總裝車間生產數據自動推送的研究

韋軍　李德群　駱華泰

摘? 要：總裝車間工藝設備的參數隨車型而變，大部分設備依靠人工掃碼方式識別生產數據。文章研究生產數據自動推送至工藝設備的解決方案，包括生產數據及工藝關系的梳理以及現有框架瓶頸的研究，從而建立整體框架、硬件體系、數據流轉流程、后臺管理系統，優化生產數據傳遞的模式，提高生產效率。

關鍵詞：生產數據;硬件框架;數據邏輯;管理系統

中圖分類號：U468.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）34-0057-03

Abstract： The parameters of the process equipment in the assembly workshop vary with the type of vehicle， and most of the equipment depends on manual code sweeping to identify the production data. This paper studies the solution of automatic push of production data to process equipment， including the carding of production data and process relationship and the research of existing framework bottleneck， so as to establish the overall framework， hardware system， data flow flow， background management system and optimize the mode of production data transmission and improve production efficiency.

Keywords： production data; hardware framework; data logic; management system

前言

某公司總裝車間采用柔性生產模式，每條生產線至少負責生產3款車型，按品種的細分，總共有12-18種配置種類，從物料的拉動、裝配工藝的實施、工藝設備的參數設定均圍繞整車的生產數據精準執行，其中工藝設備需要通過人工掃碼的方式獲取生產數據。本文通過研究生產數據自動推送的方法，大幅取消人工掃碼方式，提高生產效率。

1 生產數據

生產數據按種類總共有50種，與總裝車間工藝設備執行相關的主要有生產基地、生產車間、生產線、VIN、VSN、加注、力矩、生產序列、車身代碼、零件號、銘牌信息、油耗信息、3C代碼。

生產數據源于工程序列清單，歷經SAP上傳系統，再形成生產物料BOM，以及人工維護數據的MIS系統。總裝車間實際生產的車型用AVI系統進行識別，然后與MIS系統聯動，生成整車信息單。各工位站點，利用目視確認、掃碼識別的方式運用生產數據。流程圖如圖1。

由于工程序列清單的數據更新迭代，有固定的流程體制，以及SAP、生產BOM、MIS系統數據上傳、更新、維護也有固定的時間頻率，與總裝生產線的實時性無法做到協同。而與生產數據相關的工藝設備需要實時地索引MIS數據，這造成了需求與實際不匹配的瓶頸，如圖2。

2 硬件框架

工藝設備有固定的程序去調整自身參數，其程序語言、控制方式因品牌不同，差異廣泛。若去改變現有的程序、硬件直接與數據系統對接，需要改造的成本巨大。本文是基于不改變現有工藝設備的程序，研究數據自動推送的辦法。現有工藝設備用人工掃描方式，是通過掃描槍的串口進行數據輸入。本文研究出3種數據自動推送方案，并最終選擇其中一種作為某公司總裝車間執行方案。

第1種是基于RFID技術，在生產線的輸送載體上安裝RFID標簽，每個轉接點，設置讀寫器，負責對標簽寫入生產數據。該讀寫器的數據來源由AVI系統、MIS系統數據相結合的中間系統獲得。另外，每個工藝設備需外接一個標簽讀寫器，獲取標簽信息。

第2種是用工控機推送數據的方式，即每個轉接點線頭設置一臺工控機，用人工掃描的方式獲取生產數據并傳遞至工控機上，由該工控機負責發送生產數據到工業以太網，每臺工藝設備需外接一個數據轉化器，負責從以太網獲取數據并轉化為串口數據堆棧在其寄存器中，工藝設備每執行一臺，即數據轉化器根據獲取工藝設備的執行指令再發一條生產數據。

第3種是建設一個數據推送系統，用于承接MIS系統信息，AVI系統信息，并將信息轉化為生產數據后推送至各工藝站點;每個工藝站點安裝一個帶寄存器的串口服務器，用于將工業以太網數據轉化為串口數據。

從成本、周期、網絡穩定性、運營效率、功能拓展等方面綜合考慮，本文研究選定第3種作為執行方案。其建設范圍、硬件框架如圖3。

主要的建設內容包括：（1）現有MIS系統的程序改造，需在現有MIS系統中開通數據接口，并加入腳本輸出數據;（2）現有的AVI系統程序改造，開通數據接口并加入腳本輸出數據;（3）建設數據管理系統，該系統承接數據并輸出，同時跟蹤每個工藝設備數據接收的狀態;（4）每個工藝設備安裝一個串口服務器，用于承接以太網數據并寄存、轉換為串口服務器。每個工藝段轉接的第一工位，保留一個掃描槍用于數據校驗，因生產過程各工藝段的數據受輸送系統短停、緩沖移位、車輛調整等因素影響，車體流動非剛性、不同步。

3 數據邏輯

MIS系統當中的生產數據，根據生產車間性質，不同車間將索引對應數據。本文研究在現有數據邏輯基礎上，建立數據自動推送的數據框架。該框架將數據分為4個層級。第一個層級，數據隊列管理層，該數據層包括接受車輛上線數據的隊列管理、車輛隊列的校驗以及調整，還包括車輛數據的預警及維護，對工藝設備數據的狀態進行實時監控;第二個層級，工藝設備的數據管理層，包括工位及工藝設備關系數據的維護，以及生產數據與工藝設備數據之間的轉換、數據校驗規則、調整邏輯、結果查詢;第三個層級數據執行及監控層，包括工藝設備網絡連接狀態的監控、數據下發、重發，采集執行結果及分析，以及數據指令的解鎖;第四層為數據實際應用層，包括數據實際的狀態跟蹤及報警，數據的時間管理，以及人工調整數據端。圖4以電動工具的數據邏輯為例。

4 數據管理系統

數據管理系統的搭建，結合運營管理的需求，功能主要包括：（1）權限管理;（2）數據調整及維護;（3）后臺車間數據運行狀態監控。

管理權限設定為三類，第一類系統管理員，擁有修復系統后臺的權限，處理軟件本身的故障;第二類數據維護員，負責更新維護生產數據與工藝設備數據的關聯;第三類為數據運營員，負責處理日常數據傳輸故障、重發、調整;每個類別的權限相互獨立。

數據調整及維護，系統需能對故障站點進行數據重發、異常數據刪除，并能對工藝設備站點的移動、新增、刪除做對應調整。此外，系統能對每個站點的數據狀態，能自動形成清單，把生產序列、工段、編號、工藝輸出狀態、數據傳遞、時間狀態進行展示，并且可以根據客戶需要按時間段或者按工位篩選清單信息;每當生產數據與車型關系發生變更時，系統能有手工調整界面，讓管理員維護關聯數據。

系統運行監控層，系統需能將整個車間的工藝站點在界面上進行全局以及分局部的展示，并且該界面可以手動調整工藝站點的數量及位置。監控層能將每個工藝站點的數據傳遞狀態，通過不同顏色進行標示;系統除了能有圖形類的狀態顯示，也需要有具體故障狀態的文字描述，類似圖5。

5 結束語

本文結合某公司總裝車間的實際情況，采用系統推送數據的模式將生產數據自動傳遞至工藝站點。從生產數據的結構及數據流轉模式、現有硬件狀態進行分析，并從系統推送數據的硬件框架、數據層級、數據邏輯、管理系統功能等方面進行研究，從而建立生產數據自動傳遞至工藝站點的解決方案。本文采用的方案可以推廣至其他生產線，具有低成本、輕結構的特點，為后續工廠數字化能力、生產效率提升帶來幫助。

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