智能車(chē)間關(guān)鍵零部件生產(chǎn)運(yùn)行管理思路

范昊 魏濤

摘 ?要：為提升動(dòng)車(chē)組制造企業(yè)智能車(chē)間運(yùn)行管理的水平，需要開(kāi)展動(dòng)車(chē)組智能生產(chǎn)車(chē)間運(yùn)行管理體系研究，規(guī)范智能生產(chǎn)車(chē)間運(yùn)行管理，本文將依據(jù)《中國(guó)制造2025》《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2018年版）》等規(guī)劃內(nèi)容，構(gòu)建動(dòng)車(chē)組制造企業(yè)智能生產(chǎn)車(chē)間運(yùn)行管理的體系要求，對(duì)面向智能生產(chǎn)車(chē)間運(yùn)行管理的方法和模型設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。以動(dòng)車(chē)組關(guān)鍵部件輪對(duì)的生產(chǎn)過(guò)程為基礎(chǔ)，從智能生產(chǎn)車(chē)間運(yùn)行管理的角度，對(duì)智能生產(chǎn)車(chē)間的完整性、管理的有效性、信息集成性等方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：智能生產(chǎn);智能管理;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.44;TG51 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）14-0128-03

Management Ideas for Production and Operation of Key Parts in

Intelligent Workshop

——Taking EMU Manufacturing Enterprises as an Example

FAN Hao，WEI Tao

（CRRC Corporation Limited，Beijing ?100039，China）

Abstract：In order to improve the level of intelligent workshop operation management of EMU manufacturing enterprises，it is necessary to carry out research on EMU intelligent production workshop operation management system and standardize the operation management of intelligent production workshop. This paper will be based on “Made in China 2025” and “National Intelligent Manufacturing Standard System Construction Guidelines（2018 Edition）” and other planning content，to build the system requirements for the intelligent production workshop operation management of EMU manufacturing enterprises，to explore the method and model design for the intelligent production workshop operation management. Based on the production process of the key components of the EMU，from the perspective of intelligent production workshop operation management，the integrity，management effectiveness and information integration of the intelligent production workshop are described.

Keywords：intelligent production;intelligent management;data acquisition system

0 ?引 ?言

智能制造是面向產(chǎn)品全生命周期實(shí)現(xiàn)泛在感知條件下的信息化制造，當(dāng)前智能制造的研究與應(yīng)用多集中在以機(jī)器人為代表的過(guò)程自動(dòng)化等環(huán)節(jié)，并逐步深入到各子系統(tǒng)間的集成和制造數(shù)據(jù)的分析中，但是離全面集成應(yīng)用系統(tǒng)的智能工廠還存在相當(dāng)距離[1-5]。動(dòng)車(chē)組生產(chǎn)領(lǐng)域在打造智能工廠方面具有一定的基礎(chǔ)，但是在工廠運(yùn)行管理方面存在較多的問(wèn)題，不同國(guó)家、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)的理解不盡相同，可以對(duì)動(dòng)車(chē)組制造企業(yè)智能工廠運(yùn)行管理的體系架構(gòu)進(jìn)行思路探討，以此來(lái)指引動(dòng)車(chē)組制造企業(yè)生產(chǎn)管理邁向快速、健康的智能工廠之路，提高制造水平和核心競(jìng)爭(zhēng)能力，是具有現(xiàn)實(shí)意義的研究課題。

1 ?動(dòng)車(chē)組制造企業(yè)智能工廠管理運(yùn)行基礎(chǔ)

動(dòng)車(chē)組制造企業(yè)智能工廠以智能生產(chǎn)、智能管理為核心，需要以以下參與要素作為基礎(chǔ)：工廠管理方面已建立企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP），供應(yīng)鏈管理模塊能實(shí)現(xiàn)采購(gòu)、外協(xié)、物流的管理與優(yōu)化;生產(chǎn)制造方面已建立車(chē)間制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、排產(chǎn)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)的全過(guò)程閉環(huán)管理，并與ERP集成;已建立生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)，充分采集制造進(jìn)度、現(xiàn)場(chǎng)操作、質(zhì)量檢驗(yàn)、設(shè)備狀態(tài)等生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息，并與MES實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成和分析;已建立車(chē)間級(jí)的工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)、裝備、零部件以及人員之間實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通和有效集成;已建立工廠總體設(shè)計(jì)、工藝流程及布局的數(shù)字化模型，進(jìn)行模擬仿真，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃、生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)全流程數(shù)字化管理，相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)入企業(yè)核心數(shù)據(jù)庫(kù)。

