基于柴油机零部件信息化的编码开发及应用

曹 艳，陈建军，李 玉，梁国祥，贺金虎

(山西柴油机工业有限责任公司，山西 大同 037036)

0 引言

柴油机制造业属于典型离散制造模式，其零部件经历了材料成型、机械加工、热处理强化、系统或整机装配等多个环节的制造过程，传统的“手手相传”信息台账和纸质信息传递模式由于效率低、准确度差等信息偏差问题，已对现有生产管理造成了严重影响。通过研究并完善柴油机产品零部件信息编码定义，开发形成信息代码管理应用平台，贯通于工艺、生产、质量、售后等各个业务环节的信息化流程管理，对企业生产过程中有效控制产品成本、制造质量、生产效率等具有极大的支撑作用，促进了企业从传统制造向数字制造模式的转型发展。

1 信息化编码规则的建立

柴油机制造业生产过程涉及了“人、机、料、法、环”等多环境因素，而柴油机关键零部件作为制造体系中承上启下的重要载体，贯穿了所有制造环节和相关职能管理部门，为此，本文重点针对柴油机零部件编码进行信息化编码平台开发和编码信息应用研究，实现对柴油机制造过程的综合管控。柴油机零部件编码是利用信息技术对制造件进行识别与分类管理的有效手段，重点体现在充分定义零部件的结构与特征信息，在各制造环节实现对制造件的状态信息获取，既方便进行信息查询，又强化了制造质量管理和数据实时共享分析。对零部件进行编码信息定义，使所有制造件拥有唯一“身份证”，可对产品全生命周期进行跟踪追溯与管理。

1.1 产品零部件代码结构及编码方法技术研究

本文以研究柴油机零部件信息编码技术为重点，以实现产品零部件身份唯一定义为根本，确保产品全生命周期工作运转中数据信息流转准确共享和追溯。为实现柴油机零部件编码，首先对产品零部件代码结构及编码方法技术进行研究，所设计的产品零部件代码结构、编码方法、代码分类，应能够满足柴油机产品零部件的编码要求，所赋予的代码身份要求具有唯一性和准确性。产品零部件代码中应能够体现产品类别、组别、顺序号、技术状态、批次等信息。

柴油机产品零部件的代号一般是指产品的零部件名称，一般由机型、组别、序列号(部件一般由两位数字组成，零件一般由三位数字组成)构成。仅有此构成的产品代码无法实现产品零部件身份的唯一性定义，信息追溯性困难。针对这种情况，确定了通过完善产品零部件从材料成型、机械加工、热处理强化、整机装配等多环节的制造过程信息等，来实现产品全生命周期工作运转中数据信息的整合、准确共享和唯一性、追溯性。

1.2 柴油机产品零部件编码标准建立

通过建立完成数字化编码管理标准体系，对各型号柴油机零部件的分类原则、代码结构、编码方法、代码管理、分类与代码等内容进行定义。

以下采用7层17位字母和数字的混合代码。第1层表示一级分类，第2层表示二级分类，第3层表示产品代号，第4层表示组别，第5层为分组，第6层为顺序码，第7层为特征号。其代码结构如图1所示。

图1 柴油机零部件分类代码结构

具体编码方法如下：

(1)前两层按XX20213-2016(XX柴油机零部件分类与编码)编制。

(2)第3层按照XXX柴油机的型号编制。

(3)第4层采用两位数字代码表示，留有适当空码，以备增加或调整类目用。

(4)第5层采用一位数字代码表示，留有适当空码，以备增加或调整类目用。

(5)第6层采用三位数字代码表示，代码为000～999，采用系列顺序码，用来区分不同规格的零部件。

(6)第7层采用两位数字代码表示，代码为00～99，采用系列顺序码，用来区分同一零部件改进的不同版本。

2 零部件编码信息管理系统建立

零部件编码信息管理系统主要由数字化信息管理运行平台按照柴油机产品零部件编码标准体系进行建立和开发，以产品零部件及整机管理流程为执行准则，通过开发数字化信息编码管理运行平台，实现产品零部件及整机编码和数据的整合、共享和信息追溯管理。

