可視化技術在軍工車間生產中的應用

隗 寧 張 力 付志珊

(中國電子科技集團公司第十一研究所，北京 100015)

1 生產可視化流程

(1)數據采集：數據作為可視化目標，采集方式較為多元化，如儀器采樣、資料整理、人工輸入和其它系統交互等，且采集所用方法將直接決定數據格式、維度、量級和精度，并對可視化結果的質量造成極大影響。因此，技術人員在進行可視化解決方案設計期間，需注意數據來源、屬性，并選擇合理采集方法來獲取有效數據，才能真正解決問題。軍工車間采集數據時，對于如何收集車間內物料零部件領發、驗收和工藝步驟等信息，工作人員可先利用物料編碼技術來統一管理物料，基于獲取數據正確的前提下再采集物料信息，如物料條形碼/二維碼掃描、無線射頻識別技術(RFID)等，能有效避免信息缺漏，提高數據精準性和采集速度。此外，除去車間內部運行數據，其它企業信息也是車間內部數據來源，技術人員可利用系統接口來完成企業間信息共享，推動企業合作生產。

(2)數據處理和變化：是指對采集到的數據進行預處理操作，如數據檢查、特征提取等。選擇適當的數據處理模式來揭示隱藏的數據特征，為之后數據映射時的可視化做好準備，是數據處理和變化應用的目的所在。與此同時，系統會根據企業業務需求來進行數據針對性處理，為車間生產提供精確數據支持。

(3)可視化映射：可視化流程的核心所在，便是可視化映射。此類步驟是將數據值、時間和過程，以多元素形式呈現出可視化視覺通道，便于用戶利用數據的可視性去探索其中規律。與此同時，技術人員還可通過構建可視化模型的呈現形式去展示數據內容，便于用戶能從多個角度去了解數據特征和領悟其中規律。

(4)用戶感知：此類步驟能幫助用戶在數據可視化情況下進行信息提取，獲取知識和靈感。可視化映射結果是根據用戶感知體驗來判斷其應用有效性，區別其它數據分析處理方法，數據本身并非研究問題或可視化對象，而是數據處理后，社會所呈現的自然現象及過程。

2 可視化反饋循環模型

軍工車間生產過程中引入可視化流程，并形成一個反饋循環系統是其主要目的。該系統主要是建立一個交流平臺，便于數據、系統和人員之間的有效交互，解決數據傳遞不順暢問題，如生產期間訂單更新變化、生產信息和異常反饋等制造信息獲取不及時，將不利于管理人員實時監控車間生產狀態，而應用上述技術，數據傳遞的相關問題都能迎刃而解。

用戶所收到的數據，都是經過前期數據采集、數據轉換、映射可視化后所得結果，并以此信息來了解當前車間生產情況，之后做出針對性指導措施，進而優化生產模式。若用戶身份為管理者、調度者，需進一步深入剖析數據來了解生產狀況的細枝末節，配合可視化中的數據挖掘模型即可得到用戶所需數據。與此同時，在建立模型時，用戶通過模型的可視化、模型參數的調整等方面的參與，充分體現了人是最終決策者的作用。

隨著知識經濟時代的到來，企業對于核心資源部分也開始出現變化，無形的知識資源才是其行業內提高核心競爭力的關鍵所在，而軍工車間生產中，設備監控、材料定額、工時定額、加工周期、成本消耗等數據，都是車間信息系統長期運行過程中積累起來的核心資源。采用反饋循環系統，使數據可視化，便于技術人員通過深入挖掘和分析，提煉出核心知識，為企業經營活動提供量化依據，如計劃排產、質量管理、成本控制和績效評估等，促進數字化制造系統整體的有序運行，實現企業收集和提煉制造知識，整合共享。

3 可視化技術在車間中的應用

3.1 可視化看板

看板技術主要包含計劃跟蹤、生產異常、物料跟蹤及車間產線4個應用。

(1)計劃跟蹤看板：計調室人員利用LED看板形式向管理人員匯報生產情況，管理者線上就能了解車間生產過程及計劃完成進度。

(2)生產異常看板：計調室人員利用LED看板形式了解車間現場操作中出現的技術異常問題，并及時通知技術組在第一時間獲取相關數據，縮減溝通時間，盡早解決問題，提高工作效率。

(3)物料跟蹤看板：主要以備料任務、計劃跟蹤進行劃分，備料任務看板是計調組結合當月生產任務和數量來進行物料整理后下達任務給臨時庫準備好物料，而計劃跟蹤則是反映現下備料情況，便于工作人員實時監管。

(4)車間產線看板：指的是工作人員將看板放置在車間現場，便于工作人員能實時掌握生產線情況和計劃完成進度，包括各崗位工作狀態信息、裝配情況等，生產線上問題都能第一時間被管理人員所察覺，盡早實施問題相應解決對策，提高工作效率。

3.2 虛擬仿真可視化

三維建模是大部分軍工產品在設計研發時的常用手段，但是大部分軍工車間所收到的工藝文件圖樣多還是二維圖樣形式，不僅影響工作效率，還不利于工人工藝了解，加大了生產紕漏，進而出現質量問題。而利用虛擬仿真可視化技術，通過模擬加工總裝工藝線路并進行仿真處理，然后應用可視化技術，以工位機或顯示屏演示的方式來強化車間工人相關工藝理解程度，既能保證產品質量，又能有效提升其工作效率。

3.3 可視化數據挖掘

軍工企業為進一步提高生產水平，增強企業競爭力，在遇到管理生產問題時，需深入挖掘生產數據來尋找問題根源，然后制定針對性對策來解決問題，促進企業的良性發展。而可視化技術的引入，通過實現生產信息實時交互、生產過程管理的透明化，為車間管理與決策提供全面性生產數據，包括生產計劃制訂情況、執行情況、工段作業情況、物料、刀具、質量和設備等，為企業管理提供科學支持。此外，技術還強調在數據挖掘期間用戶的人工參與，為實現軍工企業協同制造、精益生產目標奠定了良好基礎。

4 結語

綜上所述，可視化技術在軍工車間生產中的應用，不僅能提高車間數字化制造水平，用戶在參與數據挖掘過程中，還可利用數據的可視化來提取核心知識，進而提升企業競爭力。