沖壓數(shù)字化探索與應用

本文以汽車制造業(yè)、沖壓自動化生產(chǎn)過程為主導，利用現(xiàn)有設(shè)備資源開發(fā)數(shù)字化應用，實現(xiàn)數(shù)字化診斷和過程數(shù)據(jù)追溯。通過長期的研究實踐，成功突破進口技術(shù)封鎖，實現(xiàn)了沖壓力過程記錄、工藝過程參數(shù)自動提取、參數(shù)變動自動捕捉等數(shù)字化應用。

水力壓裂技術(shù)產(chǎn)生的裂縫長度通?？蛇_100 m,寬度和長度分別為0.01 m和1 m。為了對油層進行分布式測量,微納傳感節(jié)點混在攜砂液中(含石英砂)隨壓裂進程進入裂縫,其在裂縫中的位置因而是隨機分布的[4]。體積和功率較大的錨節(jié)點通常布置于井筒內(nèi)部,由外部電源供電,可直接與裂縫內(nèi)的傳感器節(jié)點進行磁感應通信,錨節(jié)點同時通過磁感應方式為傳感節(jié)點提供電能;微納尺寸的傳感器節(jié)點具有全向線圈天線,同時配置超級電容器儲存耦合電能?？紤]到供電及傳感器通信能力等因素,在面向油藏裂縫的地下無線傳感網(wǎng)絡中,錨節(jié)點和傳感節(jié)點之間通信(下行鏈路)是單跳方式,傳感節(jié)點與錨節(jié)點之間通信(上行鏈路)采用多跳方式[5]。

我公司沖壓車間有6 條生產(chǎn)線、381 序模具、120 個自制件，其中，單一制件相關(guān)生產(chǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)總量982 條，數(shù)據(jù)量大，但目前仍采用人工手動記錄方式。通過對沖壓生產(chǎn)現(xiàn)場的總結(jié)分析發(fā)現(xiàn)有以下四個業(yè)務痛點。

⑴生產(chǎn)過程中關(guān)聯(lián)質(zhì)量數(shù)據(jù)982 條，且每一個數(shù)據(jù)都會根據(jù)質(zhì)量狀態(tài)進行調(diào)整變動，以滿足生產(chǎn)質(zhì)量要求。為了追溯關(guān)鍵數(shù)據(jù)的變化，需要人工記錄每批次數(shù)值的變化。人工手抄存檔每批次/件需要2 分鐘，全年投入2×(6/60)×300=60 工時，數(shù)據(jù)量大、人工記錄費工費時、回查追溯困難且不準確。

⑵生產(chǎn)過程中不穩(wěn)定數(shù)據(jù)需要多次修改，修改趨勢難以追溯，同時存在誤輸入導致的設(shè)備碰撞安全風險。曾出現(xiàn)因數(shù)據(jù)修改失誤，導致夾緊器損壞數(shù)十個，造成經(jīng)濟損失132.7 萬元。

李若是一家外企的企宣員，勉強算是擠身了白領(lǐng)行列。當初攢了3個月工資她就去買了一雙GUCCI鞋，真是“愛不釋腳”，穿著它在鏡子前晃來蕩去，笑得不可抑制。這以后，就有了第二雙，第三雙……她把它們按照顏色和鞋跟高度分類擺放，像加勒比海盜守護寶藏一樣守護著這些鞋子。

⑷數(shù)字化應用：根據(jù)數(shù)據(jù)分類開發(fā)三大應用領(lǐng)域的可視化界面(圖2)，第一類用于需要實時查看全局統(tǒng)計的信息界面，以便于快速掌控全局狀態(tài)；第二類用于顯示數(shù)據(jù)庫存儲的過程數(shù)據(jù)，提供查詢、過濾、導出等功能；第三類用于顯示實時變化的過程趨勢，便于追蹤生產(chǎn)過程中的變化，實現(xiàn)生產(chǎn)過程質(zhì)量的穩(wěn)定性分析。

⑶在線質(zhì)量分析，人工目視只能掌控38 條實時過程數(shù)據(jù)(圖1)，數(shù)據(jù)量小且很難從中獲取有價值的信息。

制定方案

針對調(diào)查發(fā)現(xiàn)的四項業(yè)務痛點進行了專題研究討論，最終制定出以下四個對策應對以上技術(shù)難關(guān)。

梁怡教授和韓強教授都任職于北京聯(lián)合大學海外中國學研究中心，長期致力于國外中國學研究成果的追蹤和評析。梁怡教授的相關(guān)研究成果包括：《國外馬克思主義中國化研究評析》(2012)、《海外中國學研究中的理論和方法》(2013)、《國外中國特色社會主義研究情況評析》(2014)等，韓強教授的相關(guān)研究成果有《海外中共黨建研究的幾個問題》(2013)、《國內(nèi)學者如何認識海外開展的中國共產(chǎn)黨研究述評》(2016)等。關(guān)于中國共產(chǎn)黨和中國特色社會主義的研究，是新漢學的重要內(nèi)容，因此追蹤與評介新漢學中的相關(guān)研究成果，也成為國內(nèi)政治學界對新漢學進行梳理評介最主要的切入口。

