墻壁開關確認檢驗數(shù)字化系統(tǒng)設計與應用

劉兵仁 余林茂 程昆鵬 何 曉 劉俊芳 莫盛東

（公牛集團股份限公司 寧波 315300）

引言

家用電器產(chǎn)業(yè)是浙江省及寧波市的支柱產(chǎn)業(yè)之一。浙江省寧波市正在布局多個新興產(chǎn)業(yè)，其中家用電器產(chǎn)業(yè)已邁進五百億級水平，正在向千億級沖刺。支持和發(fā)展家用電器產(chǎn)業(yè)，推動產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展勢在必行。楊帆等采用ESP8266為控制核心，目的是設計出基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧家居遠程控制系統(tǒng)，通過對信息的處理控制各模塊完成任務。客戶采用該系統(tǒng)后，能通過智能手機WiFi模塊連接遠程因特網(wǎng)云服務器來對客戶端進行操控[1]。方許丹介紹了一種羅德與施瓦茨示波器的計算機遠程控制與應用軟件設計方法。該方法基于LabVIEW開發(fā)平臺，與示波器進行通信，可對示波器進行遠程控制，并讀取波形數(shù)據(jù)用于分析。遠程控制示波器的實現(xiàn)效果與常規(guī)操作效果一致,波形數(shù)據(jù)與分析結(jié)果同步顯示，應用效果良好[2]。王元勝等以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為核心的數(shù)字化技術是當前經(jīng)濟社會發(fā)展的重要推動力，其本質(zhì)是利用信息技術改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，通過數(shù)據(jù)化、在線化業(yè)務，實現(xiàn)用數(shù)據(jù)生產(chǎn)、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決策目標[3]。

基于目前國內(nèi)外專家對于對于產(chǎn)線升級和產(chǎn)品檢驗的相關研究較少。因此，本文針對墻壁開關確認檢驗數(shù)字化系統(tǒng)的研究，旨在推動家電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的產(chǎn)線升級建設，為地區(qū)家用電器產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展增添助力。家電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺能夠有效推動家用電器相關企業(yè)應用和發(fā)展，帶動基于智能家居系統(tǒng)等相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，拉動浙江省的經(jīng)濟增長，加速前灣新區(qū)家用電器等高端制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提高企業(yè)市場競爭力及占有率，經(jīng)濟效益非?？捎^。

1 系統(tǒng)總體方案設計

智能制造是通過信息物理系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、端對端等技術與各類應用軟件（企業(yè)資源計劃系統(tǒng)、供應鏈管理和產(chǎn)品生命周期管理等），將生產(chǎn)中的供應、制造、銷售等數(shù)據(jù)連續(xù)貫通，建立一種高度靈活、柔性化的產(chǎn)品生產(chǎn)與服務模式，從而實現(xiàn)車間生產(chǎn)流程的縱向集成以及制造業(yè)價值網(wǎng)絡的橫向集成。通過工業(yè)產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，實現(xiàn)各服務動態(tài)協(xié)同聯(lián)動及決策優(yōu)化。數(shù)字化即是在智能制造的基礎上，將工業(yè)產(chǎn)品中設計、生產(chǎn)、檢測、認證、流通和運行等各個環(huán)節(jié)中相關數(shù)據(jù)共用互通。

工業(yè)產(chǎn)品全生命周期中的數(shù)據(jù)涉及生產(chǎn)、檢測和監(jiān)管等多個流程和參與方。除了在企業(yè)內(nèi)部實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)品設計、制造和檢測數(shù)據(jù)的采集和流通，還需在生產(chǎn)過程和系統(tǒng)數(shù)字化基礎上，實現(xiàn)跨主體之間的協(xié)同，比如企業(yè)與其供應鏈企業(yè)，企業(yè)上鏈后以區(qū)塊鏈技術重構(gòu)供應鏈系統(tǒng)，并在此基礎上實現(xiàn)供應鏈協(xié)同、產(chǎn)業(yè)配置高效；比如企業(yè)與第三方監(jiān)管部門，運行在邊緣網(wǎng)關的APP第一次使用前須由第三方機構(gòu)確認后，方可從云端直接下發(fā)到邊緣網(wǎng)關上。通過區(qū)塊鏈等技術將不同主體之間的生產(chǎn)能力進行靈活分配,實現(xiàn)“標準+過程+結(jié)果+檢測”的各參與方之間的互信，使得整個產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同智能化。

