離散型制造業城軌車輛總裝產線數字化信息化建設研究

摘要：通過分析數字化、信息化技術在提升生產效率、加強質量控制、促進產業升級與創新等方面的重要意義。指出在技術集成、數據處理與存儲、網絡安全以及技術更新迭代等方面面臨的挑戰，提出相應的建設策略。通過引入中間件技術、制定統一數據交換標準、構建分布式數據處理平臺、加強網絡安全防護、建立技術評估與選型機制以及強化與供應商和科研機構的合作等措施，可以有效推進城軌車輛總裝產線的數字化信息化建設，提升離散型制造業的整體競爭力。

關鍵詞：離散型制造業；城軌車輛總裝產線；數字化信息化；生產效率；質量控制

一、前言

離散型制造業作為現代工業體系的重要組成部分，涵蓋家電、家居、紡織、食品、火箭、飛機、國防裝備、船舶、電子設備、機床、汽車等多個行業，其特點在于產品通常由多個獨立零件經過一系列不連續的工序加工組裝而成。城軌車輛總裝產線作為離散型制造業的典型代表，面臨著生產效率、質量控制、資源利用等多方面的挑戰。隨著信息技術的飛速發展，數字化、信息化建設成為提升離散型制造業競爭力的重要途徑。

二、離散型制造業城軌車輛總裝產線數字化信息化建設的意義

（一）數字化技術提升生產效率與靈活性

在離散型制造業城軌車輛總裝產線中，數字化技術的應用能夠有效提升生產效率與靈活性。自動化與智能化設備的引入，如自動焊接機器人、智能裝配系統等，能夠高效、精準地完成重復性、高強度的生產任務，減少人工干預，提高生產效率。通過預設的程序和算法，能夠自動調整生產參數，適應不同型號城軌車輛的總裝需求，增強生產線的靈活性。

數據驅動的生產流程優化也是數字化技術的重要應用之一。通過在生產線上部署各類傳感器和檢測設備，實時采集生產過程中的數據，如工件尺寸、加工時間、設備狀態等，以及運用大數據分析技術對這些數據進行處理和分析，可以及時發現生產過程中的瓶頸和問題，優化生產流程，提高生產效率。

（二）信息化技術加強質量控制與追溯

信息化技術在離散型制造業城軌車輛總裝產線中的應用極大地加強了質量控制與追溯能力。實時數據采集與分析技術使得生產線上的每一個環節都能被實時監控和記錄。通過在生產設備上安裝傳感器和檢測設備，可以實時采集工件的質量數據，如尺寸精度、表面粗糙度等，將其上傳至質量管理系統進行分析和判斷[1]。一旦發現有質量問題，系統能夠立即發出警報，追溯問題的源頭，及時采取措施進行糾正，確保產品質量。

全面的質量管理系統也是信息化技術的重要應用之一。該系統通過整合生產過程中的各類質量數據，建立質量數據庫，為質量控制提供有力的數據支持。系統還能夠對生產過程中的質量問題進行統計和分析，找出質量問題的規律和趨勢，為質量改進提供決策依據。

（三）技術融合促進產業升級與創新

智能制造與工業互聯網的融合是離散型制造業城軌車輛總裝產線數字化、信息化建設的又一重要意義。智能制造通過將信息技術與制造技術深度融合，實現生產過程的智能化、自動化和柔性化。工業互聯網為智能制造提供了強大的網絡支撐和數據平臺，使得生產過程中的數據能夠實時傳輸、共享和分析，不僅提高了生產效率和質量水平，還促進了產業升級和創新發展。

新興技術的應用與探索也是技術融合的重要組成部分。隨著物聯網、人工智能、大數據等新興技術的不斷發展，離散型制造業城軌車輛總裝產線也在不斷探索這些新技術在生產過程中的應用。例如，通過引入物聯網技術，可以實現生產線上的設備互聯和智能調度；通過應用人工智能技術，可以實現生產過程的智能決策和優化控制；通過利用大數據技術，可以對生產過程中的海量數據進行深度挖掘和分析，為生產決策提供有力支持。

三、離散型制造業城軌車輛總裝產線數字化信息化建設面臨的挑戰

（一）技術集成與互操作性挑戰

在離散型制造業城軌車輛總裝產線的數字化、信息化進程中，技術集成與互操作性構成了首要的技術壁壘。由于歷史積累和技術演進的多樣性，產線上往往并存著多種異構系統，如源自不同供應商的ERP（企業資源規劃）系統、MES（制造執行系統）以及各類自動化設備控制系統。在設計之初并未考慮與其他系統的無縫對接，導致在數據交換時面臨格式不兼容、協議不匹配等難題。