智能工廠管理需要對(duì)運(yùn)行管理所必需的產(chǎn)品信息、設(shè)備信息、庫(kù)存信息等進(jìn)行采集處理和分析[3]。其中，產(chǎn)品信息應(yīng)對(duì)產(chǎn)品全生命周期過(guò)程實(shí)現(xiàn)跟蹤，包括生產(chǎn)過(guò)程中所需要的各種物料，監(jiān)測(cè)生產(chǎn)系統(tǒng)物流狀態(tài);設(shè)備信息應(yīng)支持采集設(shè)備動(dòng)態(tài)信息以及工具狀態(tài)信息，在此基礎(chǔ)上綜合評(píng)定設(shè)備當(dāng)前狀況并進(jìn)行決策;庫(kù)存信息應(yīng)實(shí)現(xiàn)庫(kù)存貨物及其狀態(tài)的可視化跟蹤、可視化查詢(xún)結(jié)果的輸出、自動(dòng)生成庫(kù)存操作單據(jù)，為管理者提供多方位、直觀的統(tǒng)計(jì)信息。

運(yùn)行管理方法則應(yīng)綜合應(yīng)用現(xiàn)代管理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、制造技術(shù)以及系統(tǒng)工程的理論方法和先進(jìn)管理方法，將生產(chǎn)過(guò)程中人、技術(shù)和管理三要素及其信息流和物流進(jìn)行有機(jī)集成，優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高質(zhì)量、低消耗地生產(chǎn)。同時(shí)對(duì)制造過(guò)程中的設(shè)計(jì)、工藝、工況、設(shè)備等信息進(jìn)行融合處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種資源的控制[4]。

2 ?動(dòng)車(chē)組智能工廠關(guān)鍵零部件輪對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行管理

結(jié)合動(dòng)車(chē)組關(guān)鍵零部件輪對(duì)智能生產(chǎn)的生成過(guò)程，針對(duì)生產(chǎn)線中車(chē)輪加工、車(chē)軸加工、輪對(duì)涂裝、齒輪箱組裝等關(guān)鍵工序的智能排產(chǎn)、智能物流、智能選配、智能檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集、智能決策分析等業(yè)務(wù)過(guò)程提出運(yùn)行管理思路。

對(duì)于動(dòng)車(chē)組、地鐵、客車(chē)的輪對(duì)生產(chǎn)線，管理內(nèi)容主要分為車(chē)軸生產(chǎn)、車(chē)輪生產(chǎn)、齒輪箱組裝、輪對(duì)壓裝、輪對(duì)軸箱組裝五個(gè)部分。輪對(duì)智能生產(chǎn)管理建立在智能工廠基礎(chǔ)之上，以制造執(zhí)行為核心，以感應(yīng)技術(shù)、信息物理系統(tǒng)等新一代信息技術(shù)為支撐，對(duì)車(chē)輪、車(chē)軸、齒輪箱、輪對(duì)壓裝等生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理。輪對(duì)智能生產(chǎn)主要體現(xiàn)在管理智能化、生產(chǎn)智能化兩方面，管理智能化包括輪對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃管理;生產(chǎn)智能化包括輪對(duì)的工序作業(yè)計(jì)劃、加工過(guò)程管理、質(zhì)量檢測(cè)管理、輪軸等關(guān)鍵部件的質(zhì)量追溯和跟蹤管理、車(chē)間領(lǐng)送料管理、產(chǎn)品檔案管理、車(chē)軸和輪對(duì)的智能選配管理，利用業(yè)務(wù)控制平臺(tái)、目視化管理、信息推送等手段開(kāi)展運(yùn)行管理。為保障智能工廠順暢運(yùn)行，建立和智能設(shè)備和管理系統(tǒng)相匹配的制度保障體系，明確管理對(duì)象、職責(zé)、質(zhì)量保障、安全保障等。

