编者按

针对商用车桥智能化生产的需要，公司投资建设了一条重卡桥壳柔性化生产线。主要介绍了生产线的关键技术，给出了现场可视化、网络化车间管控、数据采集分析管理、物流调度监控及数据联通5个主要创新点。

1序言

随着物联网、移动通信、互联网和数据自动采集技术的飞速发展，以及它们在汽车等多领域的广泛应用，人类社会所拥有的数据正成前所未有的“GBTBPBEBZBYBDBNB”跳跃级爆炸式增长。唯有采用一些支撑云环境的相关技术和数据立方等云处理软件，才能从这些海量数据中挖掘出有用信息并被快捷高效处理、释放出数据价值并被获知彼此间关联关系，才能推动和实现数据、技术、业务流程、组织结构四要素的互动创新与持续优化。也只有这样，汽车等产业才能实现创新发展、智能发展和绿色发展，保持与其发展战略相匹配的可持续竞争力，并不断满足用户日益增长的汽车个性化定制需求[1-3]。为此，公司拟建设一条桥壳柔性化生产线，其空间布局如图1所示。该生产线可满足两个以上品种/规格的共线生产，兼容MCY、MCA、MCP系列桥壳总成的加工和检测，解决工艺分散难题，提升桥壳加工质量。为顺应汽车行业智能化发展趋势，“基于MES对接的工业现场海量数据提取系统”应运而生。

图1　桥壳柔性化生产线空间布局

1、2—镗大孔及平面专机　3、5、8—FANUC M-900iB关节机器人　4—车镗两端面倒角专机　6—冲压桥壳中段　7、10—排气孔放油孔加工专机　9—CKJ6180数控卧式车床　11—WF252KQC双面带锯床　12—VMC1690立式加工中心

2关键技术

“基于MES对接的工业现场海量数据提取系统”基于Visual Studio环境，研发客户端的网络化车间管控系统，涉及程序主窗体、运行状态控件、任务信息控件、产量统计控件、报警信息控件以及用户设定控件等。它不仅在当前机床上采用在线实时测量，并对温度等环境因素进行物理补偿，而且将产品的全数检验从制造中分离为一个独立的工序，经SPC技术控制工序质量，另外还兼顾了多品种柔性化生产的产品切换、工装调整和程序调用等瓶颈点，以及生产工况、设备状态和产品尺寸等资源数据，实时分享到桥箱智造JMES，并可视化地呈现于各级管理者面前，以便管理者及时做出决策性反馈。

3主要创新点

“基于MES对接的工业现场海量数据提取系统”主要创新点有工业现场可视化，网络化车间管控系统，数据采集分析管理软件，自动化物流、调度及监控系统，工控机、CNC系统与PLC间数据互联互通，及JMES二次开发等。

3.1 工业现场可视化

将机床状态、产品尺寸、物料投入/产出、刀具寿命和工装夹具流转等多变信息，以数字化电信号的形式迅捷地实时传递至管理后台，设备运转、产品控制和器具调转均会图形化直观呈现于管理者面前。以太网线和Focas动态链接库提取/上传FANUC机床的主轴转速、X/Y/Z移动速率、负载率等；机外在线测量机逐件全项检测冲压桥壳的切削尺寸，自动修调CNC机床的刀具补偿参数并有效控制下一件产品尺寸；RFID动态定位工装夹具的流转信息，读写器及时反馈其在用/离机状态。

3.2 网络化车间管控系统

网络化车间管控系统可实时采集运行数据、状态数据和历史数据，完成数据库搭建，被采集的数据保存在数据库内，后续进行数据分析和报表生成。车间所有入网机床的运行台时数、故障报警均以管控系统为媒介上传至公司设备管理系统，为设备管理指标分析提供有效数据。完工产品的质量数据先是经由机外在线测量机提取，汇入管控系统内，形成图2所示刀具补偿数据后，反馈至CNC机床以调整进刀参数。上线、完工及不良品的数量经过标记刻打和条码识别后，实时汇入车间管控系统，并上传至JMES，供生产部门做出物料供应和产品调配决策。

图2　CNC机床在线刀具补偿数据

3.3 数据采集分析管理软件

图3所示的数据采集分析管理软件主要涉及产量统计、数据分析、设备状态实时监控和生产工件在线测量结果保存，并根据测量结果进行自动刀具补偿、生产工件的上下线时间及工序等数据存储。管理软件的导航栏包含主页面、能效分析、系统设置、手动测量、手动复检和手动完工。