此外，API（應用程序編程接口）與接口標準的統一也是技術集成中的一大痛點。不同的軟件系統提供各具特色的API，在功能調用、參數傳遞、返回值處理等方面存在差異，使得在構建跨系統交互的應用時，開發人員需要投入大量精力進行接口適配。缺乏行業統一的接口標準也加劇了這一問題，使得系統間的互操作性難以保障。

（二）數據處理與存儲技術挑戰

隨著數字化程度的加深，城軌車輛總裝產線產生的數據量急劇增長，對數據處理與存儲技術提出了嚴峻挑戰。一方面，大規模數據的實時處理需求日益迫切。產線上的傳感器、設備控制器等不斷產生海量數據，需要被即時采集、處理和分析，以支持生產決策和質量控制。傳統的數據處理方式難以應對如此高的數據吞吐量，導致數據延遲、丟失等問題頻發。

另一方面，數據存儲的安全性與可靠性也是不可忽視的問題。城軌車輛總裝產線的數據涉及生產計劃、工藝流程、質量檢測等多個關鍵環節，其敏感性和重要性不言而喻。須確保數據在存儲過程中不被非法訪問、篡改或刪除。隨著數據量的增長，存儲系統的可擴展性和容錯性也成為關鍵考量因素。

（三）網絡安全與防護技術挑戰

在數字化、信息化環境下，城軌車輛總裝產線的網絡安全風險顯著增加。工業控制系統作為產線的神經中樞，其安全防護尤為重要。由于工業控制系統往往采用專有協議和封閉架構，使得傳統的網絡安全措施難以被直接應用。此外，數據傳輸過程中的加密與解密也是網絡安全的關鍵環節。在城軌車輛總裝產線中，數據需要在不同的系統、設備之間傳輸，在傳輸過程中對數據進行加密處理，以防止數據被截獲或篡改。加密技術的應用也帶來了額外的挑戰，如加密算法的選擇、密鑰的管理以及加密性能的優化等，需要在保障安全性的同時，兼顧系統的效率和可用性[2]。

（四）技術更新與迭代速度挑戰

新技術的快速涌現使得企業在選擇技術時面臨諸多困惑。一方面，新技術能夠帶來更高的生產效率、更低的成本以及更好的用戶體驗。另一方面，新技術的引入也會帶來技術風險、人員培訓成本以及與現有系統的兼容性問題。

隨著新技術的引入，現有系統可能需要進行相應的升級和改造，以適應新的技術架構和業務需求。由于技術更新速度較快，現有系統的升級往往難以跟上新技術的步伐。企業在規劃系統升級時，需充分考慮技術的發展趨勢和企業的實際需求，制定合理的升級計劃和技術路線圖，還需要加強與供應商的合作，確保升級過程中的技術支持和服務保障。

四、離散型制造業城軌車輛總裝產線數字化信息化技術建設策略

（一）技術集成與互操作性建設

在離散型制造業城軌車輛總裝產線的數字化、信息化技術建設中，技術集成與互操作性是確保系統高效運行的關鍵。中間件作為連接異構系統的橋梁，能夠屏蔽底層系統的差異，實現數據的無縫轉換和傳遞。在城軌車輛總裝產線中，可以引入如ESB（企業服務總線）或MQ（消息隊列）等中間件技術，構建統一的數據傳輸平臺，支持多種通信協議和數據格式，能夠靈活應對不同系統間的數據交換需求。例如，通過ESB，可以將ERP系統的生產訂單信息實時傳遞給MES系統，接收MES系統的生產進度反饋，實現系統間的緊密協同。消息總線技術進一步增強系統的異步通信能力，允許系統在不直接依賴對方響應的情況下發送和接收消息，提高系統的靈活性和可擴展性。在城軌車輛總裝產線中，可以利用消息總線技術實現設備狀態的實時監控和故障預警，及時響應生產過程中的異常情況。

為解決異構系統間的數據交換難題，需要制定統一的數據交換與接口標準，包括數據格式、通信協議、接口定義等多個方面。例如，可以借鑒國際通用的數據交換標準（如ISO 8583、XML等），結合城軌車輛總裝產線的實際需求，制定一套適用于本行業的數據交換規范。對于API和接口的設計，需遵循標準化、模塊化的原則，確保不同系統間的接口能夠輕松對接和擴展。例如，可以建立數據交換平臺或數據中心，作為各系統間數據交換的中轉站。

