二維碼技術(shù)在轉(zhuǎn)向架智能制造中的應用

胡榮偉

[摘? ? 要]隨著轉(zhuǎn)向架智能制造的快速發(fā)展，各生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)對于生產(chǎn)和質(zhì)量信息的采集、傳遞需求越來越高。既要求信息的準確性，也要求信息的傳遞效率、錄入效率及存儲的便捷性，采用二維碼作為信息載體，能很好地實現(xiàn)信息的高效儲備，提高信息采集和錄入的效率和質(zhì)量，也提高了信息流轉(zhuǎn)的高效與準確性。

[關(guān)鍵詞]轉(zhuǎn)向架;二維碼;智能制造;信息采集;信息流轉(zhuǎn)

[中圖分類號]U266 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（21）04–0–03

Application of Two-Dimensional Code Technology

in the Intelligent Manufacturing of Bogies

Hu Rong-wei

[Abstract]With the rapid development of intelligent bogie manufacturing， the requirements for the collection and transmission of production and quality information in each manufacturing process are getting higher and higher： not only the accuracy of information， but also the efficiency of information transmission， entry efficiency and storage are required. Convenience， and the use of two-dimensional code as the information carrier can well realize the efficient storage of information， improve the efficiency and quality of information collection and entry， and also improve the efficiency and accuracy of information circulation.

[Keywords]bogie; two-dimensional code; intelligent manufacturing; information collection; information flow

轉(zhuǎn)向架作為軌道車輛關(guān)鍵走行部件，其生產(chǎn)制造模式開始向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。隨著發(fā)展的深入，生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中對于的質(zhì)量信息采集、流轉(zhuǎn)和傳遞提出了更高的要求：不僅要求信息的準確性，還對信息的傳遞效率、錄入效率及存儲的便捷性都提出了新的要求。而二維碼作為采用黑白相間的圖形在二維方向上的分布來記錄信息的新型方式，可以實現(xiàn)新型數(shù)據(jù)的高效儲備，極大地提高了數(shù)據(jù)錄入的效率和質(zhì)量，也提高了信息流轉(zhuǎn)的高效性與準確性。

因此開展二維碼在轉(zhuǎn)向架智能制造各產(chǎn)線應用研究，以二維碼為信息載體，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向架智能制造各生產(chǎn)線從外供件到成品的全生產(chǎn)過程質(zhì)量信息采集、傳遞及追溯，能夠為轉(zhuǎn)向架的全生產(chǎn)周期質(zhì)量追溯管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，同時也為產(chǎn)品質(zhì)量分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 技術(shù)難點分析

傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)制造過程中的生產(chǎn)、質(zhì)量信息流轉(zhuǎn)形式主要為：數(shù)據(jù)采集方式大多以手工測量、人工輸入為主，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)傳輸方式以紙質(zhì)過程記錄卡為主。

在未來的智能制造項目中，轉(zhuǎn)向架各生產(chǎn)環(huán)節(jié)對于物料及生產(chǎn)信息的需求主要在于信息的快速識別與傳遞：既要求信息的準確性，也要求信息的傳遞效率、錄入效率及存儲的便捷性，而采用二維碼作為信息載體，能很好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效儲備、提高信息錄入的效率和質(zhì)量，也提高了信息流轉(zhuǎn)的高效與準確性。

要推行二維碼在轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)制造過程中的運用，實現(xiàn)制造過程中傳統(tǒng)信息采集流轉(zhuǎn)形式的轉(zhuǎn)變，需要解決如下技術(shù)難點。

（1）應用場景繁雜，業(yè)務場景梳理需求全面。轉(zhuǎn)向架的整體生產(chǎn)環(huán)節(jié)，部件類型較多，流程較長，工序繁雜，要全面推行智能制造，采取二維碼實現(xiàn)全制造周期的生產(chǎn)、質(zhì)量信息的采集、傳遞，保證全流程信息的完整性，首先需要解決的就是分析各產(chǎn)品及其制造特點，全面梳理業(yè)務場景，確定二維碼的實施應用場景，確保二維碼應用場景涵蓋產(chǎn)品實際生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)。

