基于B/S模式的工程機械再制造過程信息追溯系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

黃向明　宿　彪　王伏林　張傳杰

(湖南大學(xué)機械與運載工程學(xué)院　湖南 長沙 410082)

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基于B/S模式的工程機械再制造過程信息追溯系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

黃向明宿彪王伏林張傳杰

(湖南大學(xué)機械與運載工程學(xué)院湖南 長沙 410082)

針對再制造企業(yè)追溯管理中存在著信息分散、追溯關(guān)系不明、追溯能力不足、無法實現(xiàn)再制造過程信息追溯等問題，提出一種基于B/S模式的再制造過程信息追溯系統(tǒng)。在分析工程機械再制造過程信息特點的基礎(chǔ)上，設(shè)計再制造過程追溯信息鏈;根據(jù)該信息鏈，給出再制造過程信息追溯系統(tǒng)的架構(gòu)模式和系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)模型;分析適用于工程機械再制造過程信息采集的標(biāo)簽類型，提出系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)追溯流程。通過在武漢某工程機械有限公司的示范應(yīng)用，該系統(tǒng)能夠滿足再制造過程信息和質(zhì)量信息的跟蹤和追溯。

再制造過程B/S模式追溯系統(tǒng)工程機械

0　引　言

21世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)在取得高速發(fā)展的同時，環(huán)境污染、資源枯竭和生態(tài)失衡等一系列問題也日趨突出。中國政府在實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的過程中，具有中國特色的再制造工程應(yīng)運而生[1]。工程機械再制造是以工程機械的全生命周期為指導(dǎo)，以退役舊機的零部件為原材料，運用各種先進(jìn)的表面鑒定和修復(fù)技術(shù)，使其恢復(fù)甚至超越原有的性能，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用的過程[2,3]。

工程機械再制造過程包括退役產(chǎn)品的回收、拆解、無損檢測、修復(fù)和再裝配。再制造系統(tǒng)中退役機械產(chǎn)品的設(shè)計信息與性能信息、修復(fù)過程的修復(fù)工藝和質(zhì)檢信息、再裝配過程的物料信息和過程信息具有高度不確定性和動態(tài)強相關(guān)性，前一過程的信息直接影響后一過程的再制造策略。再制造工程機械產(chǎn)品裝配零部件絕大多數(shù)是經(jīng)修復(fù)以后的退役舊件，退役舊件由于生產(chǎn)廠家、使用情況和修復(fù)技術(shù)的不同，使得同一型號的不同零件個體間的質(zhì)量特性呈非正態(tài)分布。這些質(zhì)量特性在工序間存在動態(tài)的相互作用，并且這種相互作用會沿再制造過程向下游傳遞、耦合。再制造過程中再制造產(chǎn)品的質(zhì)量保證取決于再制造裝配工藝和零部件加工質(zhì)量[4]，零部件的質(zhì)量受再制造修復(fù)工藝和檢測水平的影響，而零部件的再制造工藝則由退役零部件的損傷程度和損傷形式所決定。因此為了減少前一過程不確定性因素對后一過程的影響，研究不確定環(huán)境下再制造各個過程的質(zhì)量信息、物料信息和工藝信息等過程信息的采集方式，以及再制造關(guān)鍵零部件和整機過程信息的正向跟蹤和逆向追溯技術(shù)，對提高再制造企業(yè)的管理水平和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。國內(nèi)外學(xué)者從不同角度對信息追溯技術(shù)進(jìn)行了研究，趙文心等[5]提出了一種基于追溯事件鏈和追溯批次清單相結(jié)合的追溯模型，為實現(xiàn)飛機產(chǎn)品生命周期信息追溯提供了一種參考方案；李敬花等[6]研究了多代理系統(tǒng)的鋼板追溯機理，構(gòu)建了基于RFID和MAS技術(shù)的海洋工程裝備鋼板追溯系統(tǒng)；葉水珍等[7]研究了二維碼技術(shù)在發(fā)動機裝配線數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用，建立了面向發(fā)動機裝配數(shù)據(jù)的追溯系統(tǒng)；劉桂君[8]從質(zhì)量改進(jìn)、過程組織、項目管理等理論入手，提出一個基于6σ循環(huán)質(zhì)量模型和戴明循環(huán)模型為核心的汽車質(zhì)量信息追溯系統(tǒng)；Yang等[9]通過構(gòu)建質(zhì)量信息追溯模型，探討了統(tǒng)計過程控制(SPC)和二維碼技術(shù)在質(zhì)量追溯中的應(yīng)用；Jansen-Vullers等[10]通過建立裝配序列中的原材料、零部件、中間件的圖形列表關(guān)系，實現(xiàn)產(chǎn)品制造過程的追溯。然而，上述研究主要是針對新機或零部件的局部生產(chǎn)過程信息的追溯，而對于復(fù)雜機械產(chǎn)品再制造全生命周期過程信息跟蹤和追溯方面的研究尚不多見。

