论文部分内容阅读
[摘 要]随着转向架智能制造的快速发展，各生产制造环节对于生产和质量信息的采集、传递需求越来越高。既要求信息的准确性，也要求信息的传递效率、录入效率及存储的便捷性，采用二维码作为信息载体，能很好地实现信息的高效储备，提高信息采集和录入的效率和质量，也提高了信息流转的高效与准确性。
[关键词]转向架;二维码;智能制造;信息采集;信息流转
[中图分类号]U266 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（21）04–0–03
Application of Two-Dimensional Code Technology
in the Intelligent Manufacturing of Bogies
Hu Rong-wei
[Abstract]With the rapid development of intelligent bogie manufacturing， the requirements for the collection and transmission of production and quality information in each manufacturing process are getting higher and higher： not only the accuracy of information， but also the efficiency of information transmission， entry efficiency and storage are required. Convenience， and the use of two-dimensional code as the information carrier can well realize the efficient storage of information， improve the efficiency and quality of information collection and entry， and also improve the efficiency and accuracy of information circulation.
[Keywords]bogie; two-dimensional code; intelligent manufacturing; information collection; information flow
轉向架作为轨道车辆关键走行部件，其生产制造模式开始向数字化、智能化方向发展。随着发展的深入，生产制造环节中对于的质量信息采集、流转和传递提出了更高的要求：不仅要求信息的准确性，还对信息的传递效率、录入效率及存储的便捷性都提出了新的要求。而二维码作为采用黑白相间的图形在二维方向上的分布来记录信息的新型方式，可以实现新型数据的高效储备，极大地提高了数据录入的效率和质量，也提高了信息流转的高效性与准确性。
因此开展二维码在转向架智能制造各产线应用研究，以二维码为信息载体，实现转向架智能制造各生产线从外供件到成品的全生产过程质量信息采集、传递及追溯，能够为转向架的全生产周期质量追溯管理提供基础数据信息，同时也为产品质量分析提供基础数据支撑。
1 技术难点分析
传统转向架生产制造过程中的生产、质量信息流转形式主要为：数据采集方式大多以手工测量、人工输入为主，数据流转传输方式以纸质过程记录卡为主。
在未来的智能制造项目中，转向架各生产环节对于物料及生产信息的需求主要在于信息的快速识别与传递：既要求信息的准确性，也要求信息的传递效率、录入效率及存储的便捷性，而采用二维码作为信息载体，能很好地实现数据的高效储备、提高信息录入的效率和质量，也提高了信息流转的高效与准确性。
要推行二维码在转向架生产制造过程中的运用，实现制造过程中传统信息采集流转形式的转变，需要解决如下技术难点。
（1）应用场景繁杂，业务场景梳理需求全面。转向架的整体生产环节，部件类型较多，流程较长，工序繁杂，要全面推行智能制造，采取二维码实现全制造周期的生产、质量信息的采集、传递，保证全流程信息的完整性，首先需要解决的就是分析各产品及其制造特点，全面梳理业务场景，确定二维码的实施应用场景，确保二维码应用场景涵盖产品实际生产制造环节。
（2）部件较多，信息内容需求不同，需要统筹规范定义。由于转向架不同部件、不同生产环节的差异性，对二维码信息内容和格式的需求也存在差异，这将带来物料在跨场景或跨车间流转识别的困难，为此还需要对转向架所有物料二维码格式与内容进行统筹规范定义。
（3）信息采集传递规则定义。二维码中信息传递规则是信息传递关键，也是各生产线、各系统互相识别的关键。因此对二维码中信息传递规则定义是二维码实施应用的关键。
（4）用二维码实现质量信息追溯调用要求。采用二维码形式实现信息的采集传递是二维码应用的基础，而通过传递的信息，实现信息的追溯调用则是更高的要求，不仅需要保证传递的信息准确无误，还需要信息之间要相互关联具有可追溯功能，这也是实现该功能需要解决的难点。