（2）部件較多，信息內(nèi)容需求不同，需要統(tǒng)籌規(guī)范定義。由于轉(zhuǎn)向架不同部件、不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的差異性，對二維碼信息內(nèi)容和格式的需求也存在差異，這將帶來物料在跨場景或跨車間流轉(zhuǎn)識別的困難，為此還需要對轉(zhuǎn)向架所有物料二維碼格式與內(nèi)容進行統(tǒng)籌規(guī)范定義。

（3）信息采集傳遞規(guī)則定義。二維碼中信息傳遞規(guī)則是信息傳遞關(guān)鍵，也是各生產(chǎn)線、各系統(tǒng)互相識別的關(guān)鍵。因此對二維碼中信息傳遞規(guī)則定義是二維碼實施應用的關(guān)鍵。

（4）用二維碼實現(xiàn)質(zhì)量信息追溯調(diào)用要求。采用二維碼形式實現(xiàn)信息的采集傳遞是二維碼應用的基礎(chǔ)，而通過傳遞的信息，實現(xiàn)信息的追溯調(diào)用則是更高的要求，不僅需要保證傳遞的信息準確無誤，還需要信息之間要相互關(guān)聯(lián)具有可追溯功能，這也是實現(xiàn)該功能需要解決的難點。

2 實施方案及效果

2.1 運用場景梳理、分析及劃分

針對部件類型較多，流程較長，工序繁雜造成的運用場景繁多情況，可考慮按兩種方式進行梳理分析。

（1）按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹從板料向各部件成品逐級依次向上梳理，或者從成品向板料逐級向下展開。梳理時要充分考慮各部件在不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)時的信息采集、流轉(zhuǎn)需求;此方式梳理產(chǎn)品覆蓋較全面，生產(chǎn)環(huán)節(jié)較多，較雜時易遺漏。

（2）按生產(chǎn)制造流程從供應商送料到最終成品產(chǎn)出依次考慮各環(huán)節(jié)的運用場景。梳理時需要充分考慮不同的部件生產(chǎn)環(huán)節(jié)需求的差異。此方式梳理生產(chǎn)環(huán)節(jié)覆蓋較全面，但產(chǎn)品易遺漏。

為保證最終梳理準確，兩種方式同時進行，相互補充、完善。運用場景梳理完成后，將所有運用場景分門別類，相同或相似場景進行統(tǒng)一考慮合并，并針對不同的運用場景，制定與之相適應的二維碼運用規(guī)則。

以在中車株洲電力機車有限公司轉(zhuǎn)向架制造進行的場景梳理為例，通過采用上述方式，，將轉(zhuǎn)向架部件總體分為外供件和自制件兩大類，每類按生產(chǎn)制造組織環(huán)節(jié)采購、入庫、分發(fā)、領(lǐng)用、生產(chǎn)制造、產(chǎn)出交付等制定了12類運用場景。

2.2 二維碼內(nèi)容定義

考慮到轉(zhuǎn)向架不同部件、不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)對二維碼內(nèi)容及格式需求的差異性，需要對于各個部件和生產(chǎn)環(huán)節(jié)預先進行統(tǒng)計分析，可參照運用場景梳理方式進行，不過側(cè)重點有所不同，此部分側(cè)重點在于二維碼內(nèi)部實際需要承載的信息類型和信息

內(nèi)容。

為了保證二維碼內(nèi)容和格式的統(tǒng)一，需要將各部件和各環(huán)節(jié)需要的信息進行整合，刪除不必要信息，保留關(guān)鍵信息。信息量的多少需要綜合考慮到現(xiàn)場掃碼后識別的方便、快捷和二維碼本身存儲量?？煽紤]將產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品編碼、產(chǎn)品序列號等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)都需要提取的基礎(chǔ)信息在二維碼中直接存儲，將產(chǎn)品尺寸、產(chǎn)品材料證明、合格證等某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要的信息作為附加在二維碼系統(tǒng)內(nèi)存儲。當生產(chǎn)工序需要時，再掃碼從系統(tǒng)內(nèi)提取調(diào)用。

