硫化車間的系統化管理

劉明舉

（中航金城南京機電液壓工程研究中心，江蘇 南京 211100）

目前，橡膠制品硫化生產中存在以下幾個難題，人工難以完成：（1）對于平板硫化機各層加熱板溫度和硫化壓力，沒有集中監控和故障報警機制，一旦這些參數出現問題，操作工不能及時發覺或不愿停機排除故障，繼續生產，必將制造殘次品；（2）硫化時間由操作工自行設置，存在盲目性、隨機性和無法監控等因素，將導致橡膠制品的硫化質量不穩定；（3）產品生產的硫化參數、硫化過程數據，目前是人工記錄，缺乏實時監控，出了質量問題回查原始記錄可信度不高[1]；（4）硫化車間有ERP和MS等信息化管理和辦公軟件，但信息化沒有延伸到機臺，機臺的作業管理仍依靠調度、班長、統計員等人分工下達、分析、統計，經常發生漏工藝步驟、缺膠料、緊急變更生產指令等情況，生產浪費嚴重。

為減少浪費，保證硫化產品質量，確保硫化過程可控并可追溯，研制包含生產計劃管理在內的硫化過程監控系統迫在眉睫[2]。本工作通過采用網絡技術和現場數據采集管理，搭建了一個高效生產監控平臺，在監控平臺上結合MS和PDCA管理思想開發了一套橡膠硫化監控管理系統。

1 研發目標

在硫化機臺上安裝數據采集模塊，采集并記錄生產過程中的硫化三要素（溫度、時間、壓力），通過與標準參數比較自動判斷生產出的產品品質，制成硫化記錄卡片，并在后臺電腦上打印出來[3]。實現生產流程的系統化管理，將訂單信息、物料信息、模具信息、工藝信息等作為數據庫，并與產品的硫化記錄關聯起來，統一成生產監控的管理平臺，與生產相關的信息都通過這個管理平臺進行操作，并通過不同的篩選條件對生產信息進行查找、合并、統計分析，輸出相應的表單。

2 硫化監控管理系統的研發

2.1 硬件安裝

硫化機臺上統一安裝時間、溫度、壓力采集模塊和報警燈，并匯總到監控機房，經過整合布線系統建立一套高速、防電磁泄露的網絡信息平臺；各客戶端電腦需配備打印機。

2.2 軟件開發

采用美國微軟MS SQL 2000大型數據庫，沿用成熟的可視化面向對象的開發平臺，開發監控服務程序和客戶端程序。

監控服務程序對硫化機臺運行狀態實時監控，實時動態采集各硫化機臺的硫化時間、溫度和壓力數據，滾動顯示最近完成的硫化記錄，異常情況分別用不同的顏色顯示。

客戶端程序則根據生產需要，涵蓋生產計劃、模具、膠料、工藝、機臺等管理內容，對不同崗位的人員賦予相應的權限，保證生產過程的每個環節都能在客戶端程序上處理完成，并將操作結果匯總到數據庫，方便對各種數據記錄的查詢及統計分析。

3 工作原理

3.1 數據采集

時間采集原理：對于有硫化狀態輸出機臺，在該輸出點上安裝一繼電器，通過開關量采集模塊采集繼電器的狀態，實時計算硫化時間；對于沒有硫化時間輸出點的機臺，通過采集高壓壓力表狀態來計時，也就是壓力達到設定值時系統開始計算硫化時間。

溫度采集原理：將機臺現有的溫度傳感器并聯到溫度模擬量采集模塊上，系統據此采集加熱板實時溫度。

壓力采集原理：在機臺主缸壓力管道上增加一個三通，接上壓力傳感器，壓力傳感器輸出4～ 20 mA電流，系統通過電壓模擬量采集模塊采集壓力傳感器的輸出，然后再將電壓數據轉為壓力 數據。

3.2 邏輯控制

系統通過相關的采集模塊采集各機臺實時數據，再與系統中設定的工藝標準數據比對，當出現偏差時，系統根據設定的允許公差范圍作出判定，如果判定為不合格，則系統將通過開關輸出模塊輸出，點亮相應機臺上的報警燈。

生產監控原理如圖1所示。

圖1 生產監控原理

3.3 執行過程

在生產監控服務程序中，操作者在相應的硫化機臺上選擇生產任務，并進行生產，當壓力達到設定值時，生產監控系統開始計時，每隔一段時間采集一次溫度，硫化完成、壓力降為零時計時結束。在整個過程中，任何一個參數（時間、溫度、壓力）與標準值不符，系統都將對此模產品做不合格記錄，并點亮報警燈。

生產監控服務程序界面見圖2。

圖2 生產監控服務程序界面

4 實施效果

4.1 生產監控

硫化溫度、時間和壓力由系統實時采集、記錄，操作者可在后臺程序中打印出來，確保硫化記錄的真實有效性。

當硫化參數不符合標準時，機臺上的報警燈會點亮，便于操作者及時發現并處理問題。

系統實時顯示各硫化機臺正在生產的產品情況，便于管理人員掌握生產動態。

4.2 基礎管理

監控服務程序確保了生產記錄的真實性、可靠性，而客戶端程序（見圖3）將與生產相關的一些基礎管理都以數據庫的形式呈現出來，實現信息化管理，主要包括以下幾方面的內容。

圖3 客戶端程序界面

（1）模具管理，包括模具編號、存放位置、使用狀態和模腔數等。

（2）膠料管理，包括膠料入庫、出庫明細，膠料的合格證號，有效使用期限和復驗前預警等。

（3）工藝管理，包括零件代號、名稱，膠料牌號，模具編號，硫化溫度、時間、壓力及工時系數等。另外，還有機臺管理、半成品管理、不同崗位的權限管理等。這些信息一方面可以作為獨立的子數據庫，又互相關聯，最終匯入生產管理數據庫中，為信息收集、統計及工作量考核提供數據 支持。

4.3 排產流程

現階段排產流程如下：調度通過客戶端程序下達周計劃（P），形成周計劃庫?操作者接收實施（D），形成當日生產動態庫→兩個庫對比，結果推送到大顯示屏，形成調度檢查（C）→調度同步做出調整（A），直接推送到周計劃庫或者操作者當日生產動態庫。

在生產監控程序的數據支持下，排產流程由原始的人工維持轉變為人工信息化維持，由最初的單向流程轉變為PDCA閉環流程，增加了檢查和調整，配合車間內的可視化管理（見圖4），大大提高了排產質量和效率。

圖4 排產計劃的可視化管理界面

5 結語

本系統采用流行的網絡技術和先進的現場數據采集和PDCA閉環管理技術，使硫化車間的平板硫化機、人員、膠料、模具和工藝等數據實現信息化管理，搭建了制造物聯網系統，進行實時的生產管理信息上傳下達，真正實現人與設備直接對話，全程監控，提升質量及執行力。