鐵路客車制動(dòng)閥信息化檢修系統(tǒng)的研制

曹曉明,吳澤霖,劉海艷

(中車青島四方車輛研究所有限公司 智能裝備事業(yè)部,山東 青島 266031)

制動(dòng)閥作為鐵路客車制動(dòng)系統(tǒng)中的核心部件,其檢修具有潔凈、高效和可靠等要求,體現(xiàn)著客車檢修水平的高低,每個(gè)車輛段都十分重視。目前,檢修工藝和手段相對(duì)落后,檢修過(guò)程和質(zhì)量控制不夠精細(xì),檢修履歷不全,信息追溯困難,現(xiàn)場(chǎng)與上層管理脫節(jié),缺少可視化引導(dǎo)、精細(xì)化規(guī)范、電子化記錄和網(wǎng)絡(luò)化管理,信息化程度較低。

鐵路客車制動(dòng)閥信息化檢修系統(tǒng)應(yīng)融合RFID 識(shí)別、條碼識(shí)別、人員識(shí)別、設(shè)備物聯(lián)、智能扭矩、可視化和軟件等技術(shù),實(shí)現(xiàn)制動(dòng)閥的分解、檢修、組裝和試驗(yàn)等檢修過(guò)程的信息化管控,對(duì)關(guān)鍵工序進(jìn)行精確控制,過(guò)程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄,實(shí)現(xiàn)檢修過(guò)程“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”各要素的科學(xué)管理和有效銜接,形成檢修電子履歷,實(shí)現(xiàn)檢修生產(chǎn)和管理的信息化[1]。

1 系統(tǒng)介紹

客車制動(dòng)閥檢修系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)邏輯分為分解區(qū)、清洗區(qū)、研磨區(qū)、組裝區(qū)和試驗(yàn)區(qū)五部分(圖1)。制動(dòng)閥置于托盤內(nèi)在產(chǎn)線上依次流轉(zhuǎn)。

圖1 客車制動(dòng)閥檢修系統(tǒng)分區(qū)

(1) 分解區(qū)進(jìn)行制動(dòng)閥分解作業(yè),配備分解工作臺(tái)、讀卡器和手持終端等。員工開工打卡,記錄開工信息,通過(guò)手持終端對(duì)制動(dòng)閥進(jìn)行登記認(rèn)證,將閥號(hào)和托盤號(hào)關(guān)聯(lián)。

(2) 清洗區(qū)進(jìn)行制動(dòng)閥清洗作業(yè),清洗設(shè)備為全自動(dòng)超聲波清洗機(jī),制動(dòng)閥借助托盤依次從清洗機(jī)的入口處進(jìn)入清洗機(jī),進(jìn)行鼓泡、粗洗、精洗、漂洗和烘干作業(yè)。

(3) 研磨區(qū)進(jìn)行制動(dòng)閥的滑閥和滑閥座的研磨作業(yè)。研磨后,采用通路吹掃設(shè)備對(duì)閥內(nèi)部通路進(jìn)行吹掃,有效清洗和吹掃殘留在孔路暗道內(nèi)的積液、雜物和粉末等,提高制動(dòng)閥的檢修工藝水平和質(zhì)量。

(4) 進(jìn)入組裝區(qū)前,通過(guò)固定工位安裝的工業(yè)相機(jī)對(duì)制動(dòng)閥進(jìn)行拍照和記錄[2]。組裝過(guò)程中,工位觸控一體機(jī)實(shí)時(shí)顯示組裝工藝、圖片或視頻以指導(dǎo)組裝作業(yè)。

(5) 組裝質(zhì)檢完畢,制動(dòng)閥流轉(zhuǎn)至試驗(yàn)區(qū)。試驗(yàn)設(shè)備通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)接入信息化系統(tǒng),試驗(yàn)完畢,試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果自動(dòng)上傳系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)和展示。

2 信息化建設(shè)

2.1 RFID識(shí)別

在傳輸流水線上進(jìn)行電子標(biāo)簽建設(shè),對(duì)托盤進(jìn)行唯一編碼[3]。托盤側(cè)面和底面各設(shè)置電子標(biāo)簽一枚(圖2),側(cè)面可以方便手持終端進(jìn)行手動(dòng)掃碼,底面標(biāo)簽通過(guò)RFID 讀寫器自動(dòng)進(jìn)行信息讀取。

圖2 RFID標(biāo)簽安裝位置

2.2 人員識(shí)別

系統(tǒng)能夠?qū)z修人員進(jìn)行識(shí)別、記錄和分析。工作臺(tái)、試驗(yàn)臺(tái)和工位機(jī)等能夠識(shí)別員工卡,對(duì)作業(yè)人員、登錄時(shí)間和作業(yè)時(shí)間等信息進(jìn)行記錄、分析和展現(xiàn)(圖3)。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)人員識(shí)別方式

