客車工廠智能中控系統規劃與實施

劉波

摘要：本文以國內某知名大中型客車整車新建項目為藍本，從現狀評估、需求分析著手，系統地總結了客車企業在智能制造轉型升級方向所作出的規劃探索，展望了“智能化客車工廠”的美好愿景。重點介紹了智能制造戰略路徑上關鍵的智能中控系統項目，詳細描述了智能中控系統的規劃、功能及實施，為推動實現客車企業智能化工廠成功愿景提供了實踐經驗。

關鍵詞：客車;智能工廠;中控系統;功能;實施

中圖分類號：U468.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）12-0178-02

0? 引言

智能制造轉型升級已經成為汽車行業的普遍共識，本客車新基地建設項目以高標準、智能化、前瞻性和高技術水平為設計原則，選用先進、自動化生產設備，采用自動與智能化物流輸送，加強過程控制能力，提升信息化程度，實現生產過程智能跟蹤與產品生產過程、質量可追溯，致力于打造成全球客車行業智能、綠色的新標桿工廠。

1? 智能客車工廠的規劃藍圖

1.1 智能客車工廠規劃理念? 與乘用車相比較，客車企業“個性化”需求較多，無法組織標準規模化生產;自動化和信息化水平較低，產品的一致性、質量比較難控制，產品的生產過程數據較難追溯。新基地智能化規劃從企業生產現狀出發，以解決客車制造中生產效率低下、產品質量管控難、管理精細度不夠等核心問題，實現自動化、柔性化、節能環保等為目標，構建符合企業生產實際，價值最優化的客車智能工廠。其建設路徑基本為：工藝裝備智能化—物流輸送智能化—信息化管理。

1.2 客車智能工廠整體架構? 為應對客車定制化下的快速設計實現，客車制造的價值鏈流程相比乘用車增加了銷售技術和訂單設計部分。本客車新基地建設項目智能制造架構搭建核心以OTD價值鏈流程為主線，以先進的信息系統實現從定單到交付的全流程自動化。運用大數據分析，將采集到的生產數據、質量數據、設備數據等信息進行分析，實現自動排產、自動生產管理、設備管理、能源管理、質量管理、智能經營決策等，通過數字孿生，實現客車全自動化過程可視。圖1為某大中型客車智能工廠理想架構圖。

1.3 客車智能工廠實施策略? 當前，國內汽車產業智能制造還處于逐步探索實踐階段，智能制造發展整體介于2.0與3.0之間。在充分調研了國內外汽車行業智能制造案例，結合客車行業發展現狀及企業實際，從經濟性及價值最大化的角度考慮，本新基地建設項目智能制造采取“整體規劃、分步實施、循序漸進”的實施戰略。

1.4 智能中控系統? 客車智能工廠優先實現客車生產線設備的數據采集與分析、能源管控、設備管理、狀態監控、故障維修預警、ANDON等功能，這部分稱之為智能中控系統。圖2是智能中控系統功能規劃。

2? 智能中控系統的實施及效益

2.1 系統方案及軟硬件規則

2.1.1 工廠編碼等統一? 為了使中控系統能順利地采集到設備的各種有用信息，從項目初始階段，就要對整個工廠的所有控制系統的代碼、程序編制規則、符號代碼編寫規則等進行統一;并對工廠的IP地址網段統一分配，車身代碼規則各車間按標準執行……

2.1.2 硬件配置統一? 交換機層級，不同類型信號的通訊方式，設備與中控系統接口形式，工程界面，供電方式等統一規劃。中控系統及相關的光纖網絡交換機供電采用雙電源供電，以免停電造成中控系統數據的丟失。中控系統網絡結構可以采用環網結構，也可以采用星型網絡結構，星型網絡結構較圖環網結構更加穩定，但成本更高。

2.2 中控系統功能實現? 為了保證中控系統可靠運行，服務器機柜房間要求恒溫恒濕、地面防靜電處理。服務器房間和監控室分開，設計時需要考慮顯示器和電腦的電源插口。

中控系統軟件架構采用標準化工具、模塊化功能組件、柔性化配置界面，穩定性、安全性、復用性、移植性均有可靠保障。

常規中控系統具備的基本功能，如生產狀態、設備狀態監控、設備班次管理、設備故障查詢、設備趨勢管理等常規功能由于篇幅限制不在此贅述。本文重點闡述在常規中控系統的基礎上增加的具有大中型客車項目特色的功能。

