[00645725]基于车间物联网技术的产品检测系统研发

中国是全球最重要的制造业基地,但产品质量水平的提高滞后于经济发展,产品质量问题造成的经济损失、成本增加、环境污染和资源浪费比较严重,质量安全事故时有发生.中国工程院咨询研究项目《提高中国制造业产品质量途径的研究》明确指出:产品质量已经成为制约中国制造业进一步发展的重要因素,如何切实有效地提升中国制造业产品质量已经成为提升综合国力和国际竞争力、提高国民经济整体发展水平、增进国民福利而亟待解决的问题.国务院印发的《质量发展纲要(2011～2020年)》也明确指出"质量发展是兴国之道、强国之策",要求提高企业质量管理水平以及质量控制、质量管理的信息化水平.离散车间的制造生产过程作为工业产品形成和检测环节,是确保产品质量水平的关键环节之一.离散制造过程有工序多、工艺流程复杂、生产加工环节难以监控等特点,决定了离散制造企业对于产品质量管理有着更严格的要求,而市场现有MES系统多针对流程工序开发,对离散制造适用性差.中国离散制造业产品形成过程质量控制水平普遍较低,主要以人工管理为主,导致信息收集残缺而拖延,人为错误发生率高,工艺、设备、管理等质量隐患不能及时排除,因此离散制造业需要运用物联网等信息化手段,提升产品形成过程的质量控制和质量管理的信息化水平,强化全过程的质量控制和可溯性,确保产品质量水平稳步提高.该项目针对物联网技术应用于产品形成过程质量控制过程中面临的如何将物联网技术和自动化设备、生产流程、质量控制等有机结合的诸多问题,在异种控制系统集成、工序质量控制终端开发、软件开发等方面形成了一套高效、可靠、适用广的整体解决方案.主要成果包括:建立车间物联网产品检测系统模型.根据离散生产中零部件装配、成品总装、成品测试等基本形式下的质量控制需求,建立基于物联网技术的产品可追溯性数据模型和基于标识跟踪的差错控制策略,最终建立具备一定通用性、基于"MES+无线网络+RFID/条码"模型的生产线智能测控系统.研发适合离散车间产品生产过程的实时双向无线网络.利用无线网络实现生产过程质量信息的采集,实现生产现场的快速组网,工序节点即插即用、调整灵活,而且根据产品上传数据间歇、突发、附带管理信息等特点,设计以生产工位和产品数据为中心的协议.开发工序质量控制终端,消除信息孤岛.工序质量控制终端适应了企业中工序设备常见的控制系统结构、通信方式等特点,可以为设备添加产品身份识别、数据通信等功能,将封闭、互操作性差的异构系统纳入物联网体系,解决在信息交换、协同工作等方面的技术难题,从而将原来自成体系的单机设备,在不(微)做软、硬件改动的前提下,快速融入系统.基于生产信息组态的监控软件开发平台.各企业生产工艺存在差异,定制开发周期长、难度大,该项目将体现企业个性的生产工序和具有一定通用性的物品识别、无线数传、差错连锁、质量监控等功能分离;通过对生产线结构、工序生产信息等进行组态,简化面向不同行业的开发,并将层间数据交换、SPC、质量预警、人员管理、设备管理、统计报表等通用功能模块化.开发具有防差错控制的自动化设备.各工序(工位)设备是整个质量防差错系统的基本执行单位,该系统设备级数据采集和控制方式具有适应性高和扩充性强的特点,主要包括两类方案:一种是条码技术(RFID)+带控制IO的无线模块,用于某些难以实现设备自动化改造,但是需要实现质量防差错控制的生产环节,该方式缺点在于生产效率提高不多,部分生产参数可能需要手工确认;另一种是条码技术(RFID)+一体化智能控制器+PLC,实现复杂的自动化生产过程和质量控制需求.