聯(lián)合其他企業(yè)和第三方權(quán)威檢測機構(gòu)對企業(yè)檢測產(chǎn)線進行數(shù)字化改造，實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)自動采集、傳輸和存儲，應用數(shù)據(jù)加密技術和區(qū)塊鏈技術，排除檢測人員篡改、編造檢測數(shù)據(jù)的可能；提高產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效率，通過企業(yè)內(nèi)跨部門、產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)數(shù)據(jù)整合共享，實時匯總、智能分析產(chǎn)品生產(chǎn)計劃和各個產(chǎn)線的運行情況，實現(xiàn)上下游產(chǎn)業(yè)鏈同步；生產(chǎn)數(shù)據(jù)利用，積累企業(yè)真實制造能力數(shù)據(jù)，進行運行監(jiān)測分析，為精準制定決策提供大數(shù)據(jù)支撐。具體來講，在數(shù)據(jù)真實度方面，建設采集、傳輸、存儲、應用、專業(yè)設備、通用設備等6個基礎模塊；在產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同方面，建設訂單管理、生產(chǎn)計劃管理、采購管理、制造管理、檢測管理、裝配管理、裝箱管理、銷售管理、運輸管理、庫存管理、設備運行狀態(tài)管理等11個基礎模塊等。

墻壁開關可信數(shù)字化系統(tǒng)，針對于抽檢方式，由MES系統(tǒng)下發(fā)給實驗室，由實驗室填寫抽檢信息直接由產(chǎn)線上獲取抽檢產(chǎn)品的信息，逐步向需求方反饋，抽檢流程如圖1所示。

2 系統(tǒng)軟硬件設計

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設計

利用阿里云提供的底層區(qū)塊鏈服務（區(qū)塊鏈中臺和物聯(lián)網(wǎng)中臺設施），開發(fā)網(wǎng)關APP，實現(xiàn)邊緣設備數(shù)據(jù)同步到平臺，并能接收平臺下發(fā)的指令進行控制設備；實現(xiàn)在不同產(chǎn)線、不同工位和實驗室的檢測流程的規(guī)范化約束；開發(fā)檢測設備接口程序，實現(xiàn)在特定工位對面板身份標識與檢測數(shù)據(jù)綁定，并和系統(tǒng)后臺讀寫交互，如圖2所示。

根據(jù)接口協(xié)議實現(xiàn)不同系統(tǒng)的集成，充分利用企業(yè)現(xiàn)有的其他數(shù)字化系統(tǒng)，將檢測數(shù)據(jù)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)打通，基于云行業(yè)平臺的數(shù)據(jù)中心底座搭建數(shù)據(jù)庫，根據(jù)主數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)的定義，提供企業(yè)業(yè)務人員的對業(yè)務主數(shù)據(jù)管理功能，并提供給多方應用采用標準統(tǒng)一的方式使用主數(shù)據(jù)；開發(fā)溯源和監(jiān)管APP，建立生產(chǎn)過程的質(zhì)量追蹤體系，為半成品和成品建立批次或者單體的生產(chǎn)譜系圖，當出現(xiàn)原料、半成品和產(chǎn)品缺陷時能防止缺陷擴散并快速準確定位問題。

系統(tǒng)采用的平臺支持云內(nèi)容安全服務自動審查調(diào)用參數(shù)信息，避免違法違規(guī)信息上鏈；數(shù)據(jù)中心提供工廠統(tǒng)一的報警、消息通知，采用郵件推動和站內(nèi)推動的方式將消息準確及時地推動給指定人員；數(shù)據(jù)接入的設備實施設備認證機制，設備連接平臺之前必須進行認證，一機一密。每個物理設備都要在平臺上注冊生成設備身份認證，并將設備身份認證燒錄到物理設備，認證連接物聯(lián)網(wǎng)平臺，保證數(shù)據(jù)的傳輸；數(shù)據(jù)上鏈之前，會進行清洗，脫敏，保證敏感數(shù)據(jù)的安全性。

2.2 墻壁開關產(chǎn)線數(shù)字化設計

墻壁開關產(chǎn)線數(shù)字化設計，主要包括：面板打碼、實驗室抽樣檢測、消費者溯源APP。如圖3是數(shù)字化改造的整體技術路線圖，從面板打碼和隨機抽樣檢測、樣品在實驗的檢測和產(chǎn)品測試到消費者溯源，整個過程的產(chǎn)品都有相應的身份標識，抽檢的結(jié)果和隨機抽檢的設備都與企業(yè)的MES等第三方系統(tǒng)打通，能夠保證檢測產(chǎn)品的隨機性和唯一性。

如圖4所示，在墻壁開關產(chǎn)線，面板樣品添加標簽，同時在視頻監(jiān)視檢測行為的前提下，獲得面板的檢測數(shù)據(jù)，經(jīng)過加密的檢測數(shù)據(jù)通過服務器上傳至數(shù)據(jù)平臺。當樣品寄送到第三方實驗室時，根據(jù)抽樣產(chǎn)品的ID和批次等信息解密數(shù)據(jù)平臺的檢測數(shù)據(jù)，并出具檢測報告。

