[摘 要]近年來，國(guó)內(nèi)各大整車制造工廠陸續(xù)推行數(shù)字化理念，旨在降低成本，提高生產(chǎn)效率。文章以北京奔馳順義工廠涂裝車間為例，探討了一種郵件實(shí)時(shí)提醒系統(tǒng)，旨在優(yōu)化車間內(nèi)膠桶更換流程。具體而言，通過Node–Red物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)涂膠供應(yīng)系統(tǒng)PLC的開關(guān)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)提取并存于數(shù)據(jù)庫(kù)中；利用Python對(duì)IO點(diǎn)位的狀態(tài)進(jìn)行邏輯對(duì)比，分析現(xiàn)場(chǎng)膠桶的使用情況；最終以郵件形式實(shí)時(shí)提醒操作人員當(dāng)前膠桶的更換狀態(tài)，并附上與現(xiàn)場(chǎng)膠桶布局和狀態(tài)一致的示意圖，以便操作人員一目了然地知曉現(xiàn)場(chǎng)狀況并能夠及時(shí)使用叉車更換膠桶。這一功能的實(shí)現(xiàn)不僅有效減少了操作人員的巡視工時(shí)，還避免了膠桶更換不及時(shí)導(dǎo)致的設(shè)備停線問題。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字化；涂膠供應(yīng)系統(tǒng)；實(shí)時(shí)更換提醒

[中圖分類號(hào)]TP316.7 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2024）12–0164–03

A Brief Discussion on the Implementation of Real Time Reminder Application for Rubber Bucket Replacement in Automotive Painting Workshop

LIU Dehao，PENG Song

[Abstract]In recent years， major domestic vehicle manufacturing factories have been implementing digital concepts aimed at reducing costs and improving production efficiency. In this context， this article takes the painting workshop of Beijing Benz Shunyi factory as a practical case to explore a real-time email reminder system aimed at optimizing the process of replacing rubber drums in the workshop. Specifically， real-time extraction of IO point data from the on-site adhesive supply system PLC is performed through the Node Red IoT platform and stored in the database； Using Python to logically compare the status of IO points and analyze the usage of on-site rubber buckets； Finally， real-time reminders will be sent via email to the operators regarding the current status of the rubber drum replacement， along with a schematic diagram consistent with the layout and status of the rubber drum on site， so that the operators can clearly understand the on-site situation and use a forklift to replace the rubber drum in a timely manner. The implementation of this function not only effectively reduces the inspection time of operators， but also avoids equipment downtime caused by untimely replacement of rubber drums.

[Keywords]digitalization； glue supply system； real time replacement reminder

涂裝車間內(nèi)的密封膠工藝在汽車生產(chǎn)制造過程起著關(guān)鍵作用，其用于保持整車身的密封性，以隔絕灰塵及煙霧等，同時(shí)兼顧防腐、隔聲及美化車型的作用。涂膠工藝涉及多種不同材質(zhì)膠的配合使用，如LASD膠、PVC膠、頂溝膠等。這些膠根據(jù)車身部位的不同，又可以細(xì)分為車身膠線、車底膠線、頂溝膠線、手工膠線等。

為滿足噴涂過程中對(duì)膠量的供應(yīng)需求，車間內(nèi)通常配置6個(gè)以上的供膠系統(tǒng)。以北京奔馳順義工廠涂裝車間為例，現(xiàn)場(chǎng)共有7個(gè)供膠系統(tǒng)（分別以A901～A907命名），分布在車間的1層和2層（圖1）。現(xiàn)場(chǎng)共有3種密封膠投入使用，分別為水性阻尼膠（以下簡(jiǎn)稱“LASD膠”）、焊縫密封膠（以下簡(jiǎn)稱“PVC膠”）和頂溝膠（以下簡(jiǎn)稱“Roof Ditch膠”）。

