硫化车间的系统化管理

刘明举

（中航金城南京机电液压工程研究中心，江苏 南京 211100）

目前，橡胶制品硫化生产中存在以下几个难题，人工难以完成：（1）对于平板硫化机各层加热板温度和硫化压力，没有集中监控和故障报警机制，一旦这些参数出现问题，操作工不能及时发觉或不愿停机排除故障，继续生产，必将制造残次品；（2）硫化时间由操作工自行设置，存在盲目性、随机性和无法监控等因素，将导致橡胶制品的硫化质量不稳定；（3）产品生产的硫化参数、硫化过程数据，目前是人工记录，缺乏实时监控，出了质量问题回查原始记录可信度不高[1]；（4）硫化车间有ERP和MS等信息化管理和办公软件，但信息化没有延伸到机台，机台的作业管理仍依靠调度、班长、统计员等人分工下达、分析、统计，经常发生漏工艺步骤、缺胶料、紧急变更生产指令等情况，生产浪费严重。

为减少浪费，保证硫化产品质量，确保硫化过程可控并可追溯，研制包含生产计划管理在内的硫化过程监控系统迫在眉睫[2]。本工作通过采用网络技术和现场数据采集管理，搭建了一个高效生产监控平台，在监控平台上结合MS和PDCA管理思想开发了一套橡胶硫化监控管理系统。

1 研发目标

在硫化机台上安装数据采集模块，采集并记录生产过程中的硫化三要素（温度、时间、压力），通过与标准参数比较自动判断生产出的产品品质，制成硫化记录卡片，并在后台电脑上打印出来[3]。实现生产流程的系统化管理，将订单信息、物料信息、模具信息、工艺信息等作为数据库，并与产品的硫化记录关联起来，统一成生产监控的管理平台，与生产相关的信息都通过这个管理平台进行操作，并通过不同的筛选条件对生产信息进行查找、合并、统计分析，输出相应的表单。

2 硫化监控管理系统的研发

2.1 硬件安装

硫化机台上统一安装时间、温度、压力采集模块和报警灯，并汇总到监控机房，经过整合布线系统建立一套高速、防电磁泄露的网络信息平台；各客户端电脑需配备打印机。

2.2 软件开发

采用美国微软MS SQL 2000大型数据库，沿用成熟的可视化面向对象的开发平台，开发监控服务程序和客户端程序。

监控服务程序对硫化机台运行状态实时监控，实时动态采集各硫化机台的硫化时间、温度和压力数据，滚动显示最近完成的硫化记录，异常情况分别用不同的颜色显示。

客户端程序则根据生产需要，涵盖生产计划、模具、胶料、工艺、机台等管理内容，对不同岗位的人员赋予相应的权限，保证生产过程的每个环节都能在客户端程序上处理完成，并将操作结果汇总到数据库，方便对各种数据记录的查询及统计分析。

3 工作原理

3.1 数据采集

时间采集原理：对于有硫化状态输出机台，在该输出点上安装一继电器，通过开关量采集模块采集继电器的状态，实时计算硫化时间；对于没有硫化时间输出点的机台，通过采集高压压力表状态来计时，也就是压力达到设定值时系统开始计算硫化时间。

温度采集原理：将机台现有的温度传感器并联到温度模拟量采集模块上，系统据此采集加热板实时温度。

压力采集原理：在机台主缸压力管道上增加一个三通，接上压力传感器，压力传感器输出4～ 20 mA电流，系统通过电压模拟量采集模块采集压力传感器的输出，然后再将电压数据转为压力 数据。

3.2 逻辑控制

系统通过相关的采集模块采集各机台实时数据，再与系统中设定的工艺标准数据比对，当出现偏差时，系统根据设定的允许公差范围作出判定，如果判定为不合格，则系统将通过开关输出模块输出，点亮相应机台上的报警灯。

生产监控原理如图1所示。

图1 生产监控原理

3.3 执行过程

在生产监控服务程序中，操作者在相应的硫化机台上选择生产任务，并进行生产，当压力达到设定值时，生产监控系统开始计时，每隔一段时间采集一次温度，硫化完成、压力降为零时计时结束。在整个过程中，任何一个参数（时间、温度、压力）与标准值不符，系统都将对此模产品做不合格记录，并点亮报警灯。

生产监控服务程序界面见图2。

图2 生产监控服务程序界面

4 实施效果

4.1 生产监控

硫化温度、时间和压力由系统实时采集、记录，操作者可在后台程序中打印出来，确保硫化记录的真实有效性。

当硫化参数不符合标准时，机台上的报警灯会点亮，便于操作者及时发现并处理问题。

系统实时显示各硫化机台正在生产的产品情况，便于管理人员掌握生产动态。

4.2 基础管理

监控服务程序确保了生产记录的真实性、可靠性，而客户端程序（见图3）将与生产相关的一些基础管理都以数据库的形式呈现出来，实现信息化管理，主要包括以下几方面的内容。

图3 客户端程序界面

（1）模具管理，包括模具编号、存放位置、使用状态和模腔数等。

（2）胶料管理，包括胶料入库、出库明细，胶料的合格证号，有效使用期限和复验前预警等。

（3）工艺管理，包括零件代号、名称，胶料牌号，模具编号，硫化温度、时间、压力及工时系数等。另外，还有机台管理、半成品管理、不同岗位的权限管理等。这些信息一方面可以作为独立的子数据库，又互相关联，最终汇入生产管理数据库中，为信息收集、统计及工作量考核提供数据 支持。

4.3 排产流程

现阶段排产流程如下：调度通过客户端程序下达周计划（P），形成周计划库↔操作者接收实施（D），形成当日生产动态库→两个库对比，结果推送到大显示屏，形成调度检查（C）→调度同步做出调整（A），直接推送到周计划库或者操作者当日生产动态库。

在生产监控程序的数据支持下，排产流程由原始的人工维持转变为人工信息化维持，由最初的单向流程转变为PDCA闭环流程，增加了检查和调整，配合车间内的可视化管理（见图4），大大提高了排产质量和效率。

图4 排产计划的可视化管理界面

5 结语

本系统采用流行的网络技术和先进的现场数据采集和PDCA闭环管理技术，使硫化车间的平板硫化机、人员、胶料、模具和工艺等数据实现信息化管理，搭建了制造物联网系统，进行实时的生产管理信息上传下达，真正实现人与设备直接对话，全程监控，提升质量及执行力。