2 实施方案及效果
2.1 运用场景梳理、分析及划分
针对部件类型较多，流程较长，工序繁杂造成的运用场景繁多情况，可考虑按两种方式进行梳理分析。
（1）按产品结构树从板料向各部件成品逐级依次向上梳理，或者从成品向板料逐级向下展开。梳理时要充分考虑各部件在不同生产环节时的信息采集、流转需求;此方式梳理产品覆盖较全面，生产环节较多，较杂时易遗漏。 （2）按生产制造流程从供应商送料到最终成品产出依次考虑各环节的运用场景。梳理时需要充分考虑不同的部件生产环节需求的差异。此方式梳理生产环节覆盖较全面，但产品易遗漏。
为保证最终梳理准确，两种方式同时进行，相互补充、完善。运用场景梳理完成后，将所有运用场景分门别类，相同或相似场景进行统一考虑合并，并针对不同的运用场景，制定与之相适应的二维码运用规则。
以在中车株洲电力机车有限公司转向架制造进行的场景梳理为例，通过采用上述方式，，将转向架部件总体分为外供件和自制件两大类，每类按生产制造组织环节采购、入库、分发、领用、生产制造、产出交付等制定了12类运用场景。
2.2 二维码内容定义
考虑到转向架不同部件、不同生产环节对二维码内容及格式需求的差异性，需要对于各个部件和生产环节预先进行统计分析，可参照运用场景梳理方式进行，不过侧重点有所不同，此部分侧重点在于二维码内部实际需要承载的信息类型和信息
内容。
为了保证二维码内容和格式的统一，需要将各部件和各环节需要的信息进行整合，删除不必要信息，保留关键信息。信息量的多少需要综合考虑到现场扫码后识别的方便、快捷和二维码本身存储量。可考虑将产品名称、产品编码、产品序列号等各生产环节都需要提取的基础信息在二维码中直接存储，将产品尺寸、产品材料证明、合格证等某些生产环节需要的信息作为附加在二维码系统内存储。当生产工序需要时，再扫码从系统内提取调用。
以在公司H型地铁构架焊接生产线进行的二维码内容定义为例，通过采用上述方式，按生产工艺流，逐个生产工位确定二维码内容需求。整个转向架制造环节共定义了38个为外供件二维码内容字段、33个为自制件二维码内容字段，并考虑存储和使用便捷，梳理出6个二维码关键字段作为二维码内容显示字段，其余55个内容字段进行扩展属性管理，见表1。
3.3 信息采集传递规则定义
由于转向架的整体生产环节，部件类型较多，流程较长，工序繁杂，为解决各产线、各系统能够互相识别，并保证在整个全流程环节二维码的唯一性，定义了二维码基本属性（QR码的版本、编码格式、容错能力级别），二维码符号的尺寸大小、标签样式大小等。同时搭建了二维码平台，制定了二维码平台规则，对二维码进行统一管理，针对2.1中分析的不同的运用场景分类考虑，对于二维码平台所在的上层系统而言，通过Web Service调用二维码接口，实现条码统一生成、解析。对于下层的中控生产系统，则通过下载平台规则，做好字段对应关系，将信息转换成规则定义的格式生成或解析二维码信息，并将生成的二维码信息存储，异步发送到二维码平台进行存档;以公司为例，定义如下的二维码平台规则，见表2。
生成時，填充规则对应的Pcd、Wcd、Sp、Fl字段，形成二维码内容;解析时，将二维码中规则字段值转换成对应需求的内容使用。
2.4 二维码实现信息追溯调用
通过2.2中对物料/产品二维码内容字段的定义，在实际生产环节实现了二维码对物料/产品相应信息的采集。并将采集的信息分为基本信息（产品名称、产品编码、产品序列号等）和附加信息两类（尺寸、合格证、材料说明书等）。
对于基本信息可直接在二维码上进行显示，在下工序需要时可通过扫码直接读取;产品附加信息采集后在系统内存储，在下工序需要使用时，可通过扫码信息索引从系统中获取调用。以在公司二维码实施为例，通过采用上述方式，可实现如下产品的信息追溯调用。
（1）外购件。通过供应商平台二维码生产可将产品相关的质量信息写入二维码平台，当下工序需要时，制造执行系统（MES）或者自动设备可通过查询二维码平台获取数据，
（2）自制件。在制造执行系统（MES）中将产品检测任务与二维码字段内容相关联。生产制造时在产品检测任务中写入数据，实现数据采集，在下工序需要时，可通过扫码二维码，以二维码中的基本信息、字段作为依据，在制造执行系统（MES）中的检查结果内进行查询，并将结果直接调用写入下工序。
3 结束语
通过开展二维码在转向架智能制造中的应用研究，对生产各环节业务流程进行梳理改善，以二维码为过程产品数据传输载体，使得数据传输更为及时高效准确，实现了转向架智能制造各产线从外供件到成品的全生产过程质量信息采集、传递及追溯调用，为转向架的全生产周期质量追溯管理提供基础数据信息，同时也为后续的产品质量分析提供基础数据支撑。
参考文献
[1] 杨军，刘艳，杜彦蕊.关于二维码的研究和应用[J].应用科技，2002，29（11）：11-13.
[2] 苏媛媛.二维码技术在广电设备管理中的应用[J].电子技术与软件工程，2019（3）：131.