2.3 墻壁開關檢測

如圖5所示，為墻壁開關檢測流程，對于標有身份信息的面板開關，按照標準的檢測流程，在視頻監(jiān)視檢測行為的前提下，分別測量面板的溫升、壽命和電器綜合指標等情況，所有步驟獲得的檢測數(shù)據(jù)分別通過公有云上傳至數(shù)據(jù)服務平臺，與圖4類似，檢測數(shù)據(jù)能夠解密查詢。

2.4 墻壁開關溯源

對于墻壁開關，在制造標準下，從訂單信息、現(xiàn)場隨機抽檢、實驗室檢測、上傳3C檢測報告到銷售以及質(zhì)量評價的結(jié)果，消費者能夠通過產(chǎn)品身份標識信息溯源這些信息，如圖6所示。

3 系統(tǒng)調(diào)試

依照墻壁開關插座制造系統(tǒng)經(jīng)驗對其他產(chǎn)品線進行數(shù)字化改造升級，開發(fā)家電服務應用，逐步實現(xiàn)第三方檢測機構(gòu)產(chǎn)品質(zhì)量高效認證、消費者產(chǎn)品質(zhì)量在線追溯、產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)高效協(xié)同。

以墻壁開關產(chǎn)品為例，平臺提供主數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)管理功能，企業(yè)信息系統(tǒng)管理人員可以根據(jù)本企業(yè)具體情況對主數(shù)據(jù)進行擴展，定義具體的主數(shù)據(jù)的模型（數(shù)據(jù)字典）；建立生產(chǎn)過程的質(zhì)量追蹤體系，為半成品和成品建立批次或者單體的生產(chǎn)譜系圖，當出現(xiàn)原料、半成品和產(chǎn)品缺陷時能防止缺陷擴散并快速準確定位問題。預計產(chǎn)品不良率降低15 %以上。

墻壁開關智能化升級將有助于顯著提升綜合生產(chǎn)效率、降低運營成本、縮短產(chǎn)品研制周期、降低產(chǎn)品不良品率和提高客戶滿意度。產(chǎn)線的升級改造方案同樣適用于行業(yè)內(nèi)其他家電產(chǎn)品溯源和核心零部件的質(zhì)量檢測和溯源，帶動家用電器及相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為社會提供相應的就業(yè)崗位，促進經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定。對于繁榮當?shù)亟?jīng)濟具有十分重要的意義，經(jīng)濟效益、社會效益俱佳。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）為OEM/ODM 類的中小家用電器相關企業(yè)的發(fā)展注入活力，基于產(chǎn)品的數(shù)據(jù)溯源，有利于其他企業(yè)自有品牌的創(chuàng)建，進而促進企業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，優(yōu)化配置，提高效益；

2）企業(yè)的產(chǎn)線數(shù)據(jù)化升級后，為用戶提供性能更加優(yōu)異、性價比更高的產(chǎn)品，滿足家用電器現(xiàn)實需求同時，減少支出費用，提升用戶的體驗感和幸福指數(shù)；

3）將促進家用電器產(chǎn)業(yè)大腦建設，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，形成相關追溯標準，提升品牌聲譽。

4 結(jié)語

墻壁開關可信數(shù)字化系統(tǒng)應用后，通過平臺實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)互聯(lián)互認，提升實驗室的評價能力和產(chǎn)品質(zhì)量的公信力；通過質(zhì)量溯源，終端客戶能夠有效追溯產(chǎn)品過程質(zhì)量信息，減少供方來料檢驗項目，節(jié)省檢驗時間。部分工位能夠利用邊緣網(wǎng)關自動上傳檢測數(shù)據(jù)，替代大約1/4質(zhì)量檢驗人員，同時為智能制造產(chǎn)品提供自動化和高質(zhì)量的保證；預計生產(chǎn)效率提升20 %以上。

墻壁開關可信數(shù)字化系統(tǒng)建設將為地區(qū)電工及家用電器產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展增添助力，首先促進龍頭企業(yè)產(chǎn)品性能與競爭力，使公司擁有在技術上領先的核心產(chǎn)品，產(chǎn)生新的經(jīng)濟效益增長點，同時可以促進協(xié)作單位在智能家居、數(shù)字化制造、溯源平臺應用的發(fā)展，并可以在相關企業(yè)應用和發(fā)展，拉動我省的經(jīng)濟增長，加速前灣新區(qū)家用電器等高端制造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提高企業(yè)市場競爭力及占有率，經(jīng)濟效益將非?？捎^。