基于信息化技术的轮轴生产线信息集成

鲁 喻 冯 嵩

(中车株洲车辆有限公司 湖南 株洲 412003)

0 引言

中车株洲车辆有限公司以新技术MES(生产制造执行系统)的引入为契机，结合企业实际情况，融合现有HMIS(铁路货车信息化系统)和ERP系统(生产调度计划系统)，提高了企业轮轴生产线信息化集成程度，由原先各个系统费时费力地各自报工，达到一次报工可将3套系统进行数据共享串联的目的，从而减少报工次数，降低工人的劳动强度。并结合企业的“以机代人”设备升级改造，打造了物流、信息自动化生产线，为公司提高工作效率创造更大的生产价值，下文对此进行介绍。

1 轮轴生产线现状

1.1 生产线组成结构

目前，中车株洲车辆有限公司整条轮轴生产线由整备班、车轴班、磨床班、探伤班、油压班和轮轴班组成，如图1所示。

图1 轮轴生产线

1.2 生产线存在的问题

1.2.1报工次数多

员工完成加工操作之后需要对产品进行工位报工，原先仅需要在ERP系统内进行报工即可，2017年开始为符合国铁公司下发实施的《铁路货车轮轴组装检修及管理规则》部署了HMIS轮轴系统，员工需要同时在2套互不兼容的系统内报工，造成了劳动量的增大和时间的浪费。

1.2.2报工准确度不高

员工报工都是手动在ERP、HMIS系统中输入报工信息，给报工数据的准确度带来隐患，很多数据都需要上传至国铁公司，数据的准确可靠直接影响企业的生产经营，所以如何提高报工数据的准确性成了亟待解决的问题。

1.2.3信息流传递方面

由ERP下达产线计划，信息传递时通过纸质记录、《过程控制卡》、手工报工等方式记录生产过程，造成信息追溯困难，寻找原始记录繁琐且不真实易被篡改。

2 解决问题的思路和方式

2.1 系统整合

通过MES系统对HMIS、ERP系统进行串联形成一个整体：员工报工后仅需在HMIS轮轴中报工一次即可，由设计的后台数据接口向MES系统传导数据，并通过MES系统将数据与ERP系统进行共享，完成报工后自动将轮轴信息同步至相应系统，一次报工完成三套系统中的数据处理，减少了员工的工作量。

2.2 改变报工方式

通过在车轴、轮饼、轴承等关键物料粘贴二维条码(全车间单件管理)，将整个生产过程进行串联。员工采用移动PDA直接扫关键物料二维码完成报工，系统报工时自动匹配父子项关系，将信息传递至下一工位，减少人为干预，提高数据准确可靠性，并使企业具备了减员增效的条件。对各班组各工位职能进行梳理，改变传统的按照班组进行统一报工的模式，转变为按照工位分工情况，各工位独立报工的模式，使得工序传递更加优化，上下工位之间衔接更加紧密(见图2)。

图2 报工流程

2.3 优化信息传递模式

密切关注“以机代人”的实施进度，根据生产现场物理工位的布局，实现工位制生产；对上线产品通过二维码的跟踪实现轮座、轮毂孔复核等记录电子化，具备实现车间无纸化管理条件(目前已取消“过盈量选配”记录)。综合应用二维码、手持PDA等信息手段，实现车间现场生产进度、生产状态等信息的快速采集、反馈和处理，做到记录追溯查询简洁方便，且无法被人工篡改，保障生产的正常进行。

3 实施步骤

3.1 数据采集

为满足检测设备和压装设备的数据自动传输条件，实现手持设备和电脑共享数据，先期对台车车间轮轴生产线的相关设备进行了数据接口开发的工作。完成车轴检测机、泰格线轮对压装机、轮对检测机、轴承压装机、车轴三径检测机、轴承内径检测机、标志板刻打机、两台磨合机等设备的数据接口开发，做到了数据的自动采集和自动上报，避免了数据错漏情况的发生。

3.2 拓展报工方式

拓展报工方式的多样性，员工既可以通过手持PDA扫码报工，也可以通过电脑完成报工(见图3)，而且所有数据实现共享，无论手持设备还是电脑所有的报工资料均可实现交互。为保障数据传输的严谨性，尝试利用管理手段鼓励操作者采取手持PDA报工的模式，经过一段时间的推广，所有工位的操作人员利用手持PDA参与报工的比例已经接近100%。