系統集成是確保各系統間協同工作的關鍵環節。在城軌車輛總裝產線的數字化、信息化建設中，需采用系統化的集成方法，確保各系統能夠無縫集成，包括制定詳細的集成計劃、明確集成目標和責任分工、采用合適的集成工具和技術等。測試流程是驗證系統集成效果的重要手段。在集成完成后，需進行全面的系統測試，包括功能測試、性能測試、安全測試等多個方面。通過測試，可以及時發現并解決系統集成過程中存在的問題和隱患，確保系統的穩定性和可靠性。為強化系統集成與測試流程，可以建立專業的集成測試團隊，負責系統的集成和測試工作。

（二）數據處理與存儲技術建設

在離散型制造業城軌車輛總裝產線的數字化、信息化進程中，數據處理與存儲技術建設是確保數據高效、安全、可靠管理的核心環節。隨著數據量的激增，引入分布式計算與存儲架構成為必然選擇。通過多臺計算機或服務器協同工作，實現數據的分布式存儲和并行處理，有效提高數據處理能力和存儲效率。在城軌車輛總裝產線中，可以構建基于Hadoop或Spark等開源框架的分布式數據處理平臺，實現大規模數據的實時采集、存儲、分析和挖掘。例如，利用Hadoop的HDFS（Hadoop Distributed File System）實現數據的分布式存儲，確保數據的高可用性和可擴展性；利用Spark的并行計算能力，對數據進行快速處理和分析，為生產決策提供實時支持。

大數據處理與分析技術是挖掘數據價值、提升生產效率的關鍵。在城軌車輛總裝產線中，可以運用大數據技術對生產過程中的各類數據進行深入分析，發現潛在的生產規律、質量問題以及優化空間。可以借助數據挖掘算法，如聚類分析、關聯規則挖掘等，對生產數據進行深度挖掘，揭示生產過程中的異常模式和關聯關系[3]。例如，通過分析設備故障數據，可以識別出故障頻發的部件和時段，為預防性維護提供決策依據；通過分析生產工時數據，可以優化生產流程，提高生產效率。

數據的安全性是數據處理與存儲技術建設的重中之重，必須建立完善的數據備份與恢復機制，制定合理的數據備份策略，根據數據的重要性、更新頻率以及存儲成本等因素，確定備份的頻率、方式和存儲位置。例如，對于關鍵業務數據，可以采用實時備份或定期全量備份的方式，確保數據的及時性和完整性；對于非關鍵數據，可以采用增量備份或差異備份的方式，降低存儲成本。建立數據恢復流程，明確數據恢復的操作步驟和責任分工。在數據丟失或損壞時，能夠迅速啟動恢復流程，恢復數據的正常訪問和使用。定期對備份數據進行驗證和測試，確保備份數據的可用性和恢復的成功率。

（三）網絡安全與防護技術建設

在離散型制造業城軌車輛總裝產線的數字化、信息化進程中，網絡安全與防護技術建設是確保系統穩定運行、數據不被非法訪問和篡改的重要保障。工業防火墻作為網絡邊界的第一道防線，能夠有效阻止來自外部的非法訪問和攻擊。在城軌車輛總裝產線中，需部署專為工業環境設計的防火墻，如具備深度包檢測、狀態檢測等功能的工業級防火墻，能夠針對工業協議，如Modbus、DNP3等，進行細粒度的訪問控制，防止未經授權的訪問和數據泄露。入侵檢測系統（IDS）的部署也至關重要，IDS能夠實時監控網絡流量，識別并報告可疑活動，如端口掃描、DDoS攻擊等。通過與分析引擎和規則庫的結合，IDS能夠及時發現并響應網絡中的安全威脅，為網絡安全提供第二層防護。

數據加密是保護數據在傳輸和存儲過程中不被非法訪問和篡改的重要手段。在城軌車輛總裝產線中，需對敏感數據，如生產配方、工藝參數等，進行加密處理，確保數據在傳輸過程中不被竊取或篡改。對于存儲的敏感數據，需采用加密技術進行保護，如使用AES、RSA等加密算法。此外，訪問控制策略的實施也是確保數據安全的關鍵。通過制定嚴格的訪問控制規則，限制不同用戶或系統對數據的訪問權限[4]。例如，可以根據角色和職責，為用戶分配不同的訪問權限，確保只有經過授權的用戶才能訪問敏感數據。

