基于信息化技術的輪軸生產線信息集成

魯 喻 馮 嵩

(中車株洲車輛有限公司 湖南 株洲 412003)

0 引言

中車株洲車輛有限公司以新技術MES(生產制造執行系統)的引入為契機，結合企業實際情況，融合現有HMIS(鐵路貨車信息化系統)和ERP系統(生產調度計劃系統)，提高了企業輪軸生產線信息化集成程度，由原先各個系統費時費力地各自報工，達到一次報工可將3套系統進行數據共享串聯的目的，從而減少報工次數，降低工人的勞動強度。并結合企業的“以機代人”設備升級改造，打造了物流、信息自動化生產線，為公司提高工作效率創造更大的生產價值，下文對此進行介紹。

1 輪軸生產線現狀

1.1 生產線組成結構

目前，中車株洲車輛有限公司整條輪軸生產線由整備班、車軸班、磨床班、探傷班、油壓班和輪軸班組成，如圖1所示。

圖1 輪軸生產線

1.2 生產線存在的問題

1.2.1報工次數多

員工完成加工操作之后需要對產品進行工位報工，原先僅需要在ERP系統內進行報工即可，2017年開始為符合國鐵公司下發實施的《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》部署了HMIS輪軸系統，員工需要同時在2套互不兼容的系統內報工，造成了勞動量的增大和時間的浪費。

1.2.2報工準確度不高

員工報工都是手動在ERP、HMIS系統中輸入報工信息，給報工數據的準確度帶來隱患，很多數據都需要上傳至國鐵公司，數據的準確可靠直接影響企業的生產經營，所以如何提高報工數據的準確性成了亟待解決的問題。

1.2.3信息流傳遞方面

由ERP下達產線計劃，信息傳遞時通過紙質記錄、《過程控制卡》、手工報工等方式記錄生產過程，造成信息追溯困難，尋找原始記錄繁瑣且不真實易被篡改。

2 解決問題的思路和方式

2.1 系統整合

通過MES系統對HMIS、ERP系統進行串聯形成一個整體：員工報工后僅需在HMIS輪軸中報工一次即可，由設計的后臺數據接口向MES系統傳導數據，并通過MES系統將數據與ERP系統進行共享，完成報工后自動將輪軸信息同步至相應系統，一次報工完成三套系統中的數據處理，減少了員工的工作量。

2.2 改變報工方式

通過在車軸、輪餅、軸承等關鍵物料粘貼二維條碼(全車間單件管理)，將整個生產過程進行串聯。員工采用移動PDA直接掃關鍵物料二維碼完成報工，系統報工時自動匹配父子項關系，將信息傳遞至下一工位，減少人為干預，提高數據準確可靠性，并使企業具備了減員增效的條件。對各班組各工位職能進行梳理，改變傳統的按照班組進行統一報工的模式，轉變為按照工位分工情況，各工位獨立報工的模式，使得工序傳遞更加優化，上下工位之間銜接更加緊密(見圖2)。

圖2 報工流程

2.3 優化信息傳遞模式

密切關注“以機代人”的實施進度，根據生產現場物理工位的布局，實現工位制生產；對上線產品通過二維碼的跟蹤實現輪座、輪轂孔復核等記錄電子化，具備實現車間無紙化管理條件(目前已取消“過盈量選配”記錄)。綜合應用二維碼、手持PDA等信息手段，實現車間現場生產進度、生產狀態等信息的快速采集、反饋和處理，做到記錄追溯查詢簡潔方便，且無法被人工篡改，保障生產的正常進行。

3 實施步驟

3.1 數據采集

為滿足檢測設備和壓裝設備的數據自動傳輸條件，實現手持設備和電腦共享數據，先期對臺車車間輪軸生產線的相關設備進行了數據接口開發的工作。完成車軸檢測機、泰格線輪對壓裝機、輪對檢測機、軸承壓裝機、車軸三徑檢測機、軸承內徑檢測機、標志板刻打機、兩臺磨合機等設備的數據接口開發，做到了數據的自動采集和自動上報，避免了數據錯漏情況的發生。

3.2 拓展報工方式

拓展報工方式的多樣性，員工既可以通過手持PDA掃碼報工，也可以通過電腦完成報工(見圖3)，而且所有數據實現共享，無論手持設備還是電腦所有的報工資料均可實現交互。為保障數據傳輸的嚴謹性，嘗試利用管理手段鼓勵操作者采取手持PDA報工的模式，經過一段時間的推廣，所有工位的操作人員利用手持PDA參與報工的比例已經接近100%。

