机械产品再制造装配过程动态工序质量控制系统

李铁，任志强

（洛阳职业技术学院，河南 洛阳 471000）

再制造是将废旧的产品重新制造成品质如新产品一样的制造过程，相比于材料回收模式来说，再制造这种生产模式生产效率更高，还可以对资源进行更加充分的利用。对于机械产品再制造装配过程方面，无论是装配工艺还是零件自身的质量情况都会对产品生产质量产生影响，因此需要对再制造装配过程每一个工序质量参数进行严格监控，加强工况信息的控制力度，才能为装配质量的稳定性与有效性提供保障。

1 再制造装配过程动态工序质量控制系统使用的关键技术

1.1 利用RFID 技术对质量信息全面感知

将动态工序质量控制基础原理作为前提，若想实现装配过程的质量在线优化功能，需要获取准确的待装配零部件的相关质量参数与信息，同时还包括机械产品前序工序的装配积累误差、关键装配质量等相关参数，因此构建完善的数据获取平台可以对再制造装配过程的实时运行质量进行全面感知。我国的物联网技术水平不断提升，RFID 技术作为其中的重要组成部分，其可以对各类信息进行感知与采集，被广泛应用在制造业、物流等相关行业中。但对于再制造行业来说，其在我国还处于发展初期，没有充分发挥信息化技术的优势，同时还由于再制造工艺与制造工艺二者之间的差异较大，RFID 技术没有被广泛应用在再制造行业中，也没有设定相关标准与规范。因此本文将以RFID 技术作为基础，将其应用在机械产品再制造装配动态工序质量控制系统中，使用该技术对关键零部件的质量信息进行感知，从而增强工序质量在线优化功能的准确性。

为了确保装配过程中信息可以高效、流畅地共享与流动，要对RFID 标签的信息存储结构与形式进行全面设计。在设计RFID 技术应用框架与标签存储空间分配时，包含预置数据与柔性数据两种类型。对于预置数据方面，其主要表达加工初期对待加工对象RFID 标签的初始化信息。对于柔性数据方面，其主要表达加工过程中，工况的动态化信息。再制造件的预置书包含工件标识、加工工艺等相关信息；柔性数据包含每一项工序在完成加工之后的关键质量特征数据，还可以将特征数据作为基础对其公差进行确定。再制造产品的预置数据与再制造件较为相同，都会包括再制品的唯一表示与目前生产计划对应的调度方案、装配工序等相关信息。而柔性数据会在装配过程中对再制造产品的前序工序装配积累误差、装配关键质量特征等相关信息。

1.2 对动态工序质量提供在线优化功能

机械产品再制造质量控制点会分布在每一道再制造装配过程的加工工序中，其含有动态、非线性等关系，本文构建了再制造质量空间点公差分配模型，同时利用优化算法对其进行计算，从而可以对再制造装配过程的误差累积的动态补偿与装配质量进行主动、高效控制。

将上述理论作为基础，本文在机械产品再制造装配过程动态工序质量控制系统在线优化专家模块，该模块中包含稳态模式下的供需质量在线优化、故障模式中的质量评价与控制，为以下几部分：第一，信息融合模块。在该模块中，会将再制造零件质量数据、装配工艺质量数据、设备运行数据等相关特征信息进行获取与处理，从而获得目前工序质量状态的复合表示方式，也可以将其视作为推理机的输入功能。第二，再制造质量知识数据库。在该数据库中包含模糊存储规则下的定性专家经验与相关知识，还会利用参数的限定方法，对知识进行定量，包含规则库与案例数据库，在线优化模块会对再制造装配过程进行在线优化，还会将相应的理论模型作为基础，利用针对性较高的优化算法将其转换为知识规则从而存储在知识库当中。第三，推理机采用的主要规则为模糊生产方式，会将目前再制品的相关信息互相结合，从而制定与其匹配的策略，之后在配置基础质量信息或专家规则数据库等相关信息的过程中，对目前的生产作业活动提供技术帮助与支持。第四，知识的学习模块。工艺类型的相关信息会利用主动输入的方式将知识学习，对装配过程异常情况诊断的识别信息类型会利用自学习的方式获取信息。