⑶數(shù)據(jù)存檔：利用數(shù)據(jù)庫的強大功能將數(shù)據(jù)進行分段存儲，以月為單位建立分段，去除不必要的空數(shù)據(jù)占位以節(jié)約更多的存儲空間。在滿足需要的情況下盡可能降低刷新頻次，以提高計算機的響應速度。

⑴框架搭建：利用中控臺閑置的PPMS 服務器作為數(shù)據(jù)管理服務器開發(fā)應用，搜尋關(guān)于質(zhì)量的工藝參數(shù)進行匯總，查找數(shù)據(jù)來源，分類匯總整理出PLC數(shù)據(jù)、BECKHOFF 數(shù)據(jù)、MWCC 數(shù)據(jù)。根據(jù)使用頻次分為連續(xù)變化過程數(shù)據(jù)、存檔數(shù)據(jù)、實時展示數(shù)據(jù)三大類。

⑵數(shù)據(jù)采集：PLC 數(shù)據(jù)可以通過成熟的通訊協(xié)議直接讀取采集，但受技術(shù)封鎖的BECKHOFF 數(shù)據(jù)采集屬實是一種技術(shù)挑戰(zhàn)，通過項目文件的逐一分解，在上位機中找到關(guān)鍵數(shù)據(jù)的隱藏目錄，通過計算機脈沖觸發(fā)器+KepSever+Office+Wincc 四個平臺工具成功獲取數(shù)據(jù)。

⑷無法保證當前即將生產(chǎn)的數(shù)據(jù)是否和以前數(shù)據(jù)一致，是否被修改過，缺少換模后數(shù)據(jù)一致性校驗方案。

網(wǎng)絡課堂的課程選擇也可以不局限于學生本專業(yè)的專業(yè)選修課，特別是需要在課堂內(nèi)容中引進國學、音樂、科技方面的課程，使學生在學習理論的同時進行深層的知識拓展，在知識拓展的過程中擁有高方向的個人視野。

移動功能拓展

為了更方便地查看和管理數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)場已有的移動辦公網(wǎng)絡技術(shù)(圖3)，橋接至現(xiàn)場服務器，通過監(jiān)控界面的網(wǎng)絡發(fā)布實現(xiàn)在同一辦公網(wǎng)絡內(nèi)數(shù)據(jù)共享，通過已經(jīng)分配的網(wǎng)絡權(quán)限，利用瀏覽器即可實現(xiàn)登錄，根據(jù)各區(qū)域的應用只能查看所分配的相應界面，可以導出數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，實現(xiàn)線下電子存檔或線下分析數(shù)據(jù)，若沒有最高權(quán)限的允許則只能查看，不能修改任何數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的安全全局管理，保證了數(shù)據(jù)被誤改的可能。

成果輸出

記錄生產(chǎn)設(shè)定參數(shù)，批次自動記錄，變更自動記錄提醒，保障工序質(zhì)量設(shè)定參數(shù)穩(wěn)定，重點模具生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采樣記錄，監(jiān)控與保障生產(chǎn)過程模具實際表現(xiàn)。全自動采集1 秒完成，共計節(jié)約60 工時/年，并實現(xiàn)了數(shù)據(jù)無紙化長期保存。過程數(shù)據(jù)收集總量從以前人工手抄38 條提升至982 條，實現(xiàn)數(shù)據(jù)100%記錄。通過程序的開發(fā)，制定了線上線下數(shù)據(jù)一致性校驗方案，規(guī)避了數(shù)據(jù)誤改的安全風險。通過數(shù)字化手段，成功實現(xiàn)沖壓過程質(zhì)量的實時掌控和變化點的追溯。沖壓生產(chǎn)管理數(shù)字化系統(tǒng)見圖4。

結(jié)束語

今后，我們還將結(jié)合設(shè)備動態(tài)檢測做進一步研究，如何將質(zhì)量數(shù)據(jù)與動態(tài)控制相結(jié)合，實現(xiàn)對質(zhì)量變化原因精確鎖定，對突然變化的異常數(shù)據(jù)做出智能提醒或決策性邏輯判斷，對趨勢數(shù)據(jù)分析做出智能展示，以更大程度提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。