文｜郭爽爽 孫德河

輕合金型材擠延車間智慧管理系統(tǒng)以智能控制方法為理論基礎(chǔ)，以輕合金型材擠延生產(chǎn)線核心工藝裝備和關(guān)鍵檢測(cè)裝備為對(duì)象，應(yīng)用數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集映射、三維輕量化、虛擬現(xiàn)實(shí)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立數(shù)字化和可視化的擠延車間狀態(tài)全面監(jiān)控系統(tǒng)，基于工業(yè)通信的擠延工藝裝備和生產(chǎn)管理集成系統(tǒng)，以及基于大數(shù)據(jù)的擠延型材質(zhì)量深度分析系統(tǒng)，形成專用于輕合金型材擠延車間的智慧管理系統(tǒng)（SMS，Smart Management System)，完成擠延型材從毛坯入車間到入成品庫(kù)的全工藝過(guò)程管控，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)全面感知、型材質(zhì)量深度分析和物料跟蹤追溯為主的全生產(chǎn)過(guò)程管控，助力大型輕合金型材擠延質(zhì)量和效率水平再度躍升。

一、系統(tǒng)組成

輕合金型材擠延車間智慧管理系統(tǒng)的根本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)擠延生產(chǎn)線裝備協(xié)同高效運(yùn)行，各工序銜接有序和生產(chǎn)管理全面滲控，構(gòu)建涵蓋全工藝過(guò)程和全生產(chǎn)過(guò)程的擠延生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輕合金型材擠延車間柔性化、數(shù)字化和智能化管理。

智慧管理系統(tǒng)（SMS)主要包括擠延工藝裝備、擠延生產(chǎn)管理、型材質(zhì)量深度分析、物料跟蹤追溯、人員管理模塊。

二、 系統(tǒng)功能

通過(guò)搭建擠延生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，包括各工序現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集、裝備監(jiān)控、生產(chǎn)執(zhí)行、生產(chǎn)物流、物料管理和人員管理等，解決擠延生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理、型材質(zhì)量管理和物流跟蹤管理三個(gè)方面問(wèn)題，全面提升車間生產(chǎn)管控、追溯能力和資源利用效率。

（一）數(shù)據(jù)采集

實(shí)時(shí)采集擠延車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各類裝備數(shù)據(jù)（運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)和質(zhì)量數(shù)據(jù)等），并將其用于擠延生產(chǎn)過(guò)程大數(shù)據(jù)分析。比對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)與生產(chǎn)任務(wù)和質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)超出指標(biāo)范圍的數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)了解裝備運(yùn)行波動(dòng)，保障生產(chǎn)和質(zhì)量安全。

（二）生產(chǎn)執(zhí)行

根據(jù)生產(chǎn)訂單添加設(shè)計(jì)文檔，并根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖展開(kāi)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品工藝生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行登記。根據(jù)工藝設(shè)計(jì)對(duì)某個(gè)批號(hào)的物料清單進(jìn)行在庫(kù)數(shù)量查詢，并由倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行數(shù)量確認(rèn)，最后提交審批。對(duì)生產(chǎn)情況進(jìn)行登記，包括完成狀態(tài)及所用工時(shí)等。

根據(jù)每個(gè)工藝流程，設(shè)定不同的參數(shù)，如可將這組參數(shù)抽象為一個(gè)名為“配方”的實(shí)體；每種型材有各自的屬性如名稱和材料等，可抽象為一個(gè)名為“工件”的實(shí)體?！芭浞健迸c“工件” 兩個(gè)實(shí)體之間是多對(duì)多的關(guān)系，一個(gè)配方可以生產(chǎn)出多個(gè)工件，一個(gè)工件也可以對(duì)應(yīng)多個(gè)配方，從而產(chǎn)生不同的“生產(chǎn)數(shù)據(jù)”。

利用配方與工件形成的“生產(chǎn)數(shù)據(jù)”，可依據(jù)數(shù)據(jù)時(shí)間段查找并提取出對(duì)應(yīng)歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，該歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)可作為工藝人員離線分析與改進(jìn)工藝的依據(jù)。

（三）物料管理

入庫(kù)登記：當(dāng)采購(gòu)物品到貨并經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格后，在待入庫(kù)任務(wù)列表中顯示結(jié)果，倉(cāng)庫(kù)管理人員選擇某個(gè)批次的物品進(jìn)行入庫(kù)， 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)更新物品庫(kù)存量。

物品庫(kù)存統(tǒng)計(jì)分析：對(duì)當(dāng)前物品的庫(kù)存情況按照分類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，記錄物品的基本信息、已分配量、采購(gòu)量、在庫(kù)量、在庫(kù)單價(jià)、存放區(qū)域和貨架等信息，并查看物品在庫(kù)量的變化趨勢(shì)。

出庫(kù)登記：當(dāng)生產(chǎn)車間對(duì)某個(gè)工序所需的物品預(yù)約成功后， 倉(cāng)庫(kù)待出庫(kù)任務(wù)列表中會(huì)列出目前所有預(yù)約但未領(lǐng)取的物料，選擇某一物品即可出庫(kù)，出庫(kù)后自動(dòng)扣除庫(kù)存。

（四）能耗管理

優(yōu)化智能節(jié)能系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化選型方案，將生產(chǎn)線的能耗進(jìn)行存儲(chǔ)、記錄，生成報(bào)表進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，給出班能耗、單位產(chǎn)量能耗和針對(duì)生產(chǎn)工藝的單位產(chǎn)量能耗。

