二維碼技術在轉向架智能制造中的應用

胡榮偉

[摘? ? 要]隨著轉向架智能制造的快速發展，各生產制造環節對于生產和質量信息的采集、傳遞需求越來越高。既要求信息的準確性，也要求信息的傳遞效率、錄入效率及存儲的便捷性，采用二維碼作為信息載體，能很好地實現信息的高效儲備，提高信息采集和錄入的效率和質量，也提高了信息流轉的高效與準確性。

[關鍵詞]轉向架;二維碼;智能制造;信息采集;信息流轉

[中圖分類號]U266 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（21）04–0–03

Application of Two-Dimensional Code Technology

in the Intelligent Manufacturing of Bogies

Hu Rong-wei

[Abstract]With the rapid development of intelligent bogie manufacturing， the requirements for the collection and transmission of production and quality information in each manufacturing process are getting higher and higher： not only the accuracy of information， but also the efficiency of information transmission， entry efficiency and storage are required. Convenience， and the use of two-dimensional code as the information carrier can well realize the efficient storage of information， improve the efficiency and quality of information collection and entry， and also improve the efficiency and accuracy of information circulation.

[Keywords]bogie; two-dimensional code; intelligent manufacturing; information collection; information flow

轉向架作為軌道車輛關鍵走行部件，其生產制造模式開始向數字化、智能化方向發展。隨著發展的深入，生產制造環節中對于的質量信息采集、流轉和傳遞提出了更高的要求：不僅要求信息的準確性，還對信息的傳遞效率、錄入效率及存儲的便捷性都提出了新的要求。而二維碼作為采用黑白相間的圖形在二維方向上的分布來記錄信息的新型方式，可以實現新型數據的高效儲備，極大地提高了數據錄入的效率和質量，也提高了信息流轉的高效性與準確性。

因此開展二維碼在轉向架智能制造各產線應用研究，以二維碼為信息載體，實現轉向架智能制造各生產線從外供件到成品的全生產過程質量信息采集、傳遞及追溯，能夠為轉向架的全生產周期質量追溯管理提供基礎數據信息，同時也為產品質量分析提供基礎數據支撐。

1 技術難點分析

傳統轉向架生產制造過程中的生產、質量信息流轉形式主要為：數據采集方式大多以手工測量、人工輸入為主，數據流轉傳輸方式以紙質過程記錄卡為主。

在未來的智能制造項目中，轉向架各生產環節對于物料及生產信息的需求主要在于信息的快速識別與傳遞：既要求信息的準確性，也要求信息的傳遞效率、錄入效率及存儲的便捷性，而采用二維碼作為信息載體，能很好地實現數據的高效儲備、提高信息錄入的效率和質量，也提高了信息流轉的高效與準確性。

要推行二維碼在轉向架生產制造過程中的運用，實現制造過程中傳統信息采集流轉形式的轉變，需要解決如下技術難點。

（1）應用場景繁雜，業務場景梳理需求全面。轉向架的整體生產環節，部件類型較多，流程較長，工序繁雜，要全面推行智能制造，采取二維碼實現全制造周期的生產、質量信息的采集、傳遞，保證全流程信息的完整性，首先需要解決的就是分析各產品及其制造特點，全面梳理業務場景，確定二維碼的實施應用場景，確保二維碼應用場景涵蓋產品實際生產制造環節。

（2）部件較多，信息內容需求不同，需要統籌規范定義。由于轉向架不同部件、不同生產環節的差異性，對二維碼信息內容和格式的需求也存在差異，這將帶來物料在跨場景或跨車間流轉識別的困難，為此還需要對轉向架所有物料二維碼格式與內容進行統籌規范定義。

（3）信息采集傳遞規則定義。二維碼中信息傳遞規則是信息傳遞關鍵，也是各生產線、各系統互相識別的關鍵。因此對二維碼中信息傳遞規則定義是二維碼實施應用的關鍵。

（4）用二維碼實現質量信息追溯調用要求。采用二維碼形式實現信息的采集傳遞是二維碼應用的基礎，而通過傳遞的信息，實現信息的追溯調用則是更高的要求，不僅需要保證傳遞的信息準確無誤，還需要信息之間要相互關聯具有可追溯功能，這也是實現該功能需要解決的難點。

2 實施方案及效果

2.1 運用場景梳理、分析及劃分

針對部件類型較多，流程較長，工序繁雜造成的運用場景繁多情況，可考慮按兩種方式進行梳理分析。

（1）按產品結構樹從板料向各部件成品逐級依次向上梳理，或者從成品向板料逐級向下展開。梳理時要充分考慮各部件在不同生產環節時的信息采集、流轉需求;此方式梳理產品覆蓋較全面，生產環節較多，較雜時易遺漏。

（2）按生產制造流程從供應商送料到最終成品產出依次考慮各環節的運用場景。梳理時需要充分考慮不同的部件生產環節需求的差異。此方式梳理生產環節覆蓋較全面，但產品易遺漏。

