合沖壓零件的加工特點在集團與外部企業(yè)存在諸多相似性，可在項目沉淀總結為經(jīng)驗教訓，持續(xù)推廣。

圖6 榮譽證書