信息化技術在空調控制器上的應用

陳曉武 孫志敬

（1.珠海格力電器股份有限公司 珠海 519000；2.廣州民航職業(yè)技術學院 廣州 510030）

前言

空調屬于消費型電子產品，面向的用戶群體廣，應用場景寬，空調產品的制造企業(yè)，為占領市場份額，迎合消費者的多樣化需求，不斷更新產品功能，研發(fā)出功能各異的產品。但是產品的多樣化，給企業(yè)的研發(fā)、生產、售后等各個環(huán)節(jié)帶來沉重的負擔，研發(fā)部門忙于維護各種差異化產品；生產單位疲于應對不停切換的產品；售后人員忙于各種備件的儲備。

電路主板是空調產品的核心部件之一，作為空調的大腦，控制空調各個部件的相應動作，實現(xiàn)產品的功能?？照{主板由硬件電路和軟件程序集合組成。在空調主板的通用化進程中，一般采用通用硬件搭配差異化軟件的方式實現(xiàn)。在主板上增加額外的硬件信息輸入電路，通過軟件檢測識別硬件電路傳遞的信息。軟件根據(jù)定義關系，通過硬件輸入的信息調取差異化的參數(shù)及運行邏輯，在通用的硬件平臺上實現(xiàn)功能或性能的差異化，從而實現(xiàn)產品的多樣化[1]。

我們以空調主板上的跳線帽電路為例。跳線帽電路為5路電平輸入電路，通過5路高低電平的變化的組合可以傳輸32種不同狀態(tài)。每一種狀態(tài)關聯(lián)一組差異化的數(shù)據(jù)，32種狀態(tài)，在同一個硬件平臺上可實現(xiàn)32種差異化產品。一個年產3 000萬臺空調企業(yè)，如果一個主板上用一個跳線帽電路，投入的物料成本約1 500萬元每年。在生產制造過程中，增加物料會產生各過程質量問題，如來料錯誤、生產混料、安裝不良等等。企業(yè)采用各種預防及改善措施仍不能杜絕，只能依靠檢測手段，找出不良品。給生產帶外額外的風險及損失。增加硬件電路的方式，不僅增加物料成本，還增加采購、制造成本，同時還產生質量風險。

因此，我們亟需一種解決產品功能多樣化、生產制造通用化的技術手段，降低成本投入，提高生產工藝質量一致性。

1 產品特征屬性

在空調主板硬件通用平臺上，我們將導致產品差異化的參數(shù)及控制邏輯，統(tǒng)一稱作該產品的特征屬性[2]。家用空調常用的特征屬性有：制冷量、光敏系數(shù)、導風機構類型等等。一個特征屬性有多個值，多個特征屬性排列組成多種組合，每種組合產生一個新的空調產品。對于商用訂單型的硬件通用平臺，其特征屬性比較多，相應的在這種型號的空調主板上就會存在很多個硬件輸入信息電路。

2 產品特征屬性的數(shù)據(jù)流

產品的特征屬性形成并在其全過程流通的本質為數(shù)據(jù)流，貫通在產品的整個生命周期。我們把產品的生命周期狹義的分為兩段，前半段為生產制造周期，后半段為流通售后周期，這兩段一般是斷開，脫節(jié)的，我們通過將產品特征屬性形成的相關數(shù)據(jù)流錄入及存儲到系統(tǒng)中，實現(xiàn)產品特征數(shù)據(jù)全過程的調用更新[3]，即可完成全流程的數(shù)據(jù)流通。

空調主板的大腦采用微處理器（簡稱MCU）。MCU內置存儲器Flash或者EEPROM，自帶存儲特性，可用于存儲數(shù)據(jù)。空調主板上設計有通用的通訊接口或者紅外接收器，用于進行數(shù)據(jù)交換[4]。空調產品有滿足了數(shù)據(jù)存儲及錄入的特性，設計一套產品全生命周期數(shù)據(jù)錄入及流通的信息化平臺，通過數(shù)據(jù)流替代硬件輸入電路，即可實現(xiàn)硬件通用平臺的差異化。