圖3 手持PDA報工

3.3 掃描二維碼

實現“一碼通”，所有關鍵物料全部通過二維碼進行信息傳遞。上線后立足于用戶需求，不斷完善程序，將整條輪軸生產線手工填寫的紙質記錄納入報工操作，具備實現車間現場辦公無紙化的條件。目前下發了17部手持終端設備，全線采用掃碼完成報工。針對原來錯誤率尤為突出的輪餅信息內容錯漏進行跟蹤，實現了降低差錯率的目的，全輪軸生產線保守預計可以將錯誤率減少65%。HMIS輪軸系統中所有關鍵物料全部通過二維碼進行信息傳遞。二維碼攜帶的信息來源于已經做好數據互聯的ERP系統，每張二維碼均攜帶物料單件號信息。為每一個關鍵部件進行全生命周期的追溯，在HMIS輪軸系統完成質檢后所有信息會實時同步至MES生產制造執行系統，該單件號也會作為其在MES系統中的唯一標識，方便以后進行信息追蹤，具體如圖4所示。

車軸二維碼 輪餅二維碼 軸承二維碼

3.4 編寫數據對接口

編寫輪對壓裝機和軸承壓裝機的專用掃碼數據接口，實現掃碼槍掃碼后可以將部件攜帶信息，自動寫入壓裝設備，減少人為參與，實現信息流自動化(見圖5)。轉向架作為鐵路貨車走行部最基礎的核心部件，直接關系到車輛的運行安全，而將車軸與輪餅壓裝成輪對，將輪對與軸承壓裝成輪軸的壓裝工位又是轉向架生產的重中之重。在實施HMIS輪軸系統之前的輪對壓裝和軸承壓裝工位，壓裝信息的錄入只能依靠人工，操作者的工作狀態直接影響壓裝合格率。因為前期的數據來源已經實現了數字化傳遞，相關壓裝信息的收集也由紙質傳遞升級為數據流，因此，開發了壓裝機專用數據接口，在獲取壓裝結果數據的基礎上，還能將前部工位收集的數據在壓裝準備階段自動寫入。

圖5 直接掃碼導出數據至壓裝設備

3.5 實現無紙化辦公

將一些紙質質保卡內容納入輪軸系統，員工報工時，將所需質保資料填寫入手持終端PDA中，該數據將保留在系統數據庫中，并做好導出模塊，方便質檢人員隨時查詢(見圖6)。

圖6 系統自動形成電子記錄

3.6 強化功能設置

根據使用者的不同需求和習慣積極修改系統界面和功能，滿足不同崗位的需要。質檢員的工作具有其獨特性和嚴肅性，為了凸顯這個作用，為質檢員配備了具備指紋簽名功能的手持PDA，質檢員檢查產品并通過質檢之后，完成確認的環節必須使用指紋簽名，對不符合要求的產品有權將其返修至上游工位進行再次加工。為了更好地指引操作者完成操作，對界面進行了優化，對關鍵項點設置閾值，只有閾值范圍內的數據才符合操作條件，超出閾值數據無法保存，并提示操作者進行修改；有些工位的操作必須要由2個操作員同時完成，兩人的操作有合作也有分工。界面的顏色太過于單調不利于操作，因此對關鍵項的顏色進行區分，用醒目的色調提醒操作員注意(見圖7)。

圖7 系統界面

4 結束語

企業圍繞“建設數字化車間”的目標，以工位化管理為指引，實施生產制造執行系統、數據采集系統等，解決現有生產過程中的突出問題。實現了車軸生產線手持報工，全程對輪、軸、軸承貼碼，操作工采用掃碼報工方式，提高了報工的準確率和及時率，同時手工填報記錄均已通過系統錄入，為減人減紙創造條件。通過MES、ERP、HMIS多系統信息化集成應用，最終達到了提高生產率、提高物料配送率、節約制造成本，提升現場管理等目的。由于是三套系統進行集成，并且傳輸的內容包括近300項檢測數據，所以接口相當繁復。每套系統數據存儲的格式不一樣，為了將這300項檢測數據一一對應，保證數據傳輸的嚴謹和準確性，通過近半年的努力，進行接口程序的開發、測試、連調，實現了三套系統數據的順利對接，本次信息系統集成的實施為企業減少生產輔助人員，減少現場紙質記錄提供了軟件基礎，達到了企業通過信息化手段降本增效的目的。□