墻壁開(kāi)關(guān)確認(rèn)檢驗(yàn)數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉兵仁 余林茂 程昆鵬 何 曉 劉俊芳 莫盛東

（公牛集團(tuán)股份限公司 寧波 315300）

引言

家用電器產(chǎn)業(yè)是浙江省及寧波市的支柱產(chǎn)業(yè)之一。浙江省寧波市正在布局多個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，其中家用電器產(chǎn)業(yè)已邁進(jìn)五百億級(jí)水平，正在向千億級(jí)沖刺。支持和發(fā)展家用電器產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)發(fā)展勢(shì)在必行。楊帆等采用ESP8266為控制核心，目的是設(shè)計(jì)出基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)信息的處理控制各模塊完成任務(wù)。客戶采用該系統(tǒng)后，能通過(guò)智能手機(jī)WiFi模塊連接遠(yuǎn)程因特網(wǎng)云服務(wù)器來(lái)對(duì)客戶端進(jìn)行操控[1]。方許丹介紹了一種羅德與施瓦茨示波器的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制與應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方法。該方法基于LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)，與示波器進(jìn)行通信，可對(duì)示波器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并讀取波形數(shù)據(jù)用于分析。遠(yuǎn)程控制示波器的實(shí)現(xiàn)效果與常規(guī)操作效果一致,波形數(shù)據(jù)與分析結(jié)果同步顯示，應(yīng)用效果良好[2]。王元?jiǎng)俚纫晕锫?lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為核心的數(shù)字化技術(shù)是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力，其本質(zhì)是利用信息技術(shù)改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，通過(guò)數(shù)據(jù)化、在線化業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)用數(shù)據(jù)生產(chǎn)、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決策目標(biāo)[3]。

基于目前國(guó)內(nèi)外專家對(duì)于對(duì)于產(chǎn)線升級(jí)和產(chǎn)品檢驗(yàn)的相關(guān)研究較少。因此，本文針對(duì)墻壁開(kāi)關(guān)確認(rèn)檢驗(yàn)數(shù)字化系統(tǒng)的研究，旨在推動(dòng)家電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的產(chǎn)線升級(jí)建設(shè)，為地區(qū)家用電器產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展增添助力。家電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)能夠有效推動(dòng)家用電器相關(guān)企業(yè)應(yīng)用和發(fā)展，帶動(dòng)基于智能家居系統(tǒng)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，拉動(dòng)浙江省的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，加速前灣新區(qū)家用電器等高端制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力及占有率，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

智能制造是通過(guò)信息物理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、端對(duì)端等技術(shù)與各類應(yīng)用軟件（企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)、供應(yīng)鏈管理和產(chǎn)品生命周期管理等），將生產(chǎn)中的供應(yīng)、制造、銷售等數(shù)據(jù)連續(xù)貫通，建立一種高度靈活、柔性化的產(chǎn)品生產(chǎn)與服務(wù)模式，從而實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)流程的縱向集成以及制造業(yè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的橫向集成。通過(guò)工業(yè)產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)各服務(wù)動(dòng)態(tài)協(xié)同聯(lián)動(dòng)及決策優(yōu)化。數(shù)字化即是在智能制造的基礎(chǔ)上，將工業(yè)產(chǎn)品中設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、檢測(cè)、認(rèn)證、流通和運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)中相關(guān)數(shù)據(jù)共用互通。

工業(yè)產(chǎn)品全生命周期中的數(shù)據(jù)涉及生產(chǎn)、檢測(cè)和監(jiān)管等多個(gè)流程和參與方。除了在企業(yè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)數(shù)據(jù)的采集和流通，還需在生產(chǎn)過(guò)程和系統(tǒng)數(shù)字化基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)跨主體之間的協(xié)同，比如企業(yè)與其供應(yīng)鏈企業(yè)，企業(yè)上鏈后以區(qū)塊鏈技術(shù)重構(gòu)供應(yīng)鏈系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)同、產(chǎn)業(yè)配置高效；比如企業(yè)與第三方監(jiān)管部門，運(yùn)行在邊緣網(wǎng)關(guān)的APP第一次使用前須由第三方機(jī)構(gòu)確認(rèn)后，方可從云端直接下發(fā)到邊緣網(wǎng)關(guān)上。通過(guò)區(qū)塊鏈等技術(shù)將不同主體之間的生產(chǎn)能力進(jìn)行靈活分配,實(shí)現(xiàn)“標(biāo)準(zhǔn)+過(guò)程+結(jié)果+檢測(cè)”的各參與方之間的互信，使得整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同智能化。