[3] 王俊，王子涵.基于二维码高速赋码与视觉技术在智能制造中的研究与应用[J].电子世界，2020（8）：67-68.
[关键词]转向架;二维码;智能制造;信息采集;信息流转
[中图分类号]U266 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（21）04–0–03
Application of Two-Dimensional Code Technology
in the Intelligent Manufacturing of Bogies
Hu Rong-wei
[Abstract]With the rapid development of intelligent bogie manufacturing， the requirements for the collection and transmission of production and quality information in each manufacturing process are getting higher and higher： not only the accuracy of information， but also the efficiency of information transmission， entry efficiency and storage are required. Convenience， and the use of two-dimensional code as the information carrier can well realize the efficient storage of information， improve the efficiency and quality of information collection and entry， and also improve the efficiency and accuracy of information circulation.
[Keywords]bogie; two-dimensional code; intelligent manufacturing; information collection; information flow
轉向架作为轨道车辆关键走行部件，其生产制造模式开始向数字化、智能化方向发展。随着发展的深入，生产制造环节中对于的质量信息采集、流转和传递提出了更高的要求：不仅要求信息的准确性，还对信息的传递效率、录入效率及存储的便捷性都提出了新的要求。而二维码作为采用黑白相间的图形在二维方向上的分布来记录信息的新型方式，可以实现新型数据的高效储备，极大地提高了数据录入的效率和质量，也提高了信息流转的高效性与准确性。
因此开展二维码在转向架智能制造各产线应用研究，以二维码为信息载体，实现转向架智能制造各生产线从外供件到成品的全生产过程质量信息采集、传递及追溯，能够为转向架的全生产周期质量追溯管理提供基础数据信息，同时也为产品质量分析提供基础数据支撑。
1 技术难点分析
传统转向架生产制造过程中的生产、质量信息流转形式主要为：数据采集方式大多以手工测量、人工输入为主，数据流转传输方式以纸质过程记录卡为主。
在未来的智能制造项目中，转向架各生产环节对于物料及生产信息的需求主要在于信息的快速识别与传递：既要求信息的准确性，也要求信息的传递效率、录入效率及存储的便捷性，而采用二维码作为信息载体，能很好地实现数据的高效储备、提高信息录入的效率和质量，也提高了信息流转的高效与准确性。
要推行二维码在转向架生产制造过程中的运用，实现制造过程中传统信息采集流转形式的转变，需要解决如下技术难点。
（1）应用场景繁杂，业务场景梳理需求全面。转向架的整体生产环节，部件类型较多，流程较长，工序繁杂，要全面推行智能制造，采取二维码实现全制造周期的生产、质量信息的采集、传递，保证全流程信息的完整性，首先需要解决的就是分析各产品及其制造特点，全面梳理业务场景，确定二维码的实施应用场景，确保二维码应用场景涵盖产品实际生产制造环节。
（2）部件较多，信息内容需求不同，需要统筹规范定义。由于转向架不同部件、不同生产环节的差异性，对二维码信息内容和格式的需求也存在差异，这将带来物料在跨场景或跨车间流转识别的困难，为此还需要对转向架所有物料二维码格式与内容进行统筹规范定义。
（3）信息采集传递规则定义。二维码中信息传递规则是信息传递关键，也是各生产线、各系统互相识别的关键。因此对二维码中信息传递规则定义是二维码实施应用的关键。
（4）用二维码实现质量信息追溯调用要求。采用二维码形式实现信息的采集传递是二维码应用的基础，而通过传递的信息，实现信息的追溯调用则是更高的要求，不仅需要保证传递的信息准确无误，还需要信息之间要相互关联具有可追溯功能，这也是实现该功能需要解决的难点。
2 实施方案及效果
2.1 运用场景梳理、分析及划分