為此，本文以武漢某工程機械再制造有限公司的實際需求，開展了基于產(chǎn)品唯一標(biāo)識的工程機械再制造生命周期信息追溯技術(shù)研究。并引入RFID技術(shù)對再制造過程信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和溯源控制，構(gòu)建了基于B/S模式的以RFID電子標(biāo)簽作為信息載體的再制造過程信息追溯系統(tǒng)。

1　工程機械再制造過程信息鏈設(shè)計

1.1工程機械再制造過程信息分類

工程機械再制造過程伴隨大量過程信息的產(chǎn)生。本文按照數(shù)據(jù)性質(zhì)的不同，把再制造過程信息分為加工過程信息、檢驗過程信息、物料信息和售后維修信息。

(1) 加工過程信息包括工作編號、工作名稱、加工工藝、操作者、設(shè)備編號、設(shè)備名稱、開始時間、結(jié)束時間、加工狀態(tài)以及加工結(jié)果等信息。

(2) 檢驗過程信息包括工作編號、部件名稱、檢測項目、檢驗工藝、檢驗員、檢驗設(shè)備、檢驗指導(dǎo)書、檢驗技術(shù)文件、檢驗結(jié)果和檢驗結(jié)論等信息。

(3) 物料信息包括物料編號、物料名稱、物料類型(自制件、修復(fù)件、采購件、重用件)、設(shè)計信息、質(zhì)量規(guī)范、追溯方式、物料狀態(tài)、用于裝配整機型號、再制造件的來源舊機和性能信息、采購件的供應(yīng)商和采購員等信息。

(4) 銷售和維修信息包括整機編號和型號、客戶信息、客戶類型、維修網(wǎng)點、故障類型、故障零部件、維修描述、維修工時等信息。

1.2工程機械再制造過程信息特點

再制造過程涉及到的信息種類繁多，并且存在大量的動態(tài)和不確定性因素。這些不確定因素的存在使再制造過程信息的采集和零部件質(zhì)量評估變得非常困難，其特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

(1) 再制造物料來源輸入的不確定性再制造的物料輸入來自于退役的舊機，然而，任一時期內(nèi)無法保證退役舊機供應(yīng)的穩(wěn)定性。同時由于每臺舊機的再制造率不同，無法預(yù)測哪些零部件可以進(jìn)行再制造，使得再制造物料輸入在來源、時間、數(shù)量上具有很強的不確定性。

(2) 再制造修復(fù)工藝的不確定性具有再制造價值的零部件，由于其故障和失效模式存在差異，導(dǎo)致其再制造工藝和再制造時間存在差異。

(3) 再制造裝配過程的不確定性再制造裝配過程是修復(fù)件、重用件和全新件的混裝。然而不同修復(fù)工藝所達(dá)到的再制造零部件的使用壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)存在差異，再制造零部件的這些差異直接影響再制造部件或整機的性能和經(jīng)濟(jì)性。

(4) 再制造過程信息的復(fù)雜性和相關(guān)性由于再制造過程不確定性因素的影響，使得再制造舊機回收與拆解計劃、零部件采購計劃、再制造生產(chǎn)計劃的制定存在動態(tài)相關(guān)性。同時上一環(huán)節(jié)的質(zhì)量參數(shù)和狀態(tài)信息是下一環(huán)節(jié)組織生產(chǎn)的依據(jù)，為了保證再制造產(chǎn)品的質(zhì)量，需要對再制造關(guān)鍵零部件全過程的設(shè)計信息、工藝信息、質(zhì)量信息及整機的銷售和維修等進(jìn)行采集和管理。

