智能制造检验系统的设计与实现

2021-08-05窦志强

科学与信息化 2021年20期

窦志强

中车大同电力机车有限公司质量保证部山西大同 037038

引言

本文通过对某轨道交通制造企业在生产过程中的现状进行研究和分析，结合目前现代企业管理理念，提出在生产过程中，建立一套自动化检验系统实现对数据的规范化，快速化，精准化录入，利用背靠背检验功能落实自检、互检、专检的真实性，节约作业人员填写数据时间，保证数据的真实性，提高作业人员的工作效率。将检验数据记录在系统中，保证每件产品，每个零部件都有自己的健康档案，实现在整个产品生命周期中的监控，达到出问题快速响应的效果，进而促进产品质量不断提高，促进企业不断发展，提高企业竞争力。

1 某制造企业生产过程中的现状

在车辆生产调试过程中，自检、互检、专检中的作业人员需要在同一张检验记录中对检验项点进行测量并记录测量值或检验结果。对于一些精确度要求较高的零部件，不同的作业人员在不同的测量环境里测量的结果会有所不同，实际上在自检人员填写完检验结果后，互检人员测量时会有可能不测量直接填写相近数据，无法保证数据的真实性。在整个录入过程中，由于作业人员的随意性较大，数据录入标准又难以落实在每个作业人员身上，导致必要和非必要的信息不能收集完整，对后续故障处理没能提供有价值的信息；在车辆发现故障时需要对车辆生产质量履历进行追溯查找时，由于部件种类繁多，信息量大，纸质数据填写不规范，作业人员需耗费较多的时间去进行烦琐的查找、关联和手工查找，工作效率非常低，不能及时查找同类问题件，给企业带来巨大风险和损失[1]。

2 智能制造检验背靠背的必要性分析

智能制造已成为世界制造业发展的客观趋势，世界上主要工业发达国家正在大力推广和应用。当今，工业发达国家始终致力于以创新技术引领产业升级，更加注重资源的节约，与环境和谐共处，秉承可持续发展的原则，智能化、绿色化已成为制造业发展的必然趋势。目前我国制造业仍然处于大量人工操作的阶段，一方面自动化水平较低，产品质量对工人个体的技术水平依赖性较高，人的疲劳、情绪、压力等都会使产品质量产生波动；另外由于智能化程度不够，大量的数据无法被采集处理，生产与管理无法实时互动，造成车间反馈信息不及时，管理层决策下发时间延长，无法发挥车间最大生产能力等一系列问题[2]。

一般而言，制造系统在概念上认为是一个复杂的相互关联的子系统的整体集成，从制造系统的功能角度，可将智能制造系统细分为设计、计划、生产和系统活动四个子系统。与传统的制造系统相比，在设计子系统中，智能制定了突出产品的概念设计过程中消费需求的影响，同时电脑强大的模拟计划功能促进了新产品的开发及优化；在计划子系统中，数据库构造将从简单信息型发展到知识密集型，各种数据的收集和程序强大的记忆存储分析能力将有助于生产信息的更高的利用率；在生产系统中，智能制造利用信息传递的准确性、即时性极大地缩短生产现场与管理层的互动距离，同时强大的自适应系统将有助于生产任务的排列，生产状态的反馈以及故障反馈处理。背靠背的检验技术降低了人为因素对检验数据的影响。在系统层面，智能制造系统应用分布技术和标准化接口与其他诸如MES、ERP等系统进行互动，使质量管理融入生产过程，贯穿产品生命周期，使质量管理有据可依，有理可循。

3 快捷录入流程和系统设计

通过对现状进行分析，建立一套自动化检验系统；通过该系统将整个数据录入过程标准化，减少手工输入数据值的机会，避免理解偏差填入不规范数据和信息；在系统中重新设计录入流程，对操作步骤加以整合、精简，同时将各录入步骤有序的串联起来，因势利导的形成完整的数据链[3]。

首先，为了数据录入标准化，系统中建立零部件结构树数据库，一个车辆由数量非常庞大的各类零部件组成。系统按照用户需求将整个车辆的所有部件信息在数据库中按照其类别、属性、层次等属性管理起来，形成一级目录，二级子目录，三级子目录的层级结构；同时定义零部件的属性、枚举值、取值范围、生产单位、编号以及与之有关联部件的数据字典信息，完成整个部件的有序标准化管理，是作业者在操作系统时使用统一规范的字段，避免近义词，同义词的产生，极大的完善了工厂标准化的作业程序从而提高产品追溯的可能性和便利性。

其次，系统将纸质检验记录电子化，将自检、互检、专检的检验项点进行分类显示管理。系统将“背靠背检验”功能设置为可配置字段，以适应用户在不同的条件下进行工作。在用户设置了“背靠背检验”功能后，在自检人员的作业页面，系统只允许自检人员提交或查看自己的作业结果，无法查看互检和专检人员的结果；同理互检人员无法查看自检和专检人员的结果；专检人员也无法查看自检和互检人员的结果。这样就侧面影响了不同的操作人员在检验时需要按照实际作业结果填写系统，保证了数据的真实性。同时作业人员根据系统提示可以设置数值的上下限，在工人检验数据填写不合规范时，系统会进行提醒，极大地降低了人为因素的影响，保证了数据的规范性。

图1 过程检验流程

4 精准录入流程设计

重新梳理整合纸质数据录入步骤，将相似的步骤进行整合优化，用人工点选代替签字，系统自动记录作业者工号，身份，时间信息；将标准化的字段做成下拉选择，用下拉选择代替手工输入，保证了数据的规范性，同时提供后台可配置窗口，保证了后续操作者可自行管理；同时系统设置一次选择多个项点同时检验，极大地提高了检验效率。对检验步骤重新按照业务、逻辑排序[4]，设计出新的过程检验步骤如下：

4.1 用户界面配置

作业人员在计算机终端配置各类零部件作业的检验表模板，一次配置支持多次使用，同时模板支持根据产品实际情况进行升级版本。当用户配置完毕后，根据不同任务的执行人发送至不同车间班组，作业者登录终端设备后，系统将优先展示作业者本人的任务。同时在终端设备的主界面上面展示了各张检验记录的自检、互检、专检状态，方便用户实时查看作业状态。

4.2 作业人员自检、互检、专检

当作业人员收到检验任务时，可以在主界面查看自己的所有自检、互检、专检的任务。同时设置了各种筛选项，方便作业人员筛选自己的待办任务，已办任务。系统设置卡控，自检未完成时不允许互检和专检作业，互检未完成时不允许进行专检作业。系统在作业者的页面描述了各项检验点的质量标准/要求，指导作业者进行标准作业，同时自检作业者填写完检验数据时，传递给互检作业者。根据系统设置的背靠背规则，互检作业者可以看到自检已完成的状态，但看不到检验数据，专检作业者同理，保证了数据的真实性。

4.3 检验过程追溯

当所有的作业人员检验完毕后，系统自动将合规产品归入合格品库中，当检验过程中出现异常，系统界面则会用鲜明的颜色标注，提醒作业者，同时不允许装入下工序。当相关人员处理完异常之后，该检验记录则恢复正常状态，保证生产过程中的每一个零部件都有自己的健康档案。当产品发生故障时需要追溯生产过程时，则只需要在合规产品库里根据指定条件搜索，便可以快速定位。从而达到追溯的效果[5]。