每套供膠系統(tǒng)由兩個(gè)模組構(gòu)成，當(dāng)一個(gè)模組的膠桶用完，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到另一個(gè)模組繼續(xù)供應(yīng)膠料。然而由于車間內(nèi)線體布置的原因，供膠系統(tǒng)可能分布在車間樓層的任意位置，這對(duì)日常巡檢工作帶來壓力。若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)膠桶用完并更換，生產(chǎn)線會(huì)遭遇停線的風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)，只能等待膠桶緊急更換完成并排膠后才能恢復(fù)生產(chǎn)，這會(huì)導(dǎo)致30 min以上的停機(jī)時(shí)間，造成的損失不可估量。圖2展示了一個(gè)完整的供膠系統(tǒng)原理圖。該系統(tǒng)包含兩個(gè)模組，當(dāng)其中一個(gè)模組膠桶內(nèi)的膠被耗盡后，該模組的低液位開關(guān)被觸發(fā)，此時(shí)PLC控制切斷該模組上的供應(yīng)閥和兩個(gè)膠泵的氣動(dòng)馬達(dá)壓縮氣使其不再工作，同時(shí)開啟另一個(gè)模組的供應(yīng)閥及膠泵的氣動(dòng)馬達(dá)，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備繼續(xù)供應(yīng)膠料。

因此，需要一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控車間膠桶的使用情況并及時(shí)提醒人員更換的智能應(yīng)用，以確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

1 智能應(yīng)用的功能

該應(yīng)用的主要功能為實(shí)時(shí)監(jiān)控涂裝車間內(nèi)供膠系統(tǒng)各膠桶的使用狀態(tài)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)任意一個(gè)系統(tǒng)的膠桶用完或膠桶狀態(tài)有更新時(shí)，該應(yīng)用及時(shí)觸發(fā)郵件，以文字描述和圖片的形式告知目標(biāo)用戶現(xiàn)場(chǎng)哪些膠桶需要更換，以及對(duì)比上一次郵件更新有哪些變化。該功能的目的是更好地安排和調(diào)度膠桶的更換計(jì)劃，無需每日現(xiàn)場(chǎng)巡視，從而減少不必要的工時(shí)，確保生產(chǎn)的連續(xù)性和效率，同時(shí)避免因膠桶更換不及時(shí)而導(dǎo)致的生產(chǎn)停線。

圖3展示了該應(yīng)用觸發(fā)的郵件提醒內(nèi)容，分別由郵件主題、正文內(nèi)容及示意圖構(gòu)成。郵件主題直接描述了現(xiàn)場(chǎng)膠桶狀態(tài)的更新情況。

郵件正文分為兩個(gè)部分。

（1）車間當(dāng)前待更換膠桶的系統(tǒng)及其相關(guān)信息，包括膠桶耗盡的具體時(shí)間點(diǎn)、從耗盡至現(xiàn)在過去的小時(shí)數(shù)及待更換的模組（是A系統(tǒng)還是B系統(tǒng)）。

（2）自上一次郵件觸發(fā)以來現(xiàn)場(chǎng)膠桶的變更情況。例如，距上一次郵件后解決了哪幾個(gè)膠桶的更換，又新增了多少需要更換的膠桶。

郵件附有一張可實(shí)時(shí)生成的示意圖，其根據(jù)車間膠桶使用的狀態(tài)變化而變化。圖中灰色方塊為無需更換的膠桶，黑色方塊為需要更換的膠桶?？赏ㄟ^該示意圖清晰直觀地了解到需要前往更換膠桶的位置，極大提高了工作效率。

當(dāng)車間內(nèi)所有膠桶均更換完畢，郵件提示“所有膠桶已更換完”，如圖4所示。

2 程序結(jié)構(gòu)

整個(gè)應(yīng)用流程在公司的云服務(wù)器上運(yùn)行：①通過Node–Red實(shí)時(shí)提取現(xiàn)場(chǎng)供膠系統(tǒng)西門子PLC的開關(guān)量并存于Microsoft SQL Server中；②通過Python對(duì)開關(guān)量和更新時(shí)間進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)保存于本地Excel中；③對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷分析，并將判斷結(jié)果覆蓋于本地的文文章件中。應(yīng)用每被觸發(fā)一次，其就會(huì)將當(dāng)前運(yùn)算的結(jié)果與上一次文文章件的內(nèi)容進(jìn)行比對(duì)并覆蓋。若發(fā)現(xiàn)與上次結(jié)果一致，則不會(huì)觸發(fā)郵件提醒，否則觸發(fā)郵件提醒，通知用戶有待更換膠桶或已解決的系統(tǒng)。其數(shù)據(jù)調(diào)用結(jié)構(gòu)如圖5所示。