1.3工程機械再制造過程信息追溯鏈設(shè)計

再制造過程涉及到的零部件種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了實現(xiàn)對再制造過程信息跟蹤和追溯，形成一個完整的信息鏈?zhǔn)且粋€關(guān)鍵問題。為此需要解決兩個基本問題，一是退役舊機與再制造零部件的對應(yīng)、再制造件與再制造工藝和再制造過程信息的對應(yīng)，以及再制造整機與零部件、裝配過程信息、售后維修明細(xì)的對應(yīng)；二是回收信息、再制造過程信息、銷售和維修信息的完整性。

本文在再制造企業(yè)現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程的基礎(chǔ)上，對再制造過程信息流進(jìn)行了優(yōu)化改善，改善后的信息流如圖1所示。從圖1可以看出，從舊機入廠開始，到再制造新機進(jìn)入銷售環(huán)節(jié)，中間過程一系列實物從一個整機拆解為零件，再由零件組裝成為部件和整機，最后銷售和維修。通過對不同階段的實體進(jìn)行標(biāo)識，并利用計算機技術(shù)把這些信息識別出來，并保存到數(shù)據(jù)庫中，從而保證再制造生命周期過程信息的準(zhǔn)確性和完整性。

圖1　再制造過程信息溯鏈

具體流程如下：

(1) 回收登記舊機回收入廠后，對舊機進(jìn)行初步鑒定，確定舊機再制造方式。回收登記時錄入舊機的型號、VIN碼、回收單等信息建立與回收系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)，采購件登記時錄入采購單號和供應(yīng)商編號等信息。登記完成后，系統(tǒng)按照設(shè)定的批號生成規(guī)則，為每個舊機或采購件生成一個ID，然后把ID寫入RFID標(biāo)簽，并分配給對應(yīng)的實物，實現(xiàn)對舊機和采購件的標(biāo)識。

(2) 拆解和修復(fù)在本系統(tǒng)中，拆解過程在系統(tǒng)外完成。系統(tǒng)不記錄拆解過程，只是通過實例化拆解BOM為每一個零件生成一個ID，建立零件和舊機的關(guān)聯(lián)關(guān)系。鑒定時，鑒定工序的作業(yè)人員通過掃描零件的RFID標(biāo)簽，獲得該零件的具體信息進(jìn)行鑒定，并根據(jù)鑒定結(jié)果確定零件下一步的再制造策略，并保存到數(shù)據(jù)庫。最后由追溯系統(tǒng)把重用件、外協(xié)件、修復(fù)件數(shù)據(jù)傳遞給ERP系統(tǒng)，ERP系統(tǒng)根據(jù)庫存狀態(tài)和生產(chǎn)計劃制定出零部件的采購計劃。

(3) 組裝和調(diào)試組裝工單下達(dá)后，系統(tǒng)生成一個工單號和產(chǎn)物序列號，在生產(chǎn)線第一工位把總成序列號寫入到電子標(biāo)簽。裝配時各工位的作業(yè)人員利用讀寫器掃描標(biāo)簽，獲取該工位對應(yīng)的人員、物料、設(shè)備、檢驗等資源的需求，然后掃描零部件標(biāo)簽進(jìn)行裝配匹配，裝配結(jié)束。在PDA終端點擊“報工”把裝配關(guān)系連同開工時間、結(jié)束時間、作業(yè)者、設(shè)備等信息一起保存到數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)工單、產(chǎn)物、零部件和工序過程信息的對應(yīng)。調(diào)試工序與組裝工序類似。

(4) 銷售和維修銷售登記時通過整機序列號的唯一標(biāo)識完成了再制造整機在企業(yè)的再制造過程和出售后產(chǎn)品實體的綁定，實現(xiàn)再制造整機與再制造過程信息的關(guān)聯(lián)；維修登記實現(xiàn)整機與維修明細(xì)的關(guān)聯(lián)。這樣，通過產(chǎn)品的序列號可以追溯到其再制造過程信息，也可以跟蹤到出售后的信息，使之成為一個完整的追溯鏈。

2　追溯系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式設(shè)計

為了滿足再制造總部、各地再制造中心、銷售和維修中心的不同需求，同時實現(xiàn)不同權(quán)限的多用戶跨地域登錄管理，使整個追溯系統(tǒng)在不同企業(yè)和部門間實現(xiàn)信息共享，本文系統(tǒng)選用B/S架構(gòu)模式。在這種模式中，客戶端只需安裝一個瀏覽器即可完成所有對數(shù)據(jù)庫的操作，減輕了系統(tǒng)維護(hù)的成本?；贐/S模式的再制造過程信息追溯系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2　再制造過程信息追溯系統(tǒng)的總體架構(gòu)圖