為保證最終梳理準確，兩種方式同時進行，相互補充、完善。運用場景梳理完成后，將所有運用場景分門別類，相同或相似場景進行統一考慮合并，并針對不同的運用場景，制定與之相適應的二維碼運用規則。

以在中車株洲電力機車有限公司轉向架制造進行的場景梳理為例，通過采用上述方式，，將轉向架部件總體分為外供件和自制件兩大類，每類按生產制造組織環節采購、入庫、分發、領用、生產制造、產出交付等制定了12類運用場景。

2.2 二維碼內容定義

考慮到轉向架不同部件、不同生產環節對二維碼內容及格式需求的差異性，需要對于各個部件和生產環節預先進行統計分析，可參照運用場景梳理方式進行，不過側重點有所不同，此部分側重點在于二維碼內部實際需要承載的信息類型和信息

內容。

為了保證二維碼內容和格式的統一，需要將各部件和各環節需要的信息進行整合，刪除不必要信息，保留關鍵信息。信息量的多少需要綜合考慮到現場掃碼后識別的方便、快捷和二維碼本身存儲量。可考慮將產品名稱、產品編碼、產品序列號等各生產環節都需要提取的基礎信息在二維碼中直接存儲，將產品尺寸、產品材料證明、合格證等某些生產環節需要的信息作為附加在二維碼系統內存儲。當生產工序需要時，再掃碼從系統內提取調用。

以在公司H型地鐵構架焊接生產線進行的二維碼內容定義為例，通過采用上述方式，按生產工藝流，逐個生產工位確定二維碼內容需求。整個轉向架制造環節共定義了38個為外供件二維碼內容字段、33個為自制件二維碼內容字段，并考慮存儲和使用便捷，梳理出6個二維碼關鍵字段作為二維碼內容顯示字段，其余55個內容字段進行擴展屬性管理，見表1。

3.3 信息采集傳遞規則定義

由于轉向架的整體生產環節，部件類型較多，流程較長，工序繁雜，為解決各產線、各系統能夠互相識別，并保證在整個全流程環節二維碼的唯一性，定義了二維碼基本屬性（QR碼的版本、編碼格式、容錯能力級別），二維碼符號的尺寸大小、標簽樣式大小等。同時搭建了二維碼平臺，制定了二維碼平臺規則，對二維碼進行統一管理，針對2.1中分析的不同的運用場景分類考慮，對于二維碼平臺所在的上層系統而言，通過Web Service調用二維碼接口，實現條碼統一生成、解析。對于下層的中控生產系統，則通過下載平臺規則，做好字段對應關系，將信息轉換成規則定義的格式生成或解析二維碼信息，并將生成的二維碼信息存儲，異步發送到二維碼平臺進行存檔;以公司為例，定義如下的二維碼平臺規則，見表2。

生成時，填充規則對應的Pcd、Wcd、Sp、Fl字段，形成二維碼內容;解析時，將二維碼中規則字段值轉換成對應需求的內容使用。

2.4 二維碼實現信息追溯調用

通過2.2中對物料/產品二維碼內容字段的定義，在實際生產環節實現了二維碼對物料/產品相應信息的采集。并將采集的信息分為基本信息（產品名稱、產品編碼、產品序列號等）和附加信息兩類（尺寸、合格證、材料說明書等）。

對于基本信息可直接在二維碼上進行顯示，在下工序需要時可通過掃碼直接讀取;產品附加信息采集后在系統內存儲，在下工序需要使用時，可通過掃碼信息索引從系統中獲取調用。以在公司二維碼實施為例，通過采用上述方式，可實現如下產品的信息追溯調用。

（1）外購件。通過供應商平臺二維碼生產可將產品相關的質量信息寫入二維碼平臺，當下工序需要時，制造執行系統（MES）或者自動設備可通過查詢二維碼平臺獲取數據，

（2）自制件。在制造執行系統（MES）中將產品檢測任務與二維碼字段內容相關聯。生產制造時在產品檢測任務中寫入數據，實現數據采集，在下工序需要時，可通過掃碼二維碼，以二維碼中的基本信息、字段作為依據，在制造執行系統（MES）中的檢查結果內進行查詢，并將結果直接調用寫入下工序。

3 結束語

通過開展二維碼在轉向架智能制造中的應用研究，對生產各環節業務流程進行梳理改善，以二維碼為過程產品數據傳輸載體，使得數據傳輸更為及時高效準確，實現了轉向架智能制造各產線從外供件到成品的全生產過程質量信息采集、傳遞及追溯調用，為轉向架的全生產周期質量追溯管理提供基礎數據信息，同時也為后續的產品質量分析提供基礎數據支撐。

參考文獻

[1] 楊軍，劉艷，杜彥蕊.關于二維碼的研究和應用[J].應用科技，2002，29（11）：11-13.

[2] 蘇媛媛.二維碼技術在廣電設備管理中的應用[J].電子技術與軟件工程，2019（3）：131.

[3] 王俊，王子涵.基于二維碼高速賦碼與視覺技術在智能制造中的研究與應用[J].電子世界，2020（8）：67-68.