在机械产品再制造的实际装配过程中，会将信息融合模块获取的相关信息作为基础，其中包含再制造零件的质量信息、装配过程工艺质量信息等。之后对目前工序的独立性进行判断，如当前的工序为独立性工序，推理机就会从静态的质量配置信息模块中对质量规范进行设计并匹配，对目前工序的运行规范进行指导。若目前工序不具备独立性，推理机就会将知识库中的相关信息进行检索，检索出与其对应的知识规则，利用优化算法获取目前工序质量控制关键点的对应装配参数，从而装配质量进行在线优化。最后将计算完成的结果发送到生产作业现场，对机械产品的再制造装配过程进行指导与优化。

2 应用实例分析

在本文设计的针对机械产品再制造装配过程动态工序质量控制框架前提下，将Java2 平台企业版作为基础，对系统的原型进行了设计与开发，之后对其进行实验。本文使用了A 重载发动机再制造企业设计与开发制造的质量管理系统当做实际应用案例分析，其包含多种类型的再制造发动机，主要采用了斯太尔系列的发动机，其具备品种多样、生产批量与规模小的特点。与此同时，由于再制造零部件的种类与数量较多，被广泛分布在较多数量的车间中，对工序质量的实时控制工作提出了更高的要求。因此，利用本文设计的针对机械产品再制造装配过程动态工序质量控制系统功能结构，对该企业的再制造生产质量管理动态工序质量控制系统进行了全面设计。

以B 企业A 型重载发动机再制造装配过程为实际应用案例，对机械产品再制造工序质量实施控制与跟踪过程进行了阐述与分析。该工序质量控制系统首先要将每一个再制造工序的质量规范与工艺控制参数作为基础，定义了再制造产品质量检测采样规定、关键生产技术质量控制要点、工艺生产路线等多方面的信息，构建了供系统运行的基础信息库。在对发动机进行再装配的过程中，会将装配计划中的要求与规定作为基础，对产品的ID、批次、状态等相关信息制作了明确标签，从而对产品的生产过程更好地控制与跟踪。在对产品生产过程进行控制的过程中，再制造动态工序质量控制系统的在线优化模块利用RFID 技术对目前工位的待装零部件质量参数、再制造产品信息等相关信息进行获取并分析，之后对其正确诊断。这些信息可以被在线优化模块的推理机输入到系统中，利用模糊推理的方式明确关键生产工序与质量控制的要点，从而使生产方案不断优化与完善，还可以利用可视化在线指导技术对生产员工进行正确、高效的生产操作指导。在完成机械产品再制造装配后，自动化设备会为RFID 部分发送相关质量信息、状态信息等，RFID 会对信息读写并分析，之后制定相应标签，然后利用通信中间件发送信息到信息库，从而使信息被高效利用。与此同时，对于装配工位的关键点部分，获取关键零部件的相关信息过程十分重要，例如轴瓦分组信息、连杆分组信息等，若没有对这类信息进行收集，就会对发动机的装配过程形成阻碍。将手持式RFID 读写器装设在了关键的装配工位，系统会获取零部件的ID 信息，对信息库对应信息进行检索，之后将相关信息发送到装配操作人员或加工设备中，从而将关键零部件信息与发动机的ID 互相绑定，还会将历史数据传送到信息库中进行保存，从而对后期的质量分析与跟踪提供保障。该系统利用上述流程可以使再制造发动机进行闭环式的装配，不仅可以确保发动机的运行质量高效、稳定，还可以对再制造的全过程进行严格的质量控制与信息源追溯。

3 结语

本文设计并实验了一种针对机械产品再制造装配过程动态工序质量控制系统，通过引入知识规则，增强该系统的自组织能力与协调能力，可以将实际的装配质量工况信息作为基础，对当前再制造产品的装配作业活动进行动态性的质量控制与调整，从而为整机装配的精度与质量提供保障。为了对装配过程的质量工况信息进行获取与分析，利用RFID 技术与工业网络数据传输技术形成数据获取平台，实现质量工况信息的动态控制与管理。