聯(lián)合其他企業(yè)和第三方權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)企業(yè)檢測(cè)產(chǎn)線進(jìn)行數(shù)字化改造，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、傳輸和存儲(chǔ)，應(yīng)用數(shù)據(jù)加密技術(shù)和區(qū)塊鏈技術(shù)，排除檢測(cè)人員篡改、編造檢測(cè)數(shù)據(jù)的可能；提高產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效率，通過(guò)企業(yè)內(nèi)跨部門、產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)數(shù)據(jù)整合共享，實(shí)時(shí)匯總、智能分析產(chǎn)品生產(chǎn)計(jì)劃和各個(gè)產(chǎn)線的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)上下游產(chǎn)業(yè)鏈同步；生產(chǎn)數(shù)據(jù)利用，積累企業(yè)真實(shí)制造能力數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)測(cè)分析，為精準(zhǔn)制定決策提供大數(shù)據(jù)支撐。具體來(lái)講，在數(shù)據(jù)真實(shí)度方面，建設(shè)采集、傳輸、存儲(chǔ)、應(yīng)用、專業(yè)設(shè)備、通用設(shè)備等6個(gè)基礎(chǔ)模塊；在產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同方面，建設(shè)訂單管理、生產(chǎn)計(jì)劃管理、采購(gòu)管理、制造管理、檢測(cè)管理、裝配管理、裝箱管理、銷售管理、運(yùn)輸管理、庫(kù)存管理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理等11個(gè)基礎(chǔ)模塊等。

墻壁開(kāi)關(guān)可信數(shù)字化系統(tǒng)，針對(duì)于抽檢方式，由MES系統(tǒng)下發(fā)給實(shí)驗(yàn)室，由實(shí)驗(yàn)室填寫抽檢信息直接由產(chǎn)線上獲取抽檢產(chǎn)品的信息，逐步向需求方反饋，抽檢流程如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

利用阿里云提供的底層區(qū)塊鏈服務(wù)（區(qū)塊鏈中臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)中臺(tái)設(shè)施），開(kāi)發(fā)網(wǎng)關(guān)APP，實(shí)現(xiàn)邊緣設(shè)備數(shù)據(jù)同步到平臺(tái)，并能接收平臺(tái)下發(fā)的指令進(jìn)行控制設(shè)備；實(shí)現(xiàn)在不同產(chǎn)線、不同工位和實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)流程的規(guī)范化約束；開(kāi)發(fā)檢測(cè)設(shè)備接口程序，實(shí)現(xiàn)在特定工位對(duì)面板身份標(biāo)識(shí)與檢測(cè)數(shù)據(jù)綁定，并和系統(tǒng)后臺(tái)讀寫交互，如圖2所示。

根據(jù)接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的集成，充分利用企業(yè)現(xiàn)有的其他數(shù)字化系統(tǒng)，將檢測(cè)數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)打通，基于云行業(yè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)中心底座搭建數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)主數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)的定義，提供企業(yè)業(yè)務(wù)人員的對(duì)業(yè)務(wù)主數(shù)據(jù)管理功能，并提供給多方應(yīng)用采用標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的方式使用主數(shù)據(jù)；開(kāi)發(fā)溯源和監(jiān)管APP，建立生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量追蹤體系，為半成品和成品建立批次或者單體的生產(chǎn)譜系圖，當(dāng)出現(xiàn)原料、半成品和產(chǎn)品缺陷時(shí)能防止缺陷擴(kuò)散并快速準(zhǔn)確定位問(wèn)題。