2.3 智能扭矩

智能組裝工作臺(tái)配備有線和無(wú)線兩種智能扭矩扳手(圖4)。系統(tǒng)能夠通過(guò)使用套筒選擇器切換緊固程序,下達(dá)不同的扭矩參數(shù),扭矩結(jié)果會(huì)自動(dòng)回傳系統(tǒng)進(jìn)行記錄,實(shí)現(xiàn)有效防錯(cuò)和追溯。

圖4 智能扭矩扳手

2.4 設(shè)備物聯(lián)

通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)編號(hào)和參數(shù)自動(dòng)下傳、數(shù)據(jù)和結(jié)果自動(dòng)上傳和記錄等功能,能夠?qū)崿F(xiàn)試驗(yàn)人員、試驗(yàn)狀態(tài)等的統(tǒng)計(jì)、分析和展示。

2.5 條碼識(shí)別

對(duì)彈簧物料盒進(jìn)行條碼建設(shè),具體方式見圖5。彈簧試驗(yàn)時(shí),通過(guò)掃碼槍掃描對(duì)應(yīng)的物料盒,試驗(yàn)數(shù)據(jù)信息自動(dòng)關(guān)聯(lián)條碼。檢修組裝時(shí),掃描對(duì)應(yīng)的條碼,制動(dòng)閥和彈簧數(shù)據(jù)信息自動(dòng)關(guān)聯(lián)。

圖5 掃碼槍及帶條碼彈簧物料盒

2.6 可視化建設(shè)

檢修線設(shè)置展示大屏,能夠展現(xiàn)檢修生產(chǎn)狀態(tài),如任務(wù)量、完成率、工位生產(chǎn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)等,還可以展示生產(chǎn)工藝文件和視頻[4]。

2.7 檢修履歷建設(shè)

通過(guò)信息化建設(shè),能夠生成制動(dòng)閥檢修電子履歷,包括各工序操作人員、檢修時(shí)間、完成情況、具體的過(guò)程數(shù)據(jù)、扭矩記錄和照片等。

3 軟件建設(shè)

系統(tǒng)軟件基于C/S+B/S構(gòu)建管理平臺(tái)[5],工位端采用C/S架構(gòu),管理部分采用B/S架構(gòu),滿足性能、維護(hù)以及使用的便利性。系統(tǒng)采用三層業(yè)務(wù)架構(gòu),分為業(yè)務(wù)平臺(tái)層、產(chǎn)線管理層和控制層(圖6)。平臺(tái)層主要負(fù)責(zé)基礎(chǔ)信息、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)管理的維護(hù)等功能;產(chǎn)線管理層獲取上層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和配置信息,下發(fā)控制層和上傳數(shù)據(jù)給平臺(tái)層;控制層負(fù)責(zé)對(duì)接工位設(shè)備,如讀卡器、掃碼槍、PLC 等基礎(chǔ)硬件,實(shí)現(xiàn)底層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和具體的檢修業(yè)務(wù)。三層業(yè)務(wù)架構(gòu)明確,責(zé)任清楚,具備極高的可用性和穩(wěn)定性。

圖6 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)環(huán)境為mysql 8.0;管理后臺(tái)采用asp.net開發(fā)框架,開發(fā)工具為Vs2017。圖7為系統(tǒng)軟件界面。

圖7 系統(tǒng)軟件界面

工位機(jī)端軟件采用wpf運(yùn)行環(huán)境,開發(fā)工具為Vs2017。圖8為工位機(jī)前端界面。

圖8 工位機(jī)前端界面

系統(tǒng)展示前端采用vue開發(fā)框架,開發(fā)工具為vscode。圖9為系統(tǒng)展示前端界面。

圖9 系統(tǒng)展示前端界面

手持終端采用html 5 混合開發(fā),開發(fā)工具為vscode和android studio。圖10為手持終端界面。

圖10 手持終端界面

4 結(jié)束語(yǔ)

鐵路客車制動(dòng)閥信息化檢修系統(tǒng)結(jié)合車輛段實(shí)際檢修工藝,優(yōu)化系統(tǒng)布局,對(duì)檢修過(guò)程進(jìn)行了信息化軟硬件建設(shè),實(shí)現(xiàn)了檢修過(guò)程的作業(yè)管控、可視引導(dǎo)和電子記錄,形成檢修電子履歷,實(shí)現(xiàn)了檢修過(guò)程透明化、信息化和全檢修數(shù)據(jù)的可追溯,提高了檢修效率和檢修質(zhì)量。