在企業(yè)內(nèi)部，再制造追溯系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為企業(yè)管理層、車間監(jiān)控層和工位采集層三個層次。企業(yè)管理層位于系統(tǒng)最上層，負(fù)責(zé)舊機的回收、拆解、計劃的下達(dá)和信息追溯等；同時企業(yè)管理層完成與銷售和維修節(jié)點的通信和數(shù)據(jù)集成，實現(xiàn)對企業(yè)外部銷售和維修信息的監(jiān)控。

車間監(jiān)控層是連接企業(yè)管理層和工位采集層的中間層，并充當(dāng)工位生產(chǎn)過程信息的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。廠區(qū)各車間采用分布式控制器，完成各自對應(yīng)車間信息的采集和處理，通過企業(yè)以太網(wǎng)把處理后的數(shù)據(jù)傳送到再制造過程管理服務(wù)器。同時車間控制器實現(xiàn)與逆向回收系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)方面的集成。

工位采集層上連車間監(jiān)控層，利用數(shù)據(jù)采集終端實現(xiàn)底層關(guān)鍵工位過程信息的采集。由于再制造車間環(huán)境復(fù)雜，車間布線難度大、維護(hù)成本高，工位采集層與車間監(jiān)控層采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。ZigBee是國際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)，具有功耗低、抗干擾性強、網(wǎng)絡(luò)容量大、布網(wǎng)靈活性大、便于數(shù)據(jù)采集設(shè)備接入等優(yōu)點[11]。

2.2系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)工程機械再制造過程信息的特點，為了實現(xiàn)對再制造過程人員、物料、設(shè)備、檢驗結(jié)果等的跟蹤和追溯，本文系統(tǒng)劃分為七個功能模塊，功能結(jié)構(gòu)模型劃分如圖3所示。

圖3　基于B/S模式的再制造過程信息追溯系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)模型

(1) 企業(yè)建模該模塊主要是定義再制造區(qū)域中心、再制造銷售和維修網(wǎng)點、再制造工廠、再制造車間及車間工位，并對這些實體進(jìn)行分類編碼。企業(yè)建模的完成對于實現(xiàn)再制造過程信息產(chǎn)生源位置的追溯起到重要的作用。

(2) 基礎(chǔ)信息管理模塊該模塊設(shè)有人員管理、設(shè)備管理、物料管理、圖文檔管理四個子模塊，用以對再制造過程涉及到的人員信息、設(shè)備信息、物料信息、設(shè)計圖文檔等信息進(jìn)行定義和分類，實現(xiàn)追溯系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)。

(3) 登記管理模塊該模塊設(shè)有回收登記和登記查詢兩個子模塊，實現(xiàn)回收入廠的舊機和采購件的登記和查詢。

(4) 拆解管理模塊該模塊設(shè)有未拆解、拆解中、已拆解三個子模塊，用于查詢處于未拆解、拆解中、已拆解三種拆解狀態(tài)下的舊機。對于未拆解的舊機，根據(jù)拆解BOM，通過“實例化拆解BOM”生成整機或部件的一級BOM清單，為每個零件生成一個序列號。

(5) 生產(chǎn)管理模塊該模塊是企業(yè)組織生產(chǎn)的重要依據(jù)，設(shè)有四個子模塊：① 物料BOM：定義再制造部件或整機的組裝BOM和拆解BOM，其中拆解BOM可以根據(jù)拆解結(jié)果動態(tài)調(diào)整，把缺失的零件從BOM清單中刪除，避免數(shù)據(jù)的贅余。② 質(zhì)量管理：根據(jù)物料定義或工藝路線定義工序的定性或定量的質(zhì)量規(guī)范。③ 工作定義：工作定義又稱為生產(chǎn)工藝流程，是用于指導(dǎo)生產(chǎn)的技術(shù)文件。該模塊用以定義產(chǎn)品的工藝路線，并根據(jù)產(chǎn)品把物料BOM和質(zhì)檢規(guī)范分配到對應(yīng)工序，同時每道工序都對應(yīng)有設(shè)備規(guī)格、人員規(guī)格、物料規(guī)格、檢驗規(guī)格、技術(shù)要求規(guī)格，建立工藝路線、工序、人員、物料和質(zhì)檢規(guī)范的映射關(guān)系。④ 生產(chǎn)計劃：本系統(tǒng)是以工單為驅(qū)動，所有生產(chǎn)任務(wù)的下達(dá)均通過派發(fā)工單完成。該模塊的主要任務(wù)是根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)計劃制定對應(yīng)的生產(chǎn)工單，并對工單的執(zhí)行進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)控。