图3 手持PDA报工

3.3 扫描二维码

实现“一码通”，所有关键物料全部通过二维码进行信息传递。上线后立足于用户需求，不断完善程序，将整条轮轴生产线手工填写的纸质记录纳入报工操作，具备实现车间现场办公无纸化的条件。目前下发了17部手持终端设备，全线采用扫码完成报工。针对原来错误率尤为突出的轮饼信息内容错漏进行跟踪，实现了降低差错率的目的，全轮轴生产线保守预计可以将错误率减少65%。HMIS轮轴系统中所有关键物料全部通过二维码进行信息传递。二维码携带的信息来源于已经做好数据互联的ERP系统，每张二维码均携带物料单件号信息。为每一个关键部件进行全生命周期的追溯，在HMIS轮轴系统完成质检后所有信息会实时同步至MES生产制造执行系统，该单件号也会作为其在MES系统中的唯一标识，方便以后进行信息追踪，具体如图4所示。

车轴二维码 轮饼二维码 轴承二维码

3.4 编写数据对接口

编写轮对压装机和轴承压装机的专用扫码数据接口，实现扫码枪扫码后可以将部件携带信息，自动写入压装设备，减少人为参与，实现信息流自动化(见图5)。转向架作为铁路货车走行部最基础的核心部件，直接关系到车辆的运行安全，而将车轴与轮饼压装成轮对，将轮对与轴承压装成轮轴的压装工位又是转向架生产的重中之重。在实施HMIS轮轴系统之前的轮对压装和轴承压装工位，压装信息的录入只能依靠人工，操作者的工作状态直接影响压装合格率。因为前期的数据来源已经实现了数字化传递，相关压装信息的收集也由纸质传递升级为数据流，因此，开发了压装机专用数据接口，在获取压装结果数据的基础上，还能将前部工位收集的数据在压装准备阶段自动写入。

图5 直接扫码导出数据至压装设备

3.5 实现无纸化办公

将一些纸质质保卡内容纳入轮轴系统，员工报工时，将所需质保资料填写入手持终端PDA中，该数据将保留在系统数据库中，并做好导出模块，方便质检人员随时查询(见图6)。

图6 系统自动形成电子记录

3.6 强化功能设置

根据使用者的不同需求和习惯积极修改系统界面和功能，满足不同岗位的需要。质检员的工作具有其独特性和严肃性，为了凸显这个作用，为质检员配备了具备指纹签名功能的手持PDA，质检员检查产品并通过质检之后，完成确认的环节必须使用指纹签名，对不符合要求的产品有权将其返修至上游工位进行再次加工。为了更好地指引操作者完成操作，对界面进行了优化，对关键项点设置阈值，只有阈值范围内的数据才符合操作条件，超出阈值数据无法保存，并提示操作者进行修改；有些工位的操作必须要由2个操作员同时完成，两人的操作有合作也有分工。界面的颜色太过于单调不利于操作，因此对关键项的颜色进行区分，用醒目的色调提醒操作员注意(见图7)。

图7 系统界面

4 结束语

企业围绕“建设数字化车间”的目标，以工位化管理为指引，实施生产制造执行系统、数据采集系统等，解决现有生产过程中的突出问题。实现了车轴生产线手持报工，全程对轮、轴、轴承贴码，操作工采用扫码报工方式，提高了报工的准确率和及时率，同时手工填报记录均已通过系统录入，为减人减纸创造条件。通过MES、ERP、HMIS多系统信息化集成应用，最终达到了提高生产率、提高物料配送率、节约制造成本，提升现场管理等目的。由于是三套系统进行集成，并且传输的内容包括近300项检测数据，所以接口相当繁复。每套系统数据存储的格式不一样，为了将这300项检测数据一一对应，保证数据传输的严谨和准确性，通过近半年的努力，进行接口程序的开发、测试、连调，实现了三套系统数据的顺利对接，本次信息系统集成的实施为企业减少生产辅助人员，减少现场纸质记录提供了软件基础，达到了企业通过信息化手段降本增效的目的。□