劉明舉

（中航金城南京機(jī)電液壓工程研究中心，江蘇 南京 211100）

目前，橡膠制品硫化生產(chǎn)中存在以下幾個(gè)難題，人工難以完成：（1）對(duì)于平板硫化機(jī)各層加熱板溫度和硫化壓力，沒有集中監(jiān)控和故障報(bào)警機(jī)制，一旦這些參數(shù)出現(xiàn)問題，操作工不能及時(shí)發(fā)覺或不愿停機(jī)排除故障，繼續(xù)生產(chǎn)，必將制造殘次品；（2）硫化時(shí)間由操作工自行設(shè)置，存在盲目性、隨機(jī)性和無法監(jiān)控等因素，將導(dǎo)致橡膠制品的硫化質(zhì)量不穩(wěn)定；（3）產(chǎn)品生產(chǎn)的硫化參數(shù)、硫化過程數(shù)據(jù)，目前是人工記錄，缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控，出了質(zhì)量問題回查原始記錄可信度不高[1]；（4）硫化車間有ERP和MS等信息化管理和辦公軟件，但信息化沒有延伸到機(jī)臺(tái)，機(jī)臺(tái)的作業(yè)管理仍依靠調(diào)度、班長、統(tǒng)計(jì)員等人分工下達(dá)、分析、統(tǒng)計(jì)，經(jīng)常發(fā)生漏工藝步驟、缺膠料、緊急變更生產(chǎn)指令等情況，生產(chǎn)浪費(fèi)嚴(yán)重。

為減少浪費(fèi)，保證硫化產(chǎn)品質(zhì)量，確保硫化過程可控并可追溯，研制包含生產(chǎn)計(jì)劃管理在內(nèi)的硫化過程監(jiān)控系統(tǒng)迫在眉睫[2]。本工作通過采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集管理，搭建了一個(gè)高效生產(chǎn)監(jiān)控平臺(tái)，在監(jiān)控平臺(tái)上結(jié)合MS和PDCA管理思想開發(fā)了一套橡膠硫化監(jiān)控管理系統(tǒng)。

1 研發(fā)目標(biāo)

在硫化機(jī)臺(tái)上安裝數(shù)據(jù)采集模塊，采集并記錄生產(chǎn)過程中的硫化三要素（溫度、時(shí)間、壓力），通過與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)比較自動(dòng)判斷生產(chǎn)出的產(chǎn)品品質(zhì)，制成硫化記錄卡片，并在后臺(tái)電腦上打印出來[3]。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的系統(tǒng)化管理，將訂單信息、物料信息、模具信息、工藝信息等作為數(shù)據(jù)庫，并與產(chǎn)品的硫化記錄關(guān)聯(lián)起來，統(tǒng)一成生產(chǎn)監(jiān)控的管理平臺(tái)，與生產(chǎn)相關(guān)的信息都通過這個(gè)管理平臺(tái)進(jìn)行操作，并通過不同的篩選條件對(duì)生產(chǎn)信息進(jìn)行查找、合并、統(tǒng)計(jì)分析，輸出相應(yīng)的表單。

2 硫化監(jiān)控管理系統(tǒng)的研發(fā)

2.1 硬件安裝

硫化機(jī)臺(tái)上統(tǒng)一安裝時(shí)間、溫度、壓力采集模塊和報(bào)警燈，并匯總到監(jiān)控機(jī)房，經(jīng)過整合布線系統(tǒng)建立一套高速、防電磁泄露的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)；各客戶端電腦需配備打印機(jī)。

2.2 軟件開發(fā)

采用美國微軟MS SQL 2000大型數(shù)據(jù)庫，沿用成熟的可視化面向?qū)ο蟮拈_發(fā)平臺(tái)，開發(fā)監(jiān)控服務(wù)程序和客戶端程序。

監(jiān)控服務(wù)程序?qū)α蚧瘷C(jī)臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集各硫化機(jī)臺(tái)的硫化時(shí)間、溫度和壓力數(shù)據(jù)，滾動(dòng)顯示最近完成的硫化記錄，異常情況分別用不同的顏色顯示。

客戶端程序則根據(jù)生產(chǎn)需要，涵蓋生產(chǎn)計(jì)劃、模具、膠料、工藝、機(jī)臺(tái)等管理內(nèi)容，對(duì)不同崗位的人員賦予相應(yīng)的權(quán)限，保證生產(chǎn)過程的每個(gè)環(huán)節(jié)都能在客戶端程序上處理完成，并將操作結(jié)果匯總到數(shù)據(jù)庫，方便對(duì)各種數(shù)據(jù)記錄的查詢及統(tǒng)計(jì)分析。

3 工作原理

3.1 數(shù)據(jù)采集

時(shí)間采集原理：對(duì)于有硫化狀態(tài)輸出機(jī)臺(tái)，在該輸出點(diǎn)上安裝一繼電器，通過開關(guān)量采集模塊采集繼電器的狀態(tài)，實(shí)時(shí)計(jì)算硫化時(shí)間；對(duì)于沒有硫化時(shí)間輸出點(diǎn)的機(jī)臺(tái)，通過采集高壓壓力表狀態(tài)來計(jì)時(shí)，也就是壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)系統(tǒng)開始計(jì)算硫化時(shí)間。

