基于柴油機零部件信息化的編碼開發及應用

曹 艷，陳建軍，李 玉，梁國祥，賀金虎

(山西柴油機工業有限責任公司，山西 大同 037036)

0 引言

柴油機制造業屬于典型離散制造模式，其零部件經歷了材料成型、機械加工、熱處理強化、系統或整機裝配等多個環節的制造過程，傳統的“手手相傳”信息臺賬和紙質信息傳遞模式由于效率低、準確度差等信息偏差問題，已對現有生產管理造成了嚴重影響。通過研究并完善柴油機產品零部件信息編碼定義，開發形成信息代碼管理應用平臺，貫通于工藝、生產、質量、售后等各個業務環節的信息化流程管理，對企業生產過程中有效控制產品成本、制造質量、生產效率等具有極大的支撐作用，促進了企業從傳統制造向數字制造模式的轉型發展。

1 信息化編碼規則的建立

柴油機制造業生產過程涉及了“人、機、料、法、環”等多環境因素，而柴油機關鍵零部件作為制造體系中承上啟下的重要載體，貫穿了所有制造環節和相關職能管理部門，為此，本文重點針對柴油機零部件編碼進行信息化編碼平臺開發和編碼信息應用研究，實現對柴油機制造過程的綜合管控。柴油機零部件編碼是利用信息技術對制造件進行識別與分類管理的有效手段，重點體現在充分定義零部件的結構與特征信息，在各制造環節實現對制造件的狀態信息獲取，既方便進行信息查詢，又強化了制造質量管理和數據實時共享分析。對零部件進行編碼信息定義，使所有制造件擁有唯一“身份證”，可對產品全生命周期進行跟蹤追溯與管理。

1.1 產品零部件代碼結構及編碼方法技術研究

本文以研究柴油機零部件信息編碼技術為重點，以實現產品零部件身份唯一定義為根本，確保產品全生命周期工作運轉中數據信息流轉準確共享和追溯。為實現柴油機零部件編碼，首先對產品零部件代碼結構及編碼方法技術進行研究，所設計的產品零部件代碼結構、編碼方法、代碼分類，應能夠滿足柴油機產品零部件的編碼要求，所賦予的代碼身份要求具有唯一性和準確性。產品零部件代碼中應能夠體現產品類別、組別、順序號、技術狀態、批次等信息。

柴油機產品零部件的代號一般是指產品的零部件名稱，一般由機型、組別、序列號(部件一般由兩位數字組成，零件一般由三位數字組成)構成。僅有此構成的產品代碼無法實現產品零部件身份的唯一性定義，信息追溯性困難。針對這種情況，確定了通過完善產品零部件從材料成型、機械加工、熱處理強化、整機裝配等多環節的制造過程信息等，來實現產品全生命周期工作運轉中數據信息的整合、準確共享和唯一性、追溯性。

1.2 柴油機產品零部件編碼標準建立

通過建立完成數字化編碼管理標準體系，對各型號柴油機零部件的分類原則、代碼結構、編碼方法、代碼管理、分類與代碼等內容進行定義。

以下采用7層17位字母和數字的混合代碼。第1層表示一級分類，第2層表示二級分類，第3層表示產品代號，第4層表示組別，第5層為分組，第6層為順序碼，第7層為特征號。其代碼結構如圖1所示。

圖1 柴油機零部件分類代碼結構

具體編碼方法如下：

(1)前兩層按XX20213-2016(XX柴油機零部件分類與編碼)編制。

(2)第3層按照XXX柴油機的型號編制。

(3)第4層采用兩位數字代碼表示，留有適當空碼，以備增加或調整類目用。

(4)第5層采用一位數字代碼表示，留有適當空碼，以備增加或調整類目用。

(5)第6層采用三位數字代碼表示，代碼為000～999，采用系列順序碼，用來區分不同規格的零部件。

(6)第7層采用兩位數字代碼表示，代碼為00～99，采用系列順序碼，用來區分同一零部件改進的不同版本。

2 零部件編碼信息管理系統建立

零部件編碼信息管理系統主要由數字化信息管理運行平臺按照柴油機產品零部件編碼標準體系進行建立和開發，以產品零部件及整機管理流程為執行準則，通過開發數字化信息編碼管理運行平臺，實現產品零部件及整機編碼和數據的整合、共享和信息追溯管理。

2.1 數字化編碼管理運行平臺開發

產品零部件及整機信息編碼軟件構架是在數字化編碼管理運行平臺進行升級改造后獲得的功能實現，如圖2所示。該系統在完成數字編碼標準化體系建立和數字化編碼管理流程設計的基礎上，根據業務流程開發出編碼標準管理、編碼數據管理、編碼規則管理、編碼數據融合管理等功能模塊，實現對管理流程的數字信息規范統一；開發的編碼物品識別系統、管理運行協同管理和編碼數據服務器中間件等功能模塊，是用于實現與PDM、MES等系統進行數據交互的主要接口，也是實現企業、供應商與用戶的數據統一的窗口。