該應(yīng)用每5 min通過Node–Red抓取一次供膠系統(tǒng)PLC的開關(guān)量，包括各系統(tǒng)當(dāng)前使用的模組開關(guān)量、模組的低液位警告開關(guān)量。這些數(shù)據(jù)通過SQL語(yǔ)句存入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，Node–Red流程圖如圖7所示。

該應(yīng)用從PLC中采集28個(gè)開關(guān)量，其中前14個(gè)開關(guān)量表示現(xiàn)場(chǎng)7個(gè)供膠系統(tǒng)使用的模組。以A904供膠系統(tǒng)為例，若X7453_SelBitA904為1，X7453_ SelBitA904為0，則表示當(dāng)前A系統(tǒng)在使用，B系統(tǒng)待命。后14個(gè)開關(guān)量表示現(xiàn)場(chǎng)7個(gè)供膠系統(tǒng)14個(gè)模組的低液位警告，觸發(fā)警告時(shí)為1，未觸發(fā)時(shí)為0。

通過調(diào)用Python第三方模塊pymssql和openpyxl，實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯轉(zhuǎn)換，使其具有可讀性，存于本地Excel中。

通過調(diào)用Python第三方模塊pandas，對(duì)Excel數(shù)據(jù)的處理和分析，將分析結(jié)果整合成一段文本，并比較上一次存于txt的文本來判斷是否需要觸發(fā)郵件更新。若文本不一致，則將該文本覆蓋到txt中。

通過調(diào)用Python第三方模塊PIL可實(shí)現(xiàn)對(duì)圖片的簡(jiǎn)單編輯，如在特定像素區(qū)域加入指定顏色的形狀，使供膠系統(tǒng)示意圖隨現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)變化而變化。

最后，通過調(diào)用Python第三方模塊smtplib和email，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備狀態(tài)變化時(shí)發(fā)送郵件的功能。

該應(yīng)用支持配置信息在Excel表格中自定義，通過Python第三方模塊openpyxl讀取，無需直接在程序中進(jìn)行修改，如一次性讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的行數(shù)、發(fā)件郵箱的賬號(hào)密碼、收件人的郵箱、應(yīng)用觸發(fā)間隔等，方便操作和修改。

該P(yáng)ython程序共380行代碼。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前，實(shí)時(shí)提醒系統(tǒng)的應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域變得越來越廣泛。不僅汽車涂裝車間的膠桶更換流程可以受益于這一系統(tǒng)，其他一備一用的設(shè)備也同樣適用，如總裝車間的加注線、空調(diào)冷媒、氮?dú)馄扛鼡Q等。其具有跨行業(yè)適用性，不僅限于汽車制造業(yè)，還可以應(yīng)用于其他制造業(yè)領(lǐng)域，如航空、電子、機(jī)械制造等。無論是潤(rùn)滑油、液壓油還是冷卻劑，只要是需要定期更換或維護(hù)的設(shè)備，都可以受益于這一系統(tǒng)。

實(shí)時(shí)提醒系統(tǒng)能夠降低人工巡視成本。傳統(tǒng)上，操作人員需要花費(fèi)大量時(shí)間巡視設(shè)備，檢查其狀態(tài)并更換備件。通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)并在必要時(shí)發(fā)送提醒，可以減少操作人員的巡視工作，提高生產(chǎn)效率。

此外，實(shí)時(shí)提醒系統(tǒng)還能避免不必要的生產(chǎn)停線。一備一用的設(shè)備材料若未及時(shí)更換，很可能導(dǎo)致生產(chǎn)線停線，影響生產(chǎn)進(jìn)度。通過及時(shí)提醒，可以杜絕該情況，確保生產(chǎn)持續(xù)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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