(6) 追溯管理模塊該模塊設(shè)有檢驗過程追溯、加工過程追溯和物料追溯三個子模塊，實現(xiàn)對再制造產(chǎn)品過程信息的跟蹤和追溯。通過輸入相關(guān)查詢條件，在加工過程追溯模塊可以追溯到零部件或整機的裝配過程、調(diào)試過程等過程中涉及到的人員、設(shè)備、工時等過程信息；在檢驗過程追溯模塊可以追溯到零件的鑒定和修復(fù)過程的檢驗信息、部件或整機裝配過程檢驗信息；在物料追溯模塊可以追溯到整機或部件使用了哪些零件或部件、缺陷零部件的來源，并可以跟蹤到缺陷零件的流向。

(7) 銷售和維修管理模塊該模塊負(fù)責(zé)把出售的再制造新機的客戶信息和整機信息、客戶在維修網(wǎng)點的維修明細(xì)錄入系統(tǒng)，并對整機的故障問題分類匯總，形成歷史質(zhì)量數(shù)據(jù)庫，為企業(yè)進(jìn)行質(zhì)量改進(jìn)和產(chǎn)品的二次回收提供數(shù)據(jù)支持。

3　信息采集方案

3.1標(biāo)簽選型

為了減少再制造過程不確定性因素在工序間的傳播，保證再制造產(chǎn)品的質(zhì)量，并最終實現(xiàn)再制造過程信息的追溯，需要精確獲取再制造拆解、修復(fù)、檢驗、裝配、調(diào)試過程的質(zhì)量參數(shù)和過程信息。因此構(gòu)建高效的數(shù)據(jù)采集平臺對再制造過程信息進(jìn)行實時感知尤為重要。基于工程機械再制造的特點，本文提出了基于RFID電子標(biāo)簽的再制造過程信息采集方案，利用RFID技術(shù)實現(xiàn)再制造過程信息的感知和物理實體編碼與系統(tǒng)對應(yīng)數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，這兩個功能可為再制造過程信息追溯提供精確的數(shù)據(jù)源。與其他信息采集方式相比，RFID標(biāo)簽具有體積小、抗干擾能力強，適應(yīng)于各種復(fù)雜的環(huán)境，可以繞開障礙物完成對信息的自動采集、標(biāo)簽可以多次循環(huán)使用等優(yōu)點[12]。

影響RFID標(biāo)簽性能的主要參數(shù)有供電方式、工作頻率、數(shù)據(jù)傳輸速率、作用距離和封裝形式等。針對工程機械生產(chǎn)現(xiàn)場布置密集、標(biāo)簽多次循環(huán)使用的特點，所有標(biāo)簽選擇無源被動式標(biāo)簽。此類標(biāo)簽工作距離適中、價格較低，且只有進(jìn)入閱讀器識讀范圍，獲得閱讀器發(fā)出的工作能量后才能進(jìn)入激活狀態(tài)，可以有效地避免標(biāo)簽的串讀、誤讀[13]。

由于現(xiàn)場作業(yè)人員流動性強，所以員工配置讀寫距離小于10cm的可讀寫高頻標(biāo)簽(13.56MHz)，避免標(biāo)簽串讀，標(biāo)簽內(nèi)存儲員工ID和身份信息。

工程機械再制造的零部件體積較大，在鑒定和修復(fù)工段，工人需要先通過閱讀器讀取零部件標(biāo)簽來獲取該零部件的設(shè)備、檢驗等資源的說明。裝配時工人要刷標(biāo)簽進(jìn)行裝配確認(rèn)和數(shù)據(jù)采集，為了方便工人進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為零部件配備一個可讀寫的超高頻標(biāo)簽(915MHz)。通過調(diào)節(jié)標(biāo)簽的天線和讀寫器主機功率控制讀寫距離為1米，并進(jìn)行防金屬封裝，標(biāo)簽內(nèi)存儲零件ID。車體配置超高頻標(biāo)簽，控制讀寫距離為3米以內(nèi)，標(biāo)簽內(nèi)存放車體唯一識別碼(VIN碼)，車體標(biāo)簽進(jìn)行防高溫、防金屬封裝。