空調產品特征屬性的數(shù)據(jù)流主要由三部分組成[5]：產品設計時產生特征屬性數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)庫；產品制造時，從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)流，對產品進行數(shù)據(jù)錄入；產品售后時，從數(shù)據(jù)庫獲取數(shù)據(jù)流，對產品進行數(shù)據(jù)錄入，如圖1所示。

圖1 產品特征屬性的數(shù)據(jù)流

3 特征屬性數(shù)據(jù)流設計與應用

我們仍以引言中空調主板的跳線帽電路為例，深入分析依托數(shù)據(jù)在產品生命周期的流通，實現(xiàn)產品特征屬性的傳遞，實現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)替代實體硬件電路。

3.1 硬件錄入特征屬性

空調企業(yè)常用的硬件傳遞特征屬性的方式有：跳線帽電路、拔碼開關電路等，如圖2和圖3所示。這種方式在信息化技術不完善的情況下，能簡單可靠地在產品的整個生命周期傳遞特征屬性，實現(xiàn)通用化。

圖2 跳線帽電路

圖3 拔碼開關電路

但是這種方式，在實際應用中會存在問題，以跳線帽電路為例，該電路使用的物料包括針座、電阻、跳線帽，在生產過程中，需增加電阻的SMT、手工插針座、手工裝跳線帽，三道工序，需要2個工位，用時共6.3 s，如圖4所示，并且來料和安裝容易出錯。

圖4 跳線帽電路的生產工序

硬件電路需要投入額外成本，容易產生質量異常，也占用大量的硬件資源而傳遞的信息量卻極少。這類硬件電路的存在，只是為了傳遞產品的特征屬性，并不能增加產品的附加值。

在信息化技術快速發(fā)展的過程中，我們可以采用定義特征屬性形成的數(shù)據(jù)流作為虛擬跳線帽，替代硬件跳線帽電路的作用。

3.2 產品數(shù)據(jù)流

產品設計是數(shù)據(jù)的源頭，良好的設計將給生產及售后帶來便利。一方面，要解決特征數(shù)據(jù)的錄入及存儲邏輯，另一方面，建立實時高效的數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)快速可靠傳輸。

在開發(fā)過程中，首先對主控微處理器的MCU的Flash空間進行劃分，分配一部分空間用于存儲機型的特征屬性數(shù)據(jù)[6]。主板通過通訊接口或者紅外接收器，接收特征屬性數(shù)據(jù)，并寫入Flash的數(shù)據(jù)區(qū)，如圖5。在虛擬跳線帽的應用及設計過程中，需要設定各種常見異常事件處理的邏輯及建立新舊制品的兼容性機制。

圖5 Flash空間分區(qū)

在空調研發(fā)設計過程中，我們引入虛擬跳線帽作為生產物料。在程序設計開發(fā)時，將虛擬跳線帽的數(shù)值與產品的特征屬性組進行關聯(lián)，在數(shù)據(jù)區(qū)寫入特征屬性數(shù)據(jù)，軟件按照數(shù)據(jù)運行，成為不同的產品。虛擬跳線帽作為一個生產物料，具備實現(xiàn)跳線帽的屬性，作為一個部件，寫入產品的生產BOM表中。

對于虛擬跳線帽生產與產品型號關聯(lián)的數(shù)據(jù)，需根據(jù)生產企業(yè)信息化平臺制定適宜的策略。在設計和生產過程中，生產時可直接從信息化技術平臺中調用某型號空調主板的BOM表，獲取最新的數(shù)據(jù)流。而售后服務發(fā)生在企業(yè)外部，一般做法從BOM表取出產品與虛擬物料的關聯(lián)數(shù)據(jù)，生產新的數(shù)據(jù)庫，供售后平臺調取[7]。