圖2 數字化編碼管理運行平臺框架圖

零部件數據模型是另一項要管理的重要內容，通過編碼數據管理的建模功能，定義零部件不同層級數據模型的元數據，實現零部件特征、特性描述方法的建立，為零部件數據管理建立基礎。

編碼數據管理模塊能夠根據零部件的編碼標準和數據模型，并通過零部件的信息輸入界面、數據接口和掃描識別設備等手段實現零部件相關數據的采集，軟件能夠根據采集的數據結合編碼標準自動生成零部件編碼，支持零部件分類編碼、批次編碼、單品編碼的生成與管理。零部件編碼及基礎數據將組成數據包，根據業務要求通過數據交換中間件同步到相關業務系統。

編碼物品標識系統以數字化編碼標準、編碼數據為基礎，可以定義編碼內容的標識形態、規格，通過二維條碼、文字等形式，結合條碼打印設備、激光蝕刻設備、編碼讀寫設備，以標簽、蝕刻、噴涂等方式將編碼內容標識于物品載體上。

信息編碼模塊軟件建立的零部件數據集中管理方式，能夠匯集零部件在不同部門不同領域的數據，為查詢追溯、統計分析提供了良好的條件。

編碼數據服務器中間件是數字化編碼管理運行平臺的關鍵模塊，服務中間件依賴數據庫進行，通過數據服務層向業務系統(生產制造執行系統、人力資源管理系統、質量管理系統、工藝技術系統等)提供零部件數據同步服務。

數據庫以Oracle 12C數據庫管理軟件作為基礎平臺，為全系統提供數據存儲、數據匯總展示。主要包括基礎數據庫、業務數據庫和分析數據庫。

硬件設備包括條碼打印設備、激光蝕刻設備、讀寫卡設備、掃描識讀設備等，它們形成了本系統的基礎物理環境。

系統軟件技術特點主要是采用了B/S模式的J2EE技術架構，采用國際主流的JAVA語言進行開發，軟件架構具有松耦合性，具有較高的可管理性、可維護性、可配置性等特點。

2.2 零部件數字化編碼識別

在實際應用中，根據不同零部件的特點、企業業務及安全保密等要求，同時也為了避免多段多次條碼掃描產生的不便或錯誤，更多采用數據容量較大的二維碼對零件特征進行信息展現。根據編碼規則形成零部件二維信息編碼，通過激光蝕刻機在零部件表面形成的二維碼如圖3所示，可通過掃碼槍進行識別應用。

圖3 零部件標簽蝕刻示例

3 數字化信息編碼應用

數字化信息編碼是根據柴油機產品零部件的制造要求，利用信息編碼管理平臺對產品零部件進行身份定義，圍繞制造設備、制造人員、工裝夾具、加工刀具和檢測工具等制造資源進行信息化編碼，按照產品零部件加工制造過程進行過程的實時監控，從而保證產品零部件加工得到實時控制。圖4為以產品零部件為例的數字化信息編碼應用的流程。首先將零部件的名稱、零部件號等信息錄入“數字化編碼管理運行平臺”，系統將自動生成該零部件的編碼信息及二維碼；其次將二維碼通過激光蝕刻的形式在零部件上標識；接著通過連接系統的掃描槍對二維碼掃描，該零部件的相關編碼信息及屬性即可便捷直觀地被讀取。尤其在整機裝機后，如需了解單個零部件的信息，不需要像以前那樣通過層級信息逐步查詢和翻閱大量信息，可直接精準查找，且信息更準確全面。

圖4 數字化信息編碼應用流程圖

數字化信息編碼在柴油機產品零部件編碼管理層面的應用，其圍繞零部件制造過程需求，分為編碼系統管理階段應用、編碼數據管理應用、物品標識管理應用和系統支撐件管理應用等4個階段，各階段分別對零部件編碼規則及發布、編碼數據庫后臺管理、編碼標識與生產以及與其他數字化管理平臺數據交互進行了應用功能定制化開發，根據編碼協議功能和要點，形成了各階段應用功能。

4 結語

通過基于信息化的編碼開發及應用研究，使產品零部件身份唯一性的識別得以實現，滿足產品全生命周期工作運轉中數據信息整合、流轉準確共享，極大地提高了工作效率，縮短了工作周期，降低了工廠生產制造過程中的管理成本，提高了企業的管理水平、工作效率、服務能力及競爭力。