RFID標(biāo)簽與零件實體綁定作為其在再制造過程中的唯一標(biāo)識和再制造過程信息的載體，生產(chǎn)過程中只需讀取標(biāo)簽中物理實體的ID即可獲取該實體的一些基礎(chǔ)信息。作業(yè)完成以后把工序的一些關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)存儲到標(biāo)簽中，保證關(guān)鍵質(zhì)量特性在工序間傳遞的可靠性，最終實現(xiàn)再制造過程信息流的完整、通暢。同時，在車間出入口和各工序放置讀寫器，當(dāng)帶有標(biāo)簽的零件經(jīng)過這些讀寫器時，讀寫器將進(jìn)入現(xiàn)場的零部件的種類和數(shù)量存入再制造過程信息追溯系統(tǒng)，實現(xiàn)零部件在車間位置、加工狀態(tài)和加工進(jìn)度的監(jiān)控和管理。

3.2基于RFID技術(shù)的過程信息采集

再制造過程信息采集可分為兩類：一是原材料信息的采集；二是由下達(dá)工單而產(chǎn)生的工單產(chǎn)物信息的采集。采用RFID系統(tǒng)后，通過標(biāo)簽的唯一UID號與工單產(chǎn)物ID綁定。建立標(biāo)簽與工單的關(guān)聯(lián)，建立關(guān)聯(lián)后，只需讀取標(biāo)簽UID即可獲得產(chǎn)物的物料需求、設(shè)備和質(zhì)檢要求等信息。同理，標(biāo)簽可以建立與原材料物料定義的關(guān)聯(lián)。建立關(guān)聯(lián)后，可以通過標(biāo)簽獲得原材料的名稱、物料規(guī)格、供應(yīng)商等信息。關(guān)聯(lián)關(guān)系如圖4所示。

圖4　基于RFID技術(shù)的再制造過程信息采集

本文系統(tǒng)采用固定式讀寫器與移動式讀寫器相結(jié)合的方式，作業(yè)者配有一個PDA手持終端，采用這種方式可以實現(xiàn)裝配匹配和質(zhì)檢結(jié)果的校驗，校驗流程如圖4所示。進(jìn)入生產(chǎn)車間的每個關(guān)鍵零部件都附有一個RFID標(biāo)簽，裝配作業(yè)時，RFID閱讀器讀取標(biāo)簽中車體的VIN后，會在手持終端顯示當(dāng)前工序需要安裝的零部件的名稱、規(guī)格等。作業(yè)人員安裝相應(yīng)零部件，并讀取零部件標(biāo)簽中的信息進(jìn)行信息比對，如果匹配成功則把零件ID存儲到車體標(biāo)簽和再制造追溯系統(tǒng)中。

有自檢項的加工工序或檢驗工序讀取車體標(biāo)簽后，在手持終端會顯示該工序的檢驗規(guī)格和檢驗方式。檢驗完成后把檢驗結(jié)果與檢驗規(guī)格進(jìn)行比對，如果檢驗合格則把檢驗結(jié)果存儲到車體標(biāo)簽和追溯系統(tǒng)中；如果不合格則查詢該工序的技術(shù)要求，調(diào)整后復(fù)檢。

4　系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)

4.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

本文系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)的柔性數(shù)字化制造系統(tǒng)——F++Builder為系統(tǒng)快速開發(fā)平臺。二次開發(fā)環(huán)境為MicrosoftVisualStudio2010，數(shù)據(jù)庫采用適合多操作系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)處理的Oracle11g，邏輯層用C#開發(fā)，數(shù)據(jù)訪問層和邏輯層分離?？蛻舳瞬捎肁SP.NET動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)進(jìn)行用戶界面開發(fā)，頁面布局采用DIV+CSS進(jìn)行渲染，使用腳本語言JAVASCRIPT以及網(wǎng)頁控件實現(xiàn)網(wǎng)頁的動態(tài)效果。