图3　数据采集分析管理软件

3.4 自动化物流、调度及监控系统

建立桥壳生产线仿真模型，给出物流系统的优化方案。根据生产系统的物流规划及生产线的设备布局（见图4），在Flexsim软件中建立生产线的仿真模型，然后将预先设计的工艺流程与参数输入到仿真模型中。通过仿真可验证生产线布局是否合理，是否存在阻滞现象或闲置问题，预先发现生产节拍与物流系统的配合是否高效。一旦出现问题，则提前进行修正，优化设计，提高生产效率，降低直接组线风险。

图4　桥壳生产线设备布局

3.5 工控机、CNC系统与PLC间数据互联互通

通过设计连接以太网与机床数控系统的数据接口卡，将机床的工作状态、故障参数等信息传输到以太网，现场设立两台工控机显示相关信息，并经网络连接至公司管控服务器中。如此，产品各工序可实现车间过程控制的自动化、数字化和无人化，使得现场各环节的生产数据被适时准确地采集并联网共享。工控机内置网卡A和B，网卡A对应的IP1为公司管控服务器的一个节点，采集的数据可实时上传并接收指令；网卡B对应的IP2为现场局域网的一个节点，经千兆交换机连接机器人、CNC机床、测量机和读码器等装备。

3.6 JMES二次开发

JMES具有生产管理、质量管理、协同办公、商务网站和智能管理5大模块，能够实现计划、调度、质量、生产和能效的全过程闭环管理。JMES使得现场上位机端便可领取指定工件的生产线计划，使得上位机传送的设备数据、刀具数据、工装数据等可以实时共享，后续方便管理者进行决策及财务决算。具体操作：JMES系统“智能管理”模块智能管控系统画面中“实时监控”下拉菜单“设备实时状态”设备状态看板内点选生产线查询后实时监控该生产线的运行状态状态涉及班次、完工数、负荷、主轴转数和进给速度。JMES系统及智能管理子模块相关画面如图5所示。

图5　JMES系统及智能管理子模块相关画面

4结束语

“基于MES对接的工业现场海量数据提取系统”开发了重卡桥壳加工用柔性化工艺、关键装备、物流系统及成线工艺适应性技术，研制出桥壳柔性化生产的关键成套装备，组建由车削中心、卧式加工中心、数控端面外圆磨床等关键设备为主体的生产线，集成生产线管控系统、在线检测系统、机器人自动上下料系统，实现了冲压/铸造桥壳共10多个品种的共线柔性自动化生产，现场海量数据成功采集并实时上传至JMES系统。

该系统对汽车工业现场的传统生产技术和工艺进行了升级改造，实现了生产现场海量数据的深度挖掘，推进了云计算的大数据中心建设，使汽车全价值链上的数据由资源变为资产、由资产转为价值，使数据流通下的汽车智造不断衍生新产品，产生高效率，释放大智能。该项目使汽车零部件的加工实现了智能控制与可视化管理，能够满足个性化需求，对计算机决策系统和机械制造自动化具有重大促进作用。

关于北京新超科技：

北京新超仁达科技有限公司（简称新超科技）自2006年成立以来，一直深耕于数据采集市场，聚焦于科研与工业数据采集，为测量测试、自动化和过程控制方面提供产品研发及解决方案，致力于成为物联网、智能制造及数据+场景领域的引领者。在量测、工业自动化、机器视觉、智慧公路、物理勘探等科技领域方面，为全球及本土用户提供高性比的产品与解决方案。

参考文献：

[1]刘胜勇．MES环境下刀具数据的采集与处理[J]．金属加工（冷加工），2020（3）：2-5．

[2]刘胜勇．汽车冲压桥壳总成的工艺分析[J]．金属加工（冷加工），2016（12）：34-38．

[3]刘胜勇．汽车铸造桥壳中段加工工艺分析[J]．金属加工（冷加工），2016（9）：36-40．

本文发表于《金属加工（冷加工）》2022年第5期72~74页，作者：重汽（济南）车桥有限公司 刘胜勇，原标题：《基于MES对接的工业现场海量数据提取系统》。