安全審計是評估系統安全狀況、發現潛在安全風險的重要手段。在城軌車輛總裝產線中，需定期進行安全審計，包括對網絡設備、服務器、應用程序等進行全面的安全檢查。通過審計，可以及時發現并糾正安全配置錯誤、權限濫用等問題，提升系統的整體安全性。漏洞掃描也是必不可少的環節。通過定期使用漏洞掃描工具對系統進行掃描，可以發現系統中存在的已知漏洞和安全隱患。針對發現的漏洞，及時進行修補和更新，防止黑客利用這些漏洞進行攻擊。

（四）技術更新與迭代策略

在快速變化的科技環境中，技術更新與迭代對于離散型制造業城軌車輛總裝產線的持續發展和競爭力提升至關重要。技術評估與選型是技術更新與迭代的首要環節。在城軌車輛總裝產線中，需建立一套完善的技術評估體系，對新技術、新設備進行全面的評估和分析，包括技術的成熟度、穩定性、兼容性、安全性以及成本效益等多個方面。選型過程也應遵循科學、公正的原則。可以通過組建專家團隊、邀請行業專家參與評估等方式，確保選型結果的客觀性和準確性。例如，在選型過程中，可以綜合考慮技術的先進性、供應商的信譽和服務能力，以及技術在實際應用中的表現等因素，選擇最適合產線需求的技術方案。通過建立技術評估與選型機制，可以確保城軌車輛總裝產線在技術更新與迭代過程中，能夠選擇最優質、最適合的技術資源，為產線的數字化轉型和智能化升級提供有力保障。

系統升級是技術更新與迭代的重要組成部分。在城軌車輛總裝產線中，開始由于生產任務的連續性和系統運行的穩定性要求，系統升級需要更加謹慎和周密地規劃。制定靈活的系統升級計劃，明確升級的時間節點、目標、步驟以及風險應對措施。在升級過程中，應遵循“先測試、后實施”的原則，先在模擬環境中進行充分的測試，確保升級后的系統能夠穩定運行，再逐步在生產環境中進行部署。為降低系統升級對生產的影響，可以采取分階段、分模塊的方式進行升級。例如，可以先對系統的某個模塊進行升級，測試穩定后再逐步推廣到其他模塊，既可以確保升級的順利進行，又可以最大程度地減少對生產的影響。通過制定靈活的系統升級計劃，可以確保城軌車輛總裝產線在技術更新與迭代過程中，能夠平穩過渡，保持生產的連續性和穩定性[5]。

在技術更新與迭代過程中，與供應商和科研機構的合作至關重要。供應商是技術資源的提供者，科研機構則是技術創新的重要力量。加強與供應商的合作，建立長期穩定的合作關系。通過定期交流、技術研討等方式，及時了解供應商的新技術、新產品，并將其引入到城軌車輛總裝產線中。

五、結語

離散型制造業城軌車輛總裝產線的數字化、信息化建設是提升生產效率、保證產品質量、促進產業升級與創新的重要途徑。面對技術集成、數據處理、網絡安全及技術更新迭代等多方面的挑戰，企業需采取切實可行的建設策略，不斷引入新技術、優化生產流程、加強安全防護，并與供應商和科研機構建立緊密合作關系，共同推動城軌車輛總裝產線的數字化轉型和智能化升級。通過持續的努力和創新，離散型制造業將能夠更好地適應市場變化，提升核心競爭力，實現可持續發展。

參考文獻

[1]翁杰，邵建偉，王加興，等.離散型制造業SAP-ERP實施研究[J].現代信息科技，2024，8（15）：114-118+123.

[2]武逸凡，吳亞渝，陳仕勇，等.離散型特種制造業數字化轉型建設路徑探究[J].新技術新工藝，2024（03）：1-8.

[3]周傳軍.離散型裝備制造業數字化集中采購的效益與策略[J].船舶物資與市場，2023，31（11）：5-7.

[4]周成效，潘文靜，劉暉.通過數據驅動離散型制造業數字化轉型[J].電站輔機，2023，44（02）：38-43.

[5]劉俊卿.智能化賦能離散型企業轉型升級[J].中國工業和信息化，2023（04）：58.

作者單位：南京中車浦鎮城軌車輛有限責任公司

責任編輯：王穎振 鄭凱津