以在公司H型地鐵構(gòu)架焊接生產(chǎn)線進行的二維碼內(nèi)容定義為例，通過采用上述方式，按生產(chǎn)工藝流，逐個生產(chǎn)工位確定二維碼內(nèi)容需求。整個轉(zhuǎn)向架制造環(huán)節(jié)共定義了38個為外供件二維碼內(nèi)容字段、33個為自制件二維碼內(nèi)容字段，并考慮存儲和使用便捷，梳理出6個二維碼關(guān)鍵字段作為二維碼內(nèi)容顯示字段，其余55個內(nèi)容字段進行擴展屬性管理，見表1。

3.3 信息采集傳遞規(guī)則定義

由于轉(zhuǎn)向架的整體生產(chǎn)環(huán)節(jié)，部件類型較多，流程較長，工序繁雜，為解決各產(chǎn)線、各系統(tǒng)能夠互相識別，并保證在整個全流程環(huán)節(jié)二維碼的唯一性，定義了二維碼基本屬性（QR碼的版本、編碼格式、容錯能力級別），二維碼符號的尺寸大小、標簽樣式大小等。同時搭建了二維碼平臺，制定了二維碼平臺規(guī)則，對二維碼進行統(tǒng)一管理，針對2.1中分析的不同的運用場景分類考慮，對于二維碼平臺所在的上層系統(tǒng)而言，通過Web Service調(diào)用二維碼接口，實現(xiàn)條碼統(tǒng)一生成、解析。對于下層的中控生產(chǎn)系統(tǒng)，則通過下載平臺規(guī)則，做好字段對應關(guān)系，將信息轉(zhuǎn)換成規(guī)則定義的格式生成或解析二維碼信息，并將生成的二維碼信息存儲，異步發(fā)送到二維碼平臺進行存檔;以公司為例，定義如下的二維碼平臺規(guī)則，見表2。

生成時，填充規(guī)則對應的Pcd、Wcd、Sp、Fl字段，形成二維碼內(nèi)容;解析時，將二維碼中規(guī)則字段值轉(zhuǎn)換成對應需求的內(nèi)容使用。

2.4 二維碼實現(xiàn)信息追溯調(diào)用

通過2.2中對物料/產(chǎn)品二維碼內(nèi)容字段的定義，在實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)了二維碼對物料/產(chǎn)品相應信息的采集。并將采集的信息分為基本信息（產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品編碼、產(chǎn)品序列號等）和附加信息兩類（尺寸、合格證、材料說明書等）。

對于基本信息可直接在二維碼上進行顯示，在下工序需要時可通過掃碼直接讀取;產(chǎn)品附加信息采集后在系統(tǒng)內(nèi)存儲，在下工序需要使用時，可通過掃碼信息索引從系統(tǒng)中獲取調(diào)用。以在公司二維碼實施為例，通過采用上述方式，可實現(xiàn)如下產(chǎn)品的信息追溯調(diào)用。

（1）外購件。通過供應商平臺二維碼生產(chǎn)可將產(chǎn)品相關(guān)的質(zhì)量信息寫入二維碼平臺，當下工序需要時，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）或者自動設備可通過查詢二維碼平臺獲取數(shù)據(jù)，

（2）自制件。在制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）中將產(chǎn)品檢測任務與二維碼字段內(nèi)容相關(guān)聯(lián)。生產(chǎn)制造時在產(chǎn)品檢測任務中寫入數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，在下工序需要時，可通過掃碼二維碼，以二維碼中的基本信息、字段作為依據(jù)，在制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）中的檢查結(jié)果內(nèi)進行查詢，并將結(jié)果直接調(diào)用寫入下工序。

3 結(jié)束語

通過開展二維碼在轉(zhuǎn)向架智能制造中的應用研究，對生產(chǎn)各環(huán)節(jié)業(yè)務流程進行梳理改善，以二維碼為過程產(chǎn)品數(shù)據(jù)傳輸載體，使得數(shù)據(jù)傳輸更為及時高效準確，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)向架智能制造各產(chǎn)線從外供件到成品的全生產(chǎn)過程質(zhì)量信息采集、傳遞及追溯調(diào)用，為轉(zhuǎn)向架的全生產(chǎn)周期質(zhì)量追溯管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，同時也為后續(xù)的產(chǎn)品質(zhì)量分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻

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