4.2再制造過程信息追溯流程

再制造過程信息追溯可分為正向跟蹤和逆向追溯兩個部分，正向跟蹤是根據(jù)零部件的標(biāo)識確定被裝配到哪個部件或整機，逆向追溯是根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)示反向追溯到其回收、拆解、修復(fù)和裝配的各個過程。

再制造追溯系統(tǒng)的主要任務(wù)是對再制造產(chǎn)品的形成過程信息進(jìn)行提取和管理。為了提高查詢內(nèi)容的可讀性，本文按追溯內(nèi)容的不同，把系統(tǒng)分為檢驗過程追溯、加工過程追溯、物料追溯三種追溯方式。在本文系統(tǒng)中，產(chǎn)品的形成過程是在工單下達(dá)后，在生產(chǎn)工藝的控制下，經(jīng)過不同的工序作業(yè)最終形成產(chǎn)品的過程。因此，本文系統(tǒng)追溯的基本原理是根據(jù)產(chǎn)品的唯一標(biāo)識號，利用數(shù)據(jù)庫中已構(gòu)建的工單和整機的譜系關(guān)系，查詢產(chǎn)品對應(yīng)的裝配或調(diào)試的工單號；利用工單與產(chǎn)品形成過程的工序之間的鏈接關(guān)系，查詢出產(chǎn)品形成過程的工序過程表，工序過程表記錄了產(chǎn)品形成的詳細(xì)過程信息。以再制造整機為例，追溯流程如下：在加工過程追溯模塊，根據(jù)整機的唯一識別碼可以追溯到所有的裝配與調(diào)試工單，進(jìn)一步可以追溯到完成整機裝配或調(diào)試工單的工序，工序與加工歷史相對應(yīng)，包括工序名稱、操作者、設(shè)備編號等過程信息；檢驗過程信息的追溯與加工過程信息追溯流程類似，在檢驗過程追溯模塊可以追溯到工序?qū)?yīng)的作業(yè)名稱、檢驗員、檢驗結(jié)果等檢驗過程信息；利用整機和零部件的映射關(guān)系，由整機序列號可以直接追溯到組成整機的零部件，其中自制件(自制新件或修復(fù)件)可按上述流程追溯其加工和檢驗過程信息，而采購件由采購單號可追溯到采購員、供應(yīng)商、到貨質(zhì)檢結(jié)果等信息。追溯流程如圖5所示。

圖5　再制造整機過程信息追溯流程圖

4.3應(yīng)用案例

在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目的支持下，該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于武漢某工程機械再制造有限公司。系統(tǒng)的應(yīng)用使企業(yè)能及時、準(zhǔn)確地獲取生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，提高了企業(yè)對生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控能力。通過對關(guān)鍵零部件的唯一標(biāo)識，實現(xiàn)了再制造過程信息的跟蹤和追溯。圖6為PDA手持終端實現(xiàn)的兩個界面，利用該終端提供的裝配匹配校驗和檢驗結(jié)果校驗功能，系統(tǒng)應(yīng)用后，車間的生產(chǎn)率提高了30%，再制造修復(fù)件的不合格率降低了35%，零件裝配出錯率降低了85%。圖7為再制造物料追溯界面，系統(tǒng)應(yīng)用后，存在質(zhì)量問題的再制造產(chǎn)品的平均追溯時間由原來的10小時降低為現(xiàn)在的30分鐘。系統(tǒng)的應(yīng)用有效提高了再制造過程的生產(chǎn)效率和再制造產(chǎn)品的質(zhì)量。

圖6　PDA手持終端界面

圖7　整機物料追溯界面

5　結(jié)　語

本文以武漢某工程機械再制造公司為背景，采用ASP.NET技術(shù)構(gòu)建了基于B/S模式的再制造過程信息跟蹤和追溯系統(tǒng)，提高了企業(yè)對再制造過程管理和追溯的能力。為了保證再制造過程信息采集和傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，構(gòu)建了基于RFID技術(shù)和Zigbee數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的數(shù)據(jù)采集平臺，實現(xiàn)了再制造過程信息的采集，提升了對工程機械再制造過程信息的數(shù)字化管理能力，提高了企業(yè)對質(zhì)量問題的響應(yīng)速度，縮短了追溯的時間和成本，便于企業(yè)進(jìn)行精細(xì)化管理。該系統(tǒng)還可以用于出現(xiàn)質(zhì)量問題的產(chǎn)品召回，同時該系統(tǒng)也對國內(nèi)其他再制造企業(yè)起到了示范作用。

[1] 李健，侯獻(xiàn)軍.汽車再制造工程的發(fā)展與展望[J].汽車科技，2009(2):9-12.