2.2.1 預防性維修? 預防性維修主要是指在機械設備沒有發生故障或尚未造成損壞的前提下即展開一系列檢查的維修方式，通過對產品的系統性檢查、設備測試和更換以防止功能故障發生，使其保持在正常工作狀態。毫無疑問，預防性維修能減少設備故障時間和生產停臺時間。通過采集所有設備的正常運行狀態，形成設備日常正常運行的狀態，但被檢測設備偏離了正常狀態值時，中控系統發出報警提示，形成設備維修報表，從而實現對設備的預防性維修。

2.2.2 質量管理? 客車生產質量管控過程主要由檢查、維修、分析原因改進改善。如何讓質檢人員的檢查結果直接傳遞給維修人員、維修人員處理后質檢人員如何快速的復檢、所有的質量問題如何快速錄入并統計分析得出有效結論，提升質量管控效率？

中控系統在關鍵質量檢查工位配置了觸摸屏，觸摸屏上顯示當前車身信息，車身三維立體示意圖，檢查者發現被檢查車身問題后，直接在操作屏上點選對應的缺陷即可完成質量檢查信的系統錄入。

2.2.3 生產物流跟蹤? 為了實現焊裝后的白車身在后續生產過程中的位置跟蹤，以掌握車身的生產狀態、生產質量，在焊裝車間、電泳車間、涂裝車間、總裝車間均設置了高頻射頻識別系統。車輛信息在焊裝時被自動寫入安裝在滑橇上的數據載體內，當車輛經過不同的讀寫站時，車身信息能通過讀寫站從載體中讀出，自動指導作業人員根據車型選擇對應的材料、對應的顏色進行作業，自動將車型信息傳送給機器人進行噴涂作業。通過中控系統，能夠準確知道某臺車身當前位置、質量缺陷、修復程度、經過某個烘干爐時烘烤的工藝參數及烘干時間等等。圖3射頻識別系統圖。

2.2.4 Andon系統? 在生產過程中，各個工位的工人可以通過Andon系統的按鈕、拉繩開關、觸摸屏等向班組長發出產品質量異常、設備故障、物料短缺等幫助請求，Andon系統采集這些呼叫請求，并以報警燈、廣播、看板、郵件、微信等多種方式逐級通知，形成自下而上的快速響應機制，使生產過程中的問題得到及時處理，減少生產線停工時間，提高生產效率。根據生產需要，配置有質量、設備、物料Andon系統，可根據問題類型、報警時長設置自動應答處理機制，對計劃完成率，停線次數、累計停線時間、直通率等多種方式的統計分析。

2.2.5 能源管控平臺

通過對工廠所有三級儀表信息的采集，將不同區域、不同類型的設備的數據進行分析比較。系統在設定好的掃描周期內記錄能源消耗數據，可根據使用者需要，生成定制化報表。可根據設定策略，自動起停生產線設備。根據在線產能和節拍，實現自動能耗管理，如電機降頻運行、烘干爐降溫待機。

2.3 中控系統預期效益

實現設備控制、數據采集、質量控制等的全過程自動化;實現從訂單錄入到生產入庫出貨全流程的可視化;提高資源利用率，減少能源消耗，生產效率提升，從而提升企業效益，為精益化管理及科學決策提供數據支撐。

3? 結束語

實現客車智能工廠的目標還任重而道遠，通過優先實現智能中控系統的搭建，有效地實現生產與管理的統一。系統投入后，在推動各相關部門快速響應、生產相關信息快速傳遞等方面提供了有效支持，有效的保障了自動化生產、準時化管理。未來，根據生產需要不斷的進行信息化功能擴充，實現理想中的客車智能工廠目標必定為時不遠。

參考文獻：

[1]工業智能化轉型方法與實踐[M].上海科學技術出版社，2020.