2.1 数字化编码管理运行平台开发

产品零部件及整机信息编码软件构架是在数字化编码管理运行平台进行升级改造后获得的功能实现，如图2所示。该系统在完成数字编码标准化体系建立和数字化编码管理流程设计的基础上，根据业务流程开发出编码标准管理、编码数据管理、编码规则管理、编码数据融合管理等功能模块，实现对管理流程的数字信息规范统一；开发的编码物品识别系统、管理运行协同管理和编码数据服务器中间件等功能模块，是用于实现与PDM、MES等系统进行数据交互的主要接口，也是实现企业、供应商与用户的数据统一的窗口。

图2 数字化编码管理运行平台框架图

零部件数据模型是另一项要管理的重要内容，通过编码数据管理的建模功能，定义零部件不同层级数据模型的元数据，实现零部件特征、特性描述方法的建立，为零部件数据管理建立基础。

编码数据管理模块能够根据零部件的编码标准和数据模型，并通过零部件的信息输入界面、数据接口和扫描识别设备等手段实现零部件相关数据的采集，软件能够根据采集的数据结合编码标准自动生成零部件编码，支持零部件分类编码、批次编码、单品编码的生成与管理。零部件编码及基础数据将组成数据包，根据业务要求通过数据交换中间件同步到相关业务系统。

编码物品标识系统以数字化编码标准、编码数据为基础，可以定义编码内容的标识形态、规格，通过二维条码、文字等形式，结合条码打印设备、激光蚀刻设备、编码读写设备，以标签、蚀刻、喷涂等方式将编码内容标识于物品载体上。

信息编码模块软件建立的零部件数据集中管理方式，能够汇集零部件在不同部门不同领域的数据，为查询追溯、统计分析提供了良好的条件。

编码数据服务器中间件是数字化编码管理运行平台的关键模块，服务中间件依赖数据库进行，通过数据服务层向业务系统(生产制造执行系统、人力资源管理系统、质量管理系统、工艺技术系统等)提供零部件数据同步服务。

数据库以Oracle 12C数据库管理软件作为基础平台，为全系统提供数据存储、数据汇总展示。主要包括基础数据库、业务数据库和分析数据库。

硬件设备包括条码打印设备、激光蚀刻设备、读写卡设备、扫描识读设备等，它们形成了本系统的基础物理环境。

系统软件技术特点主要是采用了B/S模式的J2EE技术架构，采用国际主流的JAVA语言进行开发，软件架构具有松耦合性，具有较高的可管理性、可维护性、可配置性等特点。

2.2 零部件数字化编码识别

在实际应用中，根据不同零部件的特点、企业业务及安全保密等要求，同时也为了避免多段多次条码扫描产生的不便或错误，更多采用数据容量较大的二维码对零件特征进行信息展现。根据编码规则形成零部件二维信息编码，通过激光蚀刻机在零部件表面形成的二维码如图3所示，可通过扫码枪进行识别应用。

图3 零部件标签蚀刻示例

3 数字化信息编码应用

数字化信息编码是根据柴油机产品零部件的制造要求，利用信息编码管理平台对产品零部件进行身份定义，围绕制造设备、制造人员、工装夹具、加工刀具和检测工具等制造资源进行信息化编码，按照产品零部件加工制造过程进行过程的实时监控，从而保证产品零部件加工得到实时控制。图4为以产品零部件为例的数字化信息编码应用的流程。首先将零部件的名称、零部件号等信息录入“数字化编码管理运行平台”，系统将自动生成该零部件的编码信息及二维码；其次将二维码通过激光蚀刻的形式在零部件上标识；接着通过连接系统的扫描枪对二维码扫描，该零部件的相关编码信息及属性即可便捷直观地被读取。尤其在整机装机后，如需了解单个零部件的信息，不需要像以前那样通过层级信息逐步查询和翻阅大量信息，可直接精准查找，且信息更准确全面。

图4 数字化信息编码应用流程图

数字化信息编码在柴油机产品零部件编码管理层面的应用，其围绕零部件制造过程需求，分为编码系统管理阶段应用、编码数据管理应用、物品标识管理应用和系统支撑件管理应用等4个阶段，各阶段分别对零部件编码规则及发布、编码数据库后台管理、编码标识与生产以及与其他数字化管理平台数据交互进行了应用功能定制化开发，根据编码协议功能和要点，形成了各阶段应用功能。

4 结语

通过基于信息化的编码开发及应用研究，使产品零部件身份唯一性的识别得以实现，满足产品全生命周期工作运转中数据信息整合、流转准确共享，极大地提高了工作效率，缩短了工作周期，降低了工厂生产制造过程中的管理成本，提高了企业的管理水平、工作效率、服务能力及竞争力。