液壓缸是各類重型機(jī)械、大型產(chǎn)線的核心動(dòng)力裝備之一，被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、船舶、冶金、水泥、化工等制造領(lǐng)域的生產(chǎn)線或成套裝備中。雖然我國(guó)液壓件行業(yè)發(fā)展迅速，但是大多數(shù)液壓件生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小、自主創(chuàng)新能力不足，大部分液壓產(chǎn)品處于價(jià)值鏈中低端。

因此，提升我國(guó)液壓制造企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力十分重要。近年來(lái)，繼云制造、智能制造、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造之后，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)如火如荼。作為新一代信息技術(shù)與制造業(yè)深度融合的產(chǎn)物，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是制造業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的基礎(chǔ)設(shè)施，是我國(guó)液壓缸制造系統(tǒng)走向柔性、產(chǎn)品質(zhì)量走向品質(zhì)的必然選擇。并且在當(dāng)前制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展的背景下，液壓缸制造系統(tǒng)提質(zhì)增效和智能化總體需求更加強(qiáng)烈。

液壓缸制造是典型的多品種、小批量或單件離散制造模式，它呈現(xiàn)多品種、變批量、個(gè)性化定制特點(diǎn)，其車(chē)間生產(chǎn)設(shè)備密集且離散、生產(chǎn)設(shè)備及其信息多型異構(gòu)。專門(mén)針對(duì)液壓缸制造而定制的管理系統(tǒng)及信息化平臺(tái)并不多，并且由于車(chē)間的設(shè)備虛實(shí)信息描述不一致、數(shù)據(jù)交互融合困難，導(dǎo)致制造系統(tǒng)全過(guò)程重構(gòu)與優(yōu)化難，流暢性、穩(wěn)定性差，造成實(shí)際使用效果很不理想。

針對(duì)液壓缸制造系統(tǒng)提質(zhì)以及實(shí)現(xiàn)制造全生命周期管控的需求，優(yōu)德普整合了信息化系統(tǒng)，構(gòu)建了液壓缸離散制造的全流程信息化管控平臺(tái)，闡述了產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙庫(kù)、生產(chǎn)工藝庫(kù)、產(chǎn)品全生命周期管理、車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集管控和柔性質(zhì)檢等平臺(tái)核心模塊功能及應(yīng)用案例。

液壓缸制造全流程管控的特點(diǎn)分析：

（１）各部門(mén)間的工作協(xié)同一致，信息均為多向傳遞，需要很快的反應(yīng)處理速度，管理難度和柔性都較大。如合同簽訂后，銷(xiāo)售部門(mén)先整理客戶需求和技術(shù)協(xié)議信息作為信息的輸入點(diǎn)，技術(shù)部門(mén)根據(jù)技術(shù)協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的評(píng)審和計(jì)劃，進(jìn)行設(shè)計(jì)、研發(fā)、測(cè)繪、繪圖，產(chǎn)出設(shè)計(jì)圖紙；工藝部進(jìn)行工藝的編制，采購(gòu)部門(mén)根據(jù)工藝BOM補(bǔ)充物料；生產(chǎn)部根據(jù)合同制定生產(chǎn)計(jì)劃，并向各車(chē)間下發(fā)生產(chǎn)任務(wù)；各車(chē)間按照生產(chǎn)計(jì)劃到倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)料并組織生產(chǎn)，按計(jì)劃完成并流轉(zhuǎn)到下一道工序的車(chē)間，直至成品按時(shí)完成；質(zhì)檢部門(mén)檢驗(yàn)合格后入庫(kù)，倉(cāng)庫(kù)接收發(fā)貨通知單進(jìn)行發(fā)貨。

（２）液壓缸定制化程度高，產(chǎn)品圖紙種類繁雜且圖紙數(shù)量多。液壓缸的設(shè)計(jì)繪圖任務(wù)量大，但是由于部分產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)相似性高，重復(fù)性設(shè)計(jì)工作占了很大一部分。