（五）設(shè)備維護(hù)管理

實(shí)現(xiàn)設(shè)備的基本信息，包括名稱、規(guī)格和存放地點(diǎn)等的創(chuàng)建、修改、刪除和查詢。對(duì)設(shè)備維修情況進(jìn)行記錄，記錄維修時(shí)間、維修問(wèn)題、原因分析、處理結(jié)果和費(fèi)用等信息。

建立核心工藝設(shè)備和關(guān)鍵檢測(cè)設(shè)備的智能在線管理系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)控及記錄，確認(rèn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)狀態(tài)記錄進(jìn)行深度挖掘，對(duì)監(jiān)控關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)值變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，以預(yù)估設(shè)備關(guān)鍵點(diǎn)狀態(tài)發(fā)展，對(duì)設(shè)備運(yùn)維提前預(yù)警。

（六）人員管理

人員基礎(chǔ)信息維護(hù)，建立人員基本檔案；班組定義與出勤維護(hù)；人員工作時(shí)間收集與工時(shí)統(tǒng)計(jì)；人員技能、資質(zhì)管理，綁定技能、資質(zhì)與人員等主體對(duì)象；將人員作業(yè)管理關(guān)聯(lián)產(chǎn)量、質(zhì)量及物料信息。以人員的實(shí)際工作產(chǎn)出、質(zhì)量、出勤、生產(chǎn)效率等真實(shí)參數(shù)為依據(jù)，核算員工績(jī)效與工時(shí)利用率，實(shí)現(xiàn)人員精細(xì)化管理。

三、關(guān)鍵技術(shù)

（一）基于數(shù)據(jù)庫(kù)的全時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和記憶系統(tǒng)

生產(chǎn)線各裝備的實(shí)際情況采用虛擬技術(shù)集中到中央控制室，在中央控制室就能實(shí)時(shí)監(jiān)控裝備及生產(chǎn)線實(shí)際運(yùn)行及產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)，實(shí)時(shí)顯示的三維模型可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)映射，在監(jiān)控界面的三維模型上，不僅能直觀體現(xiàn)車間實(shí)際生產(chǎn)擠延型材產(chǎn)品時(shí)的設(shè)備運(yùn)行過(guò)程，還可將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)與三維模型關(guān)聯(lián)并進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行擠延型材質(zhì)量監(jiān)控，并支持所有裝備及生產(chǎn)線工藝數(shù)據(jù)和生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)的全時(shí)段記憶和動(dòng)態(tài)回放。

（二）同步實(shí)現(xiàn)全工藝過(guò)程管理與全生產(chǎn)過(guò)程管理

對(duì)于大型輕合金擠延生產(chǎn)，其車間管理水平還處于各裝備獨(dú)立管控狀態(tài)。首先，在工藝過(guò)程方面，各工序間的銜接機(jī)制和數(shù)據(jù)傳輸，尤其是型材檢測(cè)和記錄，因型材規(guī)格大、形狀復(fù)雜，缺少相適應(yīng)的在線自動(dòng)檢測(cè)核心技術(shù)，一直處于無(wú)法自動(dòng)感知狀態(tài)，需要人工實(shí)現(xiàn)；其次，在生產(chǎn)過(guò)程方面，主機(jī)的壓制過(guò)程控制、前期的物料管理和后期的成品管理均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了信息化，但是目前還沒(méi)有打通物料→生產(chǎn)→成品的全生產(chǎn)管理過(guò)程。因此，特別需要一套打通從毛坯進(jìn)入車間到型材進(jìn)入成品庫(kù)的全工藝過(guò)程和全生產(chǎn)過(guò)程集成管理系統(tǒng)，尤其是能兼顧擠延型材質(zhì)量在線檢測(cè)的管理系統(tǒng)。

基于工業(yè)通信總線和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將大型輕合金擠延型材核心技術(shù)裝備、關(guān)鍵檢測(cè)裝備與生產(chǎn)管理軟件高度集成，通過(guò)搭建智慧管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)擠延型材在工藝過(guò)程中各工序的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析，生產(chǎn)過(guò)程中的作業(yè)管理，包括核心技術(shù)裝備監(jiān)控、型材質(zhì)量檢測(cè)和控制、生產(chǎn)物流、物料和人員管理等，同步實(shí)現(xiàn)擠延生產(chǎn)過(guò)程管理滲入擠延工藝過(guò)程的每個(gè)工序，擠延裝備的每個(gè)指令和動(dòng)作。

（三）基于大數(shù)據(jù)的產(chǎn)品質(zhì)量深度分析系統(tǒng)

以全時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和記憶系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)所有擠延型材的過(guò)程檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄，實(shí)時(shí)控制擠延型材質(zhì)量，保證下線即為合格產(chǎn)品。同時(shí)建立擠延型材質(zhì)量歷史分析系統(tǒng)，在同一個(gè)工藝流程內(nèi)，對(duì)檢測(cè)的每一種類型材的同一特征值進(jìn)行縱向記錄，對(duì)比型材同一個(gè)工藝流程中同一特征值的變化規(guī)律，對(duì)擠延型材的質(zhì)量發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)估，判斷后續(xù)型材質(zhì)量發(fā)展趨勢(shì)，在可能出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)提前進(jìn)行干預(yù)，保證擠延型材生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定和可控，且始終保持較高水平。

四、結(jié)束語(yǔ)

輕合金型材擠延車間智慧管理系統(tǒng)以輕合金擠延智能車間為目標(biāo)，提出圍繞大型輕合金型材擠延裝備及生產(chǎn)線開(kāi)發(fā)新型擠延車間智慧管理系統(tǒng)，可以使我國(guó)擠延生產(chǎn)組織模式向工藝裝備與生產(chǎn)管理服務(wù)智能一體化方向發(fā)展，形成更低成本、更高性能和更大柔性的生產(chǎn)管理體系和車間智慧生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。