系統(tǒng)采用的平臺(tái)支持云內(nèi)容安全服務(wù)自動(dòng)審查調(diào)用參數(shù)信息，避免違法違規(guī)信息上鏈；數(shù)據(jù)中心提供工廠統(tǒng)一的報(bào)警、消息通知，采用郵件推動(dòng)和站內(nèi)推動(dòng)的方式將消息準(zhǔn)確及時(shí)地推動(dòng)給指定人員；數(shù)據(jù)接入的設(shè)備實(shí)施設(shè)備認(rèn)證機(jī)制，設(shè)備連接平臺(tái)之前必須進(jìn)行認(rèn)證，一機(jī)一密。每個(gè)物理設(shè)備都要在平臺(tái)上注冊(cè)生成設(shè)備身份認(rèn)證，并將設(shè)備身份認(rèn)證燒錄到物理設(shè)備，認(rèn)證連接物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，保證數(shù)據(jù)的傳輸；數(shù)據(jù)上鏈之前，會(huì)進(jìn)行清洗，脫敏，保證敏感數(shù)據(jù)的安全性。

2.2 墻壁開(kāi)關(guān)產(chǎn)線數(shù)字化設(shè)計(jì)

墻壁開(kāi)關(guān)產(chǎn)線數(shù)字化設(shè)計(jì)，主要包括：面板打碼、實(shí)驗(yàn)室抽樣檢測(cè)、消費(fèi)者溯源APP。如圖3是數(shù)字化改造的整體技術(shù)路線圖，從面板打碼和隨機(jī)抽樣檢測(cè)、樣品在實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)和產(chǎn)品測(cè)試到消費(fèi)者溯源，整個(gè)過(guò)程的產(chǎn)品都有相應(yīng)的身份標(biāo)識(shí)，抽檢的結(jié)果和隨機(jī)抽檢的設(shè)備都與企業(yè)的MES等第三方系統(tǒng)打通，能夠保證檢測(cè)產(chǎn)品的隨機(jī)性和唯一性。

如圖4所示，在墻壁開(kāi)關(guān)產(chǎn)線，面板樣品添加標(biāo)簽，同時(shí)在視頻監(jiān)視檢測(cè)行為的前提下，獲得面板的檢測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)加密的檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)服務(wù)器上傳至數(shù)據(jù)平臺(tái)。當(dāng)樣品寄送到第三方實(shí)驗(yàn)室時(shí)，根據(jù)抽樣產(chǎn)品的ID和批次等信息解密數(shù)據(jù)平臺(tái)的檢測(cè)數(shù)據(jù)，并出具檢測(cè)報(bào)告。

2.3 墻壁開(kāi)關(guān)檢測(cè)

如圖5所示，為墻壁開(kāi)關(guān)檢測(cè)流程，對(duì)于標(biāo)有身份信息的面板開(kāi)關(guān)，按照標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)流程，在視頻監(jiān)視檢測(cè)行為的前提下，分別測(cè)量面板的溫升、壽命和電器綜合指標(biāo)等情況，所有步驟獲得的檢測(cè)數(shù)據(jù)分別通過(guò)公有云上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，與圖4類似，檢測(cè)數(shù)據(jù)能夠解密查詢。

2.4 墻壁開(kāi)關(guān)溯源

對(duì)于墻壁開(kāi)關(guān)，在制造標(biāo)準(zhǔn)下，從訂單信息、現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽檢、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)、上傳3C檢測(cè)報(bào)告到銷售以及質(zhì)量評(píng)價(jià)的結(jié)果，消費(fèi)者能夠通過(guò)產(chǎn)品身份標(biāo)識(shí)信息溯源這些信息，如圖6所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試

依照墻壁開(kāi)關(guān)插座制造系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)對(duì)其他產(chǎn)品線進(jìn)行數(shù)字化改造升級(jí)，開(kāi)發(fā)家電服務(wù)應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量高效認(rèn)證、消費(fèi)者產(chǎn)品質(zhì)量在線追溯、產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)高效協(xié)同。