（３）生產(chǎn)工序和零件工藝種類龐雜，紙質(zhì)工藝過(guò)程卡的流轉(zhuǎn)困難且文檔查找困難。工藝流程主要由機(jī)加工工序構(gòu)成：割、車(chē)、銑、鉆、鏜、熱處理等共十幾道工序。而且產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制作工藝通常在收到客戶訂單后才能被確定，這種方式對(duì)生產(chǎn)的柔性要求大大增加。

（４）液壓缸多應(yīng)用于大型機(jī)械和冶金行業(yè)，對(duì)產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境和性能要求苛刻。其定制化程度高，設(shè)計(jì)和出貨周期長(zhǎng)，加工精度和質(zhì)量要求嚴(yán)格。質(zhì)檢和生產(chǎn)各步驟呈現(xiàn)高耦合的關(guān)系，如零件生產(chǎn)各工序質(zhì)檢、裝配總成檢驗(yàn)以及整缸性能試驗(yàn)等。

（５）隨著生產(chǎn)批量的減少、品種的增多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)需要隨著客戶的需求隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致生產(chǎn)所需的原材料不能準(zhǔn)時(shí)按量供應(yīng)，生產(chǎn)計(jì)劃的安排越來(lái)越困難，生產(chǎn)的波動(dòng)較大。

液壓件廠PLM/ERP/MES全生命周期管控平臺(tái)構(gòu)建

產(chǎn)品生命周期管理（PLM）是一種應(yīng)用于單一地點(diǎn)的企業(yè)內(nèi)部且分散在多個(gè)地點(diǎn)的企業(yè)內(nèi)部，以及在產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域具有協(xié)作關(guān)系的企業(yè)之間的，支持產(chǎn)品全生命周期信息的創(chuàng)建、管理、分發(fā)和應(yīng)用的一系列應(yīng)用解決方案，它能夠管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息（如零部件信息、配置信息、圖文文件信息、結(jié)構(gòu)信息、權(quán)限信息等）和所有與產(chǎn)品相關(guān)流程的技術(shù)。企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）是一種主要面向制造行業(yè)，進(jìn)行物質(zhì)資源、資金資源和信息資源集成一體化管理的企業(yè)信息管理系統(tǒng)，目的是提高企業(yè)內(nèi)部和制造有關(guān)的所有資源和過(guò)程的計(jì)劃和控制能力。

制造企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）是一套面向制造企業(yè)車(chē)間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，能夠在工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)及時(shí)做出反應(yīng)，有效指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程。數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA），是一套面向車(chē)間進(jìn)行加工設(shè)備數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)控的系統(tǒng)，可以有效完成生產(chǎn)狀況的監(jiān)督，加快問(wèn)題反饋的速率。

平臺(tái)融合了PLM、ERP、MES、SCADA等多個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)ERP保證訂單、客戶、財(cái)務(wù)等模塊的信息流、資金流的統(tǒng)一管理，打通各個(gè)部門(mén)間的信息壁壘，解決了內(nèi)部信息不暢通的問(wèn)題，為企業(yè)員工和決策層提供了決策手段；借鑒了PLM集中存儲(chǔ)管理產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝及資源信息的方式，設(shè)計(jì)了工藝庫(kù)和圖紙庫(kù)，挖掘了歷史數(shù)據(jù)的使用價(jià)值，避免信息重復(fù)輸入，提高了設(shè)計(jì)工作的效率；通過(guò)設(shè)備的集成，利用SCADA進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)的采集和生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控，為MES對(duì)車(chē)間層和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)管理控制采集底層數(shù)據(jù)并分析。該平臺(tái)為生產(chǎn)、質(zhì)檢、工藝、物流等部門(mén)提供一體化的車(chē)間生產(chǎn)執(zhí)行信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了管理下車(chē)間，避免了管理信息“斷層”。