针对部件类型较多，流程较长，工序繁杂造成的运用场景繁多情况，可考虑按两种方式进行梳理分析。
（1）按产品结构树从板料向各部件成品逐级依次向上梳理，或者从成品向板料逐级向下展开。梳理时要充分考虑各部件在不同生产环节时的信息采集、流转需求;此方式梳理产品覆盖较全面，生产环节较多，较杂时易遗漏。 （2）按生产制造流程从供应商送料到最终成品产出依次考虑各环节的运用场景。梳理时需要充分考虑不同的部件生产环节需求的差异。此方式梳理生产环节覆盖较全面，但产品易遗漏。
为保证最终梳理准确，两种方式同时进行，相互补充、完善。运用场景梳理完成后，将所有运用场景分门别类，相同或相似场景进行统一考虑合并，并针对不同的运用场景，制定与之相适应的二维码运用规则。
以在中车株洲电力机车有限公司转向架制造进行的场景梳理为例，通过采用上述方式，，将转向架部件总体分为外供件和自制件两大类，每类按生产制造组织环节采购、入库、分发、领用、生产制造、产出交付等制定了12类运用场景。
2.2 二维码内容定义
考虑到转向架不同部件、不同生产环节对二维码内容及格式需求的差异性，需要对于各个部件和生产环节预先进行统计分析，可参照运用场景梳理方式进行，不过侧重点有所不同，此部分侧重点在于二维码内部实际需要承载的信息类型和信息
内容。
为了保证二维码内容和格式的统一，需要将各部件和各环节需要的信息进行整合，删除不必要信息，保留关键信息。信息量的多少需要综合考虑到现场扫码后识别的方便、快捷和二维码本身存储量。可考虑将产品名称、产品编码、产品序列号等各生产环节都需要提取的基础信息在二维码中直接存储，将产品尺寸、产品材料证明、合格证等某些生产环节需要的信息作为附加在二维码系统内存储。当生产工序需要时，再扫码从系统内提取调用。
以在公司H型地铁构架焊接生产线进行的二维码内容定义为例，通过采用上述方式，按生产工艺流，逐个生产工位确定二维码内容需求。整个转向架制造环节共定义了38个为外供件二维码内容字段、33个为自制件二维码内容字段，并考虑存储和使用便捷，梳理出6个二维码关键字段作为二维码内容显示字段，其余55个内容字段进行扩展属性管理，见表1。
3.3 信息采集传递规则定义
由于转向架的整体生产环节，部件类型较多，流程较长，工序繁杂，为解决各产线、各系统能够互相识别，并保证在整个全流程环节二维码的唯一性，定义了二维码基本属性（QR码的版本、编码格式、容错能力级别），二维码符号的尺寸大小、标签样式大小等。同时搭建了二维码平台，制定了二维码平台规则，对二维码进行统一管理，针对2.1中分析的不同的运用场景分类考虑，对于二维码平台所在的上层系统而言，通过Web Service调用二维码接口，实现条码统一生成、解析。对于下层的中控生产系统，则通过下载平台规则，做好字段对应关系，将信息转换成规则定义的格式生成或解析二维码信息，并将生成的二维码信息存储，异步发送到二维码平台进行存档;以公司为例，定义如下的二维码平台规则，见表2。
生成時，填充规则对应的Pcd、Wcd、Sp、Fl字段，形成二维码内容;解析时，将二维码中规则字段值转换成对应需求的内容使用。
2.4 二维码实现信息追溯调用
通过2.2中对物料/产品二维码内容字段的定义，在实际生产环节实现了二维码对物料/产品相应信息的采集。并将采集的信息分为基本信息（产品名称、产品编码、产品序列号等）和附加信息两类（尺寸、合格证、材料说明书等）。
对于基本信息可直接在二维码上进行显示，在下工序需要时可通过扫码直接读取;产品附加信息采集后在系统内存储，在下工序需要使用时，可通过扫码信息索引从系统中获取调用。以在公司二维码实施为例，通过采用上述方式，可实现如下产品的信息追溯调用。
（1）外购件。通过供应商平台二维码生产可将产品相关的质量信息写入二维码平台，当下工序需要时，制造执行系统（MES）或者自动设备可通过查询二维码平台获取数据，
（2）自制件。在制造执行系统（MES）中将产品检测任务与二维码字段内容相关联。生产制造时在产品检测任务中写入数据，实现数据采集，在下工序需要时，可通过扫码二维码，以二维码中的基本信息、字段作为依据，在制造执行系统（MES）中的检查结果内进行查询，并将结果直接调用写入下工序。
3 结束语
通过开展二维码在转向架智能制造中的应用研究，对生产各环节业务流程进行梳理改善，以二维码为过程产品数据传输载体，使得数据传输更为及时高效准确，实现了转向架智能制造各产线从外供件到成品的全生产过程质量信息采集、传递及追溯调用，为转向架的全生产周期质量追溯管理提供基础数据信息，同时也为后续的产品质量分析提供基础数据支撑。
参考文献
[1] 杨军，刘艳，杜彦蕊.关于二维码的研究和应用[J].应用科技，2002，29（11）：11-13.
[2] 苏媛媛.二维码技术在广电设备管理中的应用[J].电子技术与软件工程，2019（3）：131.
[3] 王俊，王子涵.基于二维码高速赋码与视觉技术在智能制造中的研究与应用[J].电子世界，2020（8）：67-68.