3 ?輪對(duì)智能生產(chǎn)管理體系的主要功能

輪對(duì)智能生產(chǎn)管理的總體目標(biāo)是針對(duì)車(chē)軸生產(chǎn)、車(chē)輪生產(chǎn)、齒輪箱組裝、輪對(duì)壓裝、輪對(duì)軸箱等各加工單位進(jìn)行有限能力計(jì)劃編制與作業(yè)調(diào)整、生產(chǎn)資源準(zhǔn)備與作業(yè)指導(dǎo)、生產(chǎn)物料管理、生產(chǎn)過(guò)程可視化管理、設(shè)備運(yùn)維管理及全過(guò)程質(zhì)量跟蹤與追溯。制造執(zhí)行主要功能如圖1所示。

（1）作業(yè)計(jì)劃?？筛鶕?jù)訂單優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排產(chǎn)，涵蓋了計(jì)劃編制、計(jì)劃維護(hù)、計(jì)劃下達(dá)、計(jì)劃反饋、計(jì)劃變更等業(yè)務(wù)操作，最終分解可指導(dǎo)輪對(duì)車(chē)間安排生產(chǎn)的可執(zhí)行計(jì)劃。

（2）作業(yè)調(diào)度。包括作業(yè)派工、調(diào)整、完工匯報(bào)功能，根據(jù)設(shè)備狀態(tài)和緩沖區(qū)內(nèi)物料情況，實(shí)時(shí)對(duì)車(chē)軸、車(chē)輪、輪對(duì)等物料進(jìn)行智能調(diào)度，將工作任務(wù)指派到輪對(duì)生產(chǎn)線、工位和人員，現(xiàn)場(chǎng)人員根據(jù)任務(wù)分派進(jìn)行開(kāi)工、完工確認(rèn)等。

（3）生產(chǎn)執(zhí)行。通過(guò)嚴(yán)格的控制和閉環(huán)反饋機(jī)制嚴(yán)控車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，防止加工過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，提高實(shí)物與信息流的一致性，系統(tǒng)應(yīng)支持對(duì)作業(yè)與領(lǐng)料相關(guān)邏輯進(jìn)行控制。

（4）生產(chǎn)準(zhǔn)備。對(duì)生產(chǎn)所需刀具、工裝夾具、圖紙、文檔、工資卡片、數(shù)控程序等資源進(jìn)行定義，并能夠清晰明確資源準(zhǔn)備的責(zé)任。

（5）作業(yè)指導(dǎo)。對(duì)輪對(duì)生產(chǎn)制造工藝進(jìn)行可視化展示。

（6）物料管理。對(duì)輪對(duì)車(chē)間生產(chǎn)物料的精細(xì)化管理，按照車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)用料的領(lǐng)用、配送、交接、退庫(kù)，強(qiáng)化計(jì)劃對(duì)車(chē)間實(shí)際生產(chǎn)的控制能力。

（7）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)對(duì)輪對(duì)智能生產(chǎn)過(guò)程的管理要求，對(duì)流程作業(yè)、關(guān)聯(lián)業(yè)務(wù)進(jìn)行監(jiān)控、提醒、預(yù)警。能夠完整展示輪對(duì)車(chē)間作業(yè)進(jìn)度、班組（單元）、人員工時(shí)、廢品率等分類(lèi)統(tǒng)計(jì)功能。

（8）設(shè)備管理。支持輪對(duì)車(chē)間生產(chǎn)制造設(shè)備、工裝的運(yùn)行、維護(hù)狀態(tài)的管理。

（9）質(zhì)量管理。包括質(zhì)檢流程管理、質(zhì)檢數(shù)據(jù)管理功能。通過(guò)車(chē)軸、車(chē)輪壓裝數(shù)據(jù)和加工數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，以質(zhì)量最優(yōu)為目標(biāo)，分析生產(chǎn)過(guò)程工藝參數(shù)，保證產(chǎn)品一致性與穩(wěn)定性。

（10）能效分析?？深A(yù)置和定義KPI考核指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算與統(tǒng)計(jì)，如產(chǎn)品制造周期、計(jì)劃完成率、在制品周轉(zhuǎn)率，支持完整的車(chē)間、班組、人員工時(shí)、廢品等分類(lèi)統(tǒng)計(jì)功能，以輔助車(chē)間考核及績(jī)效的管理。