以墻壁開(kāi)關(guān)產(chǎn)品為例，平臺(tái)提供主數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)管理功能，企業(yè)信息系統(tǒng)管理人員可以根據(jù)本企業(yè)具體情況對(duì)主數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展，定義具體的主數(shù)據(jù)的模型（數(shù)據(jù)字典）；建立生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量追蹤體系，為半成品和成品建立批次或者單體的生產(chǎn)譜系圖，當(dāng)出現(xiàn)原料、半成品和產(chǎn)品缺陷時(shí)能防止缺陷擴(kuò)散并快速準(zhǔn)確定位問(wèn)題。預(yù)計(jì)產(chǎn)品不良率降低15 %以上。

墻壁開(kāi)關(guān)智能化升級(jí)將有助于顯著提升綜合生產(chǎn)效率、降低運(yùn)營(yíng)成本、縮短產(chǎn)品研制周期、降低產(chǎn)品不良品率和提高客戶滿意度。產(chǎn)線的升級(jí)改造方案同樣適用于行業(yè)內(nèi)其他家電產(chǎn)品溯源和核心零部件的質(zhì)量檢測(cè)和溯源，帶動(dòng)家用電器及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為社會(huì)提供相應(yīng)的就業(yè)崗位，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定。對(duì)于繁榮當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)具有十分重要的意義，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益俱佳。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）為OEM/ODM 類的中小家用電器相關(guān)企業(yè)的發(fā)展注入活力，基于產(chǎn)品的數(shù)據(jù)溯源，有利于其他企業(yè)自有品牌的創(chuàng)建，進(jìn)而促進(jìn)企業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，優(yōu)化配置，提高效益；

2）企業(yè)的產(chǎn)線數(shù)據(jù)化升級(jí)后，為用戶提供性能更加優(yōu)異、性價(jià)比更高的產(chǎn)品，滿足家用電器現(xiàn)實(shí)需求同時(shí)，減少支出費(fèi)用，提升用戶的體驗(yàn)感和幸福指數(shù)；

3）將促進(jìn)家用電器產(chǎn)業(yè)大腦建設(shè)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，形成相關(guān)追溯標(biāo)準(zhǔn)，提升品牌聲譽(yù)。

4 結(jié)語(yǔ)

墻壁開(kāi)關(guān)可信數(shù)字化系統(tǒng)應(yīng)用后，通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)互聯(lián)互認(rèn)，提升實(shí)驗(yàn)室的評(píng)價(jià)能力和產(chǎn)品質(zhì)量的公信力；通過(guò)質(zhì)量溯源，終端客戶能夠有效追溯產(chǎn)品過(guò)程質(zhì)量信息，減少供方來(lái)料檢驗(yàn)項(xiàng)目，節(jié)省檢驗(yàn)時(shí)間。部分工位能夠利用邊緣網(wǎng)關(guān)自動(dòng)上傳檢測(cè)數(shù)據(jù)，替代大約1/4質(zhì)量檢驗(yàn)人員，同時(shí)為智能制造產(chǎn)品提供自動(dòng)化和高質(zhì)量的保證；預(yù)計(jì)生產(chǎn)效率提升20 %以上。

墻壁開(kāi)關(guān)可信數(shù)字化系統(tǒng)建設(shè)將為地區(qū)電工及家用電器產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展增添助力，首先促進(jìn)龍頭企業(yè)產(chǎn)品性能與競(jìng)爭(zhēng)力，使公司擁有在技術(shù)上領(lǐng)先的核心產(chǎn)品，產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)點(diǎn)，同時(shí)可以促進(jìn)協(xié)作單位在智能家居、數(shù)字化制造、溯源平臺(tái)應(yīng)用的發(fā)展，并可以在相關(guān)企業(yè)應(yīng)用和發(fā)展，拉動(dòng)我省的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，加速前灣新區(qū)家用電器等高端制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力及占有率，經(jīng)濟(jì)效益將非常可觀。