3.3 生產數(shù)據(jù)流

空調制造過程，由部件生產及部件組裝組成。主板作為一個通用部件，倘若在電子裝配工廠生產時，輸入機型的特征數(shù)據(jù)，它將變成一個專用部件[8]。因此需在總裝車間裝配特定機型時輸入特征數(shù)據(jù)。

總裝生產過程中，在運轉測工序中，測試系統(tǒng)會給產品供電進行通訊，滿足錄入特征屬性的條件。在啟動生產測試前，運轉測試系統(tǒng)通過產品條碼，獲取到空調機型信息，自動的從ERP系統(tǒng)中調取特征屬性數(shù)據(jù)[9]。通過測試設備與空調的通訊連接，傳輸特征屬性數(shù)據(jù)給主板的MCU，再由MCU把數(shù)據(jù)寫入到Flash的特征數(shù)據(jù)區(qū)，最后測試系統(tǒng)記錄燒錄結果，并上傳到信息化平臺，生成燒錄信息數(shù)據(jù)庫，以便進行質量追溯，如圖6所示。特征屬性數(shù)據(jù)錄入后，執(zhí)行運行測試時再對錄入的特征數(shù)據(jù)進行校驗[10]。至始完成虛擬跳線帽的屬性數(shù)據(jù)的生產過程。

圖6 生產數(shù)據(jù)流的形成

3.4 售后數(shù)據(jù)流

產品售出之后，主板沒錄入機型特征屬性數(shù)據(jù)前，是一個通用部件，不具備特定機型的功能[11]。發(fā)生更換主板這類售后問題時，要解決特征屬性數(shù)據(jù)錄入這個難題。生產制造過程的特征數(shù)據(jù)錄入是在特定的場所集中由一部分專業(yè)人員通過自動化手段實現(xiàn)。而售后要面臨更多的困難，產品的安裝場所范圍廣、售后人員的技能參差不齊等等。

針對售后的復雜情況，需根據(jù)現(xiàn)有企業(yè)的售后服務體系、產品應用場所、機型種類等制定適宜的方法。

圖7所示是企業(yè)內銷空調售后數(shù)據(jù)流示意圖。售后人員錄入維修信息，系統(tǒng)會根據(jù)客戶的產品信息，自動從服務器獲特征屬性數(shù)據(jù)[12]，并在軟件上指導售后人員通過遙控器、手操器、專用維護工具等設備，輸入特征屬性數(shù)據(jù)。

圖7 售后數(shù)據(jù)流

具體到實際應用，需要考慮到各種異常的事件的處理機制，如網(wǎng)絡異常、無法獲取機型信息等等。需要產品設計及售后系統(tǒng)全面協(xié)助，才能實現(xiàn)客戶滿意的售后服務。虛擬物料應用的成敗取決于能否解決售后問題。

4 總結

利用產品的特征屬性數(shù)據(jù)替代實體的生產物料，在空調產品的全生命周期上的應用，給企業(yè)帶來的巨大效益。在虛擬跳線帽的特征屬性的設計與應用過程中，不但杜絕硬件跳線帽電路使用過程中存在的質量問題和異常情況，也使空調企業(yè)每年節(jié)約物料成本1 500萬元，每臺空調減少了3道工序2個工位，節(jié)約6.3 s的時間，提高了產品生產效率，保證了工藝質量一致性。

利用硬件電路實現(xiàn)數(shù)字IO擴展,具有便利和低成本的優(yōu)勢。在傳統(tǒng)制造企業(yè)快步實現(xiàn)信息化技術的廣泛應用也迫在眉睫，產品設計、生產、售后的全過程中，數(shù)據(jù)的深度耦合將會應用于更多的場景，實現(xiàn)降低產品成本、提高產品質量、優(yōu)化銷售流程、提高用戶滿意度等的必要手段。