（11）數(shù)據(jù)采集?？蓪?shí)時(shí)對(duì)加工、檢測(cè)、涂裝、組裝等智能裝備的數(shù)據(jù)采集與管理。

4 ?輪對(duì)智能生產(chǎn)運(yùn)行管理過(guò)程

4.1 ?輪對(duì)運(yùn)行管理范圍

輪對(duì)智能生產(chǎn)管理主要是車(chē)軸生產(chǎn)、車(chē)輪生產(chǎn)、齒輪箱組裝、輪對(duì)壓裝、輪對(duì)軸箱組裝過(guò)程，利用制造執(zhí)行系統(tǒng)以及其他信息技術(shù)，對(duì)輪對(duì)的生產(chǎn)運(yùn)行進(jìn)行信息監(jiān)控和處理。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)線全過(guò)程數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)并生成各種報(bào)表，提供決策依據(jù)和決策建議，以期達(dá)到降低生產(chǎn)成本、提高效率和保證質(zhì)量的目的，如圖2所示。

4.2 ?車(chē)軸生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行管理

（1）工藝管理。按照計(jì)劃排產(chǎn)結(jié)果，物流配送系統(tǒng)將車(chē)軸毛坯配送到車(chē)軸自動(dòng)加工檢測(cè)涂裝生產(chǎn)線，并在智能設(shè)備上加工生產(chǎn)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，準(zhǔn)備進(jìn)入輪對(duì)自動(dòng)壓裝生產(chǎn)線。

（2）運(yùn)行管理關(guān)鍵信息。加工生產(chǎn)過(guò)程中，將加工標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品信息（單件跟蹤號(hào)）、質(zhì)量信息（合格判定）、車(chē)軸檢測(cè)數(shù)據(jù)等傳入制造執(zhí)行系統(tǒng)。

（3）信息處理與利用。制造執(zhí)行系統(tǒng)記錄傳入的產(chǎn)品信息，并記錄單件跟蹤號(hào)、車(chē)軸外徑尺寸數(shù)據(jù)、智能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息、工序執(zhí)行狀態(tài)、合格判定結(jié)果等信息，作為智能分析、決策與控制的基礎(chǔ)。對(duì)異常信息根據(jù)已定義規(guī)則按角色推送給相關(guān)責(zé)任人或管理人員，相關(guān)人員根據(jù)管理規(guī)范要求處理異常信息。

4.3 ?車(chē)輪生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行管理

在工藝過(guò)程中，車(chē)輪毛坯經(jīng)過(guò)加工、檢測(cè)、涂裝工序后，進(jìn)行輪盤(pán)組裝或進(jìn)入輪盤(pán)庫(kù)。在加工生產(chǎn)過(guò)程中，將加工標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品單件跟蹤號(hào)、合格判定、輪盤(pán)的外徑、內(nèi)徑尺寸等數(shù)據(jù)傳入制造執(zhí)行系統(tǒng)。制造執(zhí)行系統(tǒng)記錄傳入的產(chǎn)品信息，并記錄單件跟蹤號(hào)、輪盤(pán)的內(nèi)、外徑尺寸、智能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息、工序執(zhí)行狀態(tài)、合格判定結(jié)果等信息，作為智能分析、決策與控制的基礎(chǔ)。對(duì)異常信息根據(jù)已定義規(guī)則按角色推送給相關(guān)責(zé)任人或管理人員，由相關(guān)人員根據(jù)管理規(guī)范要求處理異常信息。

4.4 ?輪對(duì)壓裝過(guò)程運(yùn)行管理

車(chē)輪、車(chē)軸經(jīng)過(guò)上料、測(cè)試處理后，放入預(yù)組裝工位，壓裝機(jī)小車(chē)取料壓裝后，由機(jī)械手將輪對(duì)轉(zhuǎn)移至后續(xù)工位。預(yù)加工前制造執(zhí)行系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)記錄的車(chē)輪內(nèi)外徑數(shù)據(jù)、車(chē)軸的外徑數(shù)據(jù)，自動(dòng)選配。當(dāng)出現(xiàn)無(wú)配對(duì)信息等異常情況，系統(tǒng)可對(duì)壓裝數(shù)據(jù)、車(chē)軸檢測(cè)數(shù)據(jù)、車(chē)輪檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出分析決策并更改車(chē)軸工藝參數(shù)，或優(yōu)化壓裝、車(chē)輪的調(diào)度信息。