溫度采集原理：將機(jī)臺(tái)現(xiàn)有的溫度傳感器并聯(lián)到溫度模擬量采集模塊上，系統(tǒng)據(jù)此采集加熱板實(shí)時(shí)溫度。

壓力采集原理：在機(jī)臺(tái)主缸壓力管道上增加一個(gè)三通，接上壓力傳感器，壓力傳感器輸出4～ 20 mA電流，系統(tǒng)通過電壓模擬量采集模塊采集壓力傳感器的輸出，然后再將電壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為壓力 數(shù)據(jù)。

3.2 邏輯控制

系統(tǒng)通過相關(guān)的采集模塊采集各機(jī)臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，再與系統(tǒng)中設(shè)定的工藝標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對(duì)，當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的允許公差范圍作出判定，如果判定為不合格，則系統(tǒng)將通過開關(guān)輸出模塊輸出，點(diǎn)亮相應(yīng)機(jī)臺(tái)上的報(bào)警燈。

生產(chǎn)監(jiān)控原理如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)監(jiān)控原理

3.3 執(zhí)行過程

在生產(chǎn)監(jiān)控服務(wù)程序中，操作者在相應(yīng)的硫化機(jī)臺(tái)上選擇生產(chǎn)任務(wù)，并進(jìn)行生產(chǎn)，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，每隔一段時(shí)間采集一次溫度，硫化完成、壓力降為零時(shí)計(jì)時(shí)結(jié)束。在整個(gè)過程中，任何一個(gè)參數(shù)（時(shí)間、溫度、壓力）與標(biāo)準(zhǔn)值不符，系統(tǒng)都將對(duì)此模產(chǎn)品做不合格記錄，并點(diǎn)亮報(bào)警燈。

生產(chǎn)監(jiān)控服務(wù)程序界面見圖2。

圖2 生產(chǎn)監(jiān)控服務(wù)程序界面

4 實(shí)施效果

4.1 生產(chǎn)監(jiān)控

硫化溫度、時(shí)間和壓力由系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集、記錄，操作者可在后臺(tái)程序中打印出來，確保硫化記錄的真實(shí)有效性。

當(dāng)硫化參數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，機(jī)臺(tái)上的報(bào)警燈會(huì)點(diǎn)亮，便于操作者及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問題。

系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示各硫化機(jī)臺(tái)正在生產(chǎn)的產(chǎn)品情況，便于管理人員掌握生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。

4.2 基礎(chǔ)管理

監(jiān)控服務(wù)程序確保了生產(chǎn)記錄的真實(shí)性、可靠性，而客戶端程序（見圖3）將與生產(chǎn)相關(guān)的一些基礎(chǔ)管理都以數(shù)據(jù)庫的形式呈現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)信息化管理，主要包括以下幾方面的內(nèi)容。

圖3 客戶端程序界面

（1）模具管理，包括模具編號(hào)、存放位置、使用狀態(tài)和模腔數(shù)等。

（2）膠料管理，包括膠料入庫、出庫明細(xì)，膠料的合格證號(hào)，有效使用期限和復(fù)驗(yàn)前預(yù)警等。

（3）工藝管理，包括零件代號(hào)、名稱，膠料牌號(hào)，模具編號(hào)，硫化溫度、時(shí)間、壓力及工時(shí)系數(shù)等。另外，還有機(jī)臺(tái)管理、半成品管理、不同崗位的權(quán)限管理等。這些信息一方面可以作為獨(dú)立的子數(shù)據(jù)庫，又互相關(guān)聯(lián)，最終匯入生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫中，為信息收集、統(tǒng)計(jì)及工作量考核提供數(shù)據(jù) 支持。

4.3 排產(chǎn)流程

現(xiàn)階段排產(chǎn)流程如下：調(diào)度通過客戶端程序下達(dá)周計(jì)劃（P），形成周計(jì)劃庫?操作者接收實(shí)施（D），形成當(dāng)日生產(chǎn)動(dòng)態(tài)庫→兩個(gè)庫對(duì)比，結(jié)果推送到大顯示屏，形成調(diào)度檢查（C）→調(diào)度同步做出調(diào)整（A），直接推送到周計(jì)劃庫或者操作者當(dāng)日生產(chǎn)動(dòng)態(tài)庫。

在生產(chǎn)監(jiān)控程序的數(shù)據(jù)支持下，排產(chǎn)流程由原始的人工維持轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ば畔⒒S持，由最初的單向流程轉(zhuǎn)變?yōu)镻DCA閉環(huán)流程，增加了檢查和調(diào)整，配合車間內(nèi)的可視化管理（見圖4），大大提高了排產(chǎn)質(zhì)量和效率。

圖4 排產(chǎn)計(jì)劃的可視化管理界面

5 結(jié)語

本系統(tǒng)采用流行的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和PDCA閉環(huán)管理技術(shù)，使硫化車間的平板硫化機(jī)、人員、膠料、模具和工藝等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)信息化管理，搭建了制造物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的生產(chǎn)管理信息上傳下達(dá)，真正實(shí)現(xiàn)人與設(shè)備直接對(duì)話，全程監(jiān)控，提升質(zhì)量及執(zhí)行力。