該平臺(tái)以液壓缸的訂單工藝生產(chǎn)質(zhì)量的全生命周期管控為核心，以實(shí)現(xiàn)流程化、可追溯、現(xiàn)場(chǎng)化和體系化管理為目標(biāo)，鏈接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制系統(tǒng)、車(chē)間層、決策層與企業(yè)數(shù)據(jù)平臺(tái)。集多種管理系統(tǒng)于一體，在為業(yè)務(wù)員提供便捷數(shù)據(jù)查詢處理的同時(shí)，協(xié)助各部門(mén)負(fù)責(zé)人實(shí)時(shí)處理報(bào)表，為進(jìn)行管理決策提供必要信息和方案。并且通過(guò)整合企業(yè)的各種數(shù)據(jù)，包括生產(chǎn)訂單數(shù)據(jù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、物料BOM數(shù)據(jù)和生產(chǎn)加工數(shù)據(jù)，將設(shè)計(jì)制造流程與數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，提供一套通用的全業(yè)務(wù)流程的視圖模塊。因此該平臺(tái)的構(gòu)建為液壓缸生產(chǎn)企業(yè)提供一個(gè)可靠、完整、可追溯、可共享的產(chǎn)品信息源以及一個(gè)全生命周期管控方案。

· 圖庫(kù)和工藝庫(kù)

將產(chǎn)品技術(shù)的歷史圖紙整理分類導(dǎo)入由三部分構(gòu)成的圖庫(kù)管理系統(tǒng)：研發(fā)圖庫(kù)收集存儲(chǔ)研發(fā)圖紙，標(biāo)準(zhǔn)圖庫(kù)存儲(chǔ)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的系列產(chǎn)品圖紙，默認(rèn)圖庫(kù)存儲(chǔ)一般非標(biāo)產(chǎn)品的歷史圖紙。通過(guò)圖庫(kù)對(duì)圖紙進(jìn)行數(shù)據(jù)化、精細(xì)化的定量定性管理，實(shí)現(xiàn)圖紙快速查詢對(duì)比，方便設(shè)計(jì)人員進(jìn)行圖紙引用和改進(jìn)，同時(shí)配合系統(tǒng)在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)使用電子圖紙加快圖紙傳遞效率，提高保密性。

在使用圖庫(kù)對(duì)圖紙進(jìn)行管理的同時(shí)，建立工藝庫(kù)，對(duì)圖紙中提取的ＢＯＭ表進(jìn)行零件層的工藝管理。將歷史工藝進(jìn)行收集整理，通過(guò)將建立的工藝編號(hào)作為標(biāo)識(shí)，與零件型號(hào)進(jìn)行深度綁定，將工藝編制過(guò)程變得可記錄、可重復(fù)、可追溯、可優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)生產(chǎn)需求進(jìn)行工藝規(guī)劃，根據(jù)零件的具體型號(hào)在工藝庫(kù)中檢索并導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的工藝過(guò)程卡，配合圖庫(kù)的使用推動(dòng)了企業(yè)內(nèi)外部產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成、共享。

· 訂單狀態(tài)跟蹤和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管控

平臺(tái)集成ERP對(duì)訂單數(shù)據(jù)的記錄和流程管控的特點(diǎn)，通過(guò)抓取系統(tǒng)中關(guān)鍵業(yè)務(wù)階段的各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)來(lái)劃分狀態(tài)，包括訂單處理狀態(tài)、技術(shù)繪圖狀態(tài)、生產(chǎn)計(jì)劃狀態(tài)、工藝編制狀態(tài)以及加工狀態(tài)和入庫(kù)狀態(tài)。通過(guò)查詢各階段的訂單實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)情況和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)訂單的精細(xì)化管理以及產(chǎn)品的全生命周期的跟蹤管控。

通過(guò)SCADA系統(tǒng)和對(duì)設(shè)備的集成，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工數(shù)據(jù)的采集和加工執(zhí)行的監(jiān)控。并通過(guò)MES進(jìn)行車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)，結(jié)合企業(yè)對(duì)車(chē)間生產(chǎn)信息可視化管控的需求，系統(tǒng)生成零件的單件標(biāo)識(shí)號(hào)，采用車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)的工序報(bào)工等方式，進(jìn)行工序級(jí)別的管理。