[2] 徐濱士.再制造工程的現(xiàn)狀與前沿[J].材料熱處理學(xué)報，2010，31(1):10-14.

[3]XiaoningJin，JunNi，YoramKoren.Optimalcontrolofreassemblywithvariablequalityreturnsinaproductremanufacturingsystem[J].CIRPAnnals-ManufacturingTechnology，2011，60(1):25-28.

[4]DowlatshahiS.Astrategicframeworkforthedesignandimplementationofremanufacturingoperationsinreverselogistics[J].InternationalJournalofProductionResearch，2005，43(16):3455-3480.

[5] 趙文心，鄭聯(lián)語，宮磊.基于事件的飛機產(chǎn)品追溯系統(tǒng)研究[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2011(3):35-38.

[6] 李敬花，呂慧超，胡載萍，等.基于MAS的海洋工程裝備項目鋼板可追溯系統(tǒng)[J].計算機集成制造系統(tǒng)，2013，19(5):1041-1050.

[7] 葉水珍，賀剛.汽車發(fā)動機裝配線數(shù)據(jù)采集追溯系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計[J].機械設(shè)計與制造工程，2013，42 (10):38-42.

[8] 劉桂君.華晨金杯汽車質(zhì)量追溯管理信息系統(tǒng)開發(fā)方案研究[D].長春:吉林大學(xué)，2014.

[9]YangXL，QinW，ZhangJ，etal.AqualitytracingandmanagementmodelofcomplexproductsbasedonSPCandtwo-dimensionalcode[J].KeyEngineeringMaterials，2014，2633 (579-580):911-915.

[10]Jansen-VullersMH，DorpCAV,BeulensAJM.Managingtraceabilityinformationinmanufacture[J].InternationalJournalofInformationManagement，2003，23(5):395-413.[11] 唐慧強，劉璇.基于ZigBee的輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].北京交通大學(xué)學(xué)報，2008，32(6):90-92.

[12] 蔡曉，駱德漢，鄭魏，等.基于RFID的家電監(jiān)控追蹤系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2011，21(10):176-178,182.

[13]WangKe-Sheng.IntelligentandintegratedRFID(Ⅱ-RFID)systemforimprovingtraceabilityinmanufacturing[J].AdvancesinManufacturing，2014，2(2):106-120.

DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFTHESYSTEMOFINFORMATIONTRACINGINTHEPROCESSOFENGINEERINGMACHINERYREMANUFACTURINGBASEDONB/SMODE

HuangXiangmingSuBiaoWangFulinZhangChuanjie

(CollegeofMechanicalandVehicleEngineering,HunanUniversity,Changsha410082,Hunan,China)

Aimingatseveralproblemssuchasinformationdecentralization,unknowntracingrelationship,deficiencyoftracingabilityandunachievableremanufacturingprocessinformationtracinginthetracingmanagementinremanufacturingenterprises,asystemofinformationtracinginremanufacturingprocessbasedonB/Smodelisputforward.Thetracinginformationlinkofremanufacturingprocessisdesignedbasedonanalyzingtheinformationcharacteristicintheprocessofengineeringmachineryremanufacturing.Accordingtothislink,thearchitecturepatternandthestructuremodelofthesystemfunctionofthesystemofinformationtracinginremanufacturingprocessarepresented.Afteranalyzingthetagtypeswhichapplytoinformationcollectionintheprocessofengineeringmachineryremanufacturing,thekeytechnologyandthesystemtracingprocessofsystemrealizationareputforward.ThedemonstrationapplicationinoneconstructionmachinerylimitedcompanyinWuhanindicatedthatthissystemcouldsatisfythetrackingandtracingofqualityandprocessinformationinremanufacturing.

RemanufacturingprocessB/SmodelTracingsystemEngineeringmachinery

2015-04-02。國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(2013AA040206)。黃向明，副教授，主研領(lǐng)域：企業(yè)物流系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化，再制造。宿彪，碩士生。王伏林，副教授。張傳杰，碩士生。

TP

ADOI:10.3969/j.issn.1000-386x.2016.10.018