4.5 ?齒輪箱和輪對(duì)軸組裝過(guò)程運(yùn)行管理

齒輪箱的組裝過(guò)程采用智能化系統(tǒng)，按標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)方式，對(duì)軸承、大齒輪、小軸進(jìn)行組裝，并利用傳感裝置，實(shí)現(xiàn)物料、生產(chǎn)等信息的采集，保證數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。輪對(duì)軸箱的組裝過(guò)程應(yīng)利用智能化裝置實(shí)現(xiàn)軸承、軸箱的自動(dòng)檢測(cè)與選配，并進(jìn)行智能化傳輸入庫(kù)。

5 ?智能工廠運(yùn)行管理的進(jìn)一步思考

智能生產(chǎn)運(yùn)行管理過(guò)程是在完善的規(guī)章制度和智能裝備的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)品單件跟蹤號(hào)、加工標(biāo)準(zhǔn)、裝備的信息收集和傳遞、質(zhì)量信息、檢測(cè)數(shù)據(jù)、物流信息等以制造執(zhí)行系統(tǒng)為中心結(jié)合起來(lái)，借助管理監(jiān)控平臺(tái)、看板系統(tǒng)等信息化工具管理，實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定向推送，提高車(chē)間管理可視化程度，便于管理人員檢查車(chē)間物流、設(shè)備、產(chǎn)品、工作狀態(tài)等，并對(duì)異常信息及時(shí)響應(yīng)，達(dá)到提高輪對(duì)生產(chǎn)效率、提升輪對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、降低成本的效果。實(shí)施智能生產(chǎn)管理的同時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)施的效果，因此后續(xù)有必要設(shè)計(jì)出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和驗(yàn)證平臺(tái)，研究如何對(duì)智能生產(chǎn)管理進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

6 ?結(jié) ?論

智能工廠是以打通企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理全部流程為著眼點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到銷(xiāo)售，從設(shè)備控制到企業(yè)資源管理所有環(huán)節(jié)的信息快速交換、傳遞、存儲(chǔ)、處理和無(wú)縫智能化集成。智能工廠生產(chǎn)運(yùn)行管理制度標(biāo)準(zhǔn)的制定將有效推進(jìn)智能制造行業(yè)的發(fā)展。本文結(jié)合動(dòng)車(chē)組制造企業(yè)智能車(chē)間輪對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的研究，通過(guò)抽取動(dòng)車(chē)組制輪對(duì)智能車(chē)間運(yùn)行管理的要素，提出了動(dòng)車(chē)組輪對(duì)智能車(chē)間在研發(fā)、生產(chǎn)、制造等方面的運(yùn)行管理設(shè)計(jì)思路，明確制造執(zhí)行過(guò)程中的智能排產(chǎn)、物料管理、數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控、質(zhì)量控制、設(shè)備管理等管理控制要點(diǎn)，規(guī)定了輪對(duì)車(chē)間的設(shè)備、經(jīng)營(yíng)、制造執(zhí)行等環(huán)節(jié)的運(yùn)行管理要求，保證運(yùn)行管理有效性，能夠達(dá)到降低智能車(chē)間運(yùn)行管理的風(fēng)險(xiǎn)、差錯(cuò)與成本的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張祖國(guó).基于全制造服務(wù)周期的智能工廠系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型 [J].艦船科學(xué)技術(shù)，2016，38（9）：121-128.

[2] 李利民，侯軒，畢晉燕.高端裝備制造業(yè)智能工廠建設(shè)思路和構(gòu)想 [J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2016（4）：16-19.

[3] 王麟琨，王春喜.智能工廠/數(shù)字化車(chē)間參考模型概述與分析 [J].中國(guó)儀器儀表，2017（10）：63-72.

[4] 鄭華.智能工廠建設(shè)從理念到實(shí)踐的探索 [J].中國(guó)管理信息化，2017，20（22）：66-67.

[5] 甘嘉裕.服裝制造業(yè)工廠智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D].杭州：浙江大學(xué)，2018.

作者簡(jiǎn)介：范昊（1992-），男，漢族，江西贛州人，設(shè)計(jì)師，工程師，碩士研究生，研究方向：智能制造、智能工廠等。