通過(guò)將單件標(biāo)識(shí)號(hào)、產(chǎn)品圖號(hào)以及工藝編號(hào)的綁定，向加工人員展示其所需的產(chǎn)品和零件圖紙以及工藝信息。加工人員通過(guò)此模塊快速完成向上層的任務(wù)反饋和異常狀況，并且及時(shí)地向下層的質(zhì)量管理部門(mén)傳遞檢驗(yàn)需求，提升信息的傳遞速度。加工人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行系統(tǒng)與設(shè)備的聯(lián)動(dòng)操作，所有的數(shù)據(jù)更新都會(huì)影響上一層管理信息的變化，并且通過(guò)平臺(tái)展現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)情況真實(shí)的實(shí)時(shí)反饋以及對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管控。

管理人員可以對(duì)每一個(gè)零件的生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度監(jiān)控和跟蹤所有加工工序狀態(tài)的變化。不論零件處在哪一個(gè)工序環(huán)節(jié)，都可以從系統(tǒng)直接看到其調(diào)度和加工狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題或者其他異常狀況時(shí)，也能及時(shí)查看報(bào)警信息。通過(guò)這一追溯過(guò)程，企業(yè)可以很大程度改善由于單件多而導(dǎo)致的管控混亂的局面。

· 柔性質(zhì)檢

由于在液壓缸的生產(chǎn)過(guò)程中，加工精度要求嚴(yán)格，并且質(zhì)檢作業(yè)的執(zhí)行步驟和標(biāo)準(zhǔn)會(huì)根據(jù)產(chǎn)品定制的具體需求展現(xiàn)出隨機(jī)性的變化，其展現(xiàn)出的巨大柔性使整個(gè)過(guò)程變得難以有效管控。然而質(zhì)檢作為生產(chǎn)流程中的核心步驟，它的反應(yīng)處理速度很大程度地影響著生產(chǎn)的穩(wěn)定性。因此為該平臺(tái)開(kāi)發(fā)了移動(dòng)端在線質(zhì)檢模塊，通過(guò)加工人員在加工執(zhí)行模塊的實(shí)時(shí)報(bào)檢，質(zhì)檢員接收到報(bào)檢信息后，可以快速下到車(chē)間使用移動(dòng)端設(shè)備進(jìn)行在線質(zhì)檢。此模塊展示當(dāng)前工序質(zhì)檢要求的工藝信息、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和圖紙，質(zhì)檢員通過(guò)快速比對(duì)及時(shí)上傳質(zhì)檢信息和處理質(zhì)量異常狀況。這打破了報(bào)檢到檢驗(yàn)這個(gè)過(guò)程中所存在的地點(diǎn)、時(shí)間和設(shè)備的限制，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)檢作業(yè)的柔性處理，加速了物料在加工過(guò)程中的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)零件質(zhì)量過(guò)程跟蹤可追溯，質(zhì)量過(guò)程原始記錄實(shí)時(shí)可查，產(chǎn)品合格證也能一鍵打印，簡(jiǎn)化了質(zhì)保書(shū)辦理流程。

案例實(shí)踐

以某液壓件廠為例，在其液壓缸的設(shè)計(jì)制造全流程中產(chǎn)生了海量的信息數(shù)據(jù)，包括訂單信息、客戶資料、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、CAD圖紙、工藝信息和生產(chǎn)數(shù)據(jù)等，但是往往這些數(shù)據(jù)儲(chǔ)存混亂，管理困難。為了解決這些問(wèn)題，針對(duì)其以研發(fā)為核心、出貨周期長(zhǎng)、非標(biāo)定制化程度高以及離散制造的特點(diǎn)，結(jié)合產(chǎn)品信息整合的需求，作者開(kāi)發(fā)了由圖庫(kù)、工藝庫(kù)、生產(chǎn)狀態(tài)跟蹤、現(xiàn)場(chǎng)管控和柔性質(zhì)檢等核心模塊組成的C/S系統(tǒng)，將PLM與ERP、MES以及SCADA系統(tǒng)集成實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的綜合管理，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)全生命周期內(nèi)自動(dòng)集成查詢、追溯產(chǎn)品流程作業(yè)過(guò)程的區(qū)塊化管理。

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