铁路货车检修管理系统研究

摘要：为解决批量修造中的产品配置、质量、位置、状态等生产信息的全过程管理，设计了一种铁路货车生产管理通用的检修管理系统。应用结果表明：本系统实现了企业车间生产线上产品的实时跟踪管理，加强了对生产过程的监控和质量控制，提高了检修效率和信息化管理水平。

关键词：生产；LED；显示屏；车号自动识别；二维码生产

全过程控制几乎是每个生产型企业都会涉及到的，对生产线或者车间乃至整个工厂的生产情况进行实时监督和统计，生产设备进行实时监控，生产数据实时统计，同时也是大数据时代的一个必然产物，工业4.0所倡导的前提即为各类数据对接。铁路货车检修管理系统的研究与应用不仅能实现检修过程控制，还可以提升检修效率和信息化管理水平。本系统通过软件对产品相关数据进行全面管理，实现数据的录入、查询、统计、显示、报表、打印等功能；通过车号自动识别系统，实现车辆车号的全自动实时记录功能；通过LED提供的驱动函数、控制卡，实现LED显示屏的远程控制和数据传输[1]；通过二维码传递产品相关的配件配置、生产完工等信息，亦作为质量检查的依据，检查配件错装、漏装等问题。

1总体设计

1.1系统结构设计。系统结构采用二级集散式结构，如图1所示，即由服务器、办公电脑、打印机、地面读出设备AEI、LED显示屏组成，数据通讯通过局域网传输。1.2系统功能设计。整个系统的主要功能分为：1）车辆配置、质量、状态信息管理，通过MIS系统将需要的数据信息录入预设计好的系统数据库的数据表中，能自动生成生产信息动态报表。2）车辆在厂位置更新，通过集成硬件设备自动更新或在MIS系统中手动更新厂修车位置。3）LED显示，将需要显示的数据进行数据区域、显示数字大小的判断和合理组织，使所有数据信息显示在显示屏的有效区域，达到最佳效果；显示屏的控制与通信功能的主要作用是通过系统参数，与远程显示屏建立通讯机制，实现通信参数的读写和显示内容的发送[2]。4）二维码生成，可以将特定信息生成二维码打印粘贴在指定产品上。

2关键技术

2.1车号自动识别。铁路车号自动识别系统改变由车号员手工抄录车号的传统方法，在每辆车上装有能反映车辆特征的无源(或有源)识别卡，在相关固定点设置地面读取设备，当车辆接近并通过其作用区域时，自动读取车载识别卡的信息。地面设备将读取的车号数据信息进行放大、解译、校核处理后送至管理中心自动储存记录和打印，以便及时、准确地掌握货车所在位置和使用情况，管理检修时间，工作任务量等。铁路车号自动识别系统主要由车辆标签、地面AEI设备、数据识别读取程序组成[3]。1）车辆标签：车辆标签作为车辆的主要配件，内部存储器中存有车号信息及车辆的技术参数信息。标签安装在被识别车辆的底部中梁上，每辆车安装一个标签，该标签相当于车辆的“身份证”。2）地面AEI设备：地面AEI设备主要由室外的车轮传感器、地面天线和室内的RF射频装置、读出主机、电源防雷、通信及信号防雷等部分构成。可以实时准确地完成对列车及车辆标签信息的采集，并将采集的信息传输到数据识别读取程序。3）数据识别读取程序：接收AEI设备的数据，并进行自动识别提取其中的车型、车号、厂家等信息，存入系统数据库，并为进一步的数据处理程序提供可用的数据源。2.2LED显示。生产看板在现代工厂占据重要的位置，作为一种可视化生产管理系统，它提供丰富的显示界面，无论是在生产现场还是在办公室电脑前都能同步给我们直观、形象的反映当前生产线的实施生产数据，使我们更好地监控各条生产线的生产状况。近年来，LED技术发展十分迅速，已成功地应用于社会各行各业，得到了社会的普遍青睐。在对LED显示屏的远程控制中，免去了单片机硬件电路的设计，直接利用网口/RS232/RS485/USB的控制卡，实现PC与LED的远程数据传输和控制。这对具有多部门、车间物理位置分布不规则、数据传输距离远等特点的企业来说，利用LED显示屏对生产过程的管理和系统的实现带来了有利条件，企业可利用LED提供的驱动函数、控制卡，直接实现LED显示屏的远程控制和数据传输。2.3二维码。二维码作为产品可视化管理的组成部分。具有以下优点：高密度编码，信息容量大；编码范围广；容错能力强，具有纠错功能；编码可靠性高；可引入加密措施；成本低，易制作，持久耐用。正是基于这些优点，二维码在各行各业有着广泛的应用，特别是高科技、物流和零售行业。生产企业可以借助有关产品信息管理系统，如ERP等，结合需求情况，动态生成二维码信息，将二维码识别标签打印出来，粘贴到需要的地方。充分利用二维码，全程管理产品信息及跟踪物流，使企业信息化操控产品，工作流程更加简单，提高了安全性[4]。

3系统实现

3.1车辆配置，质量，状态信息管理。3.1.1配置信息。车体检修时，对出车时间进行预告知，便于制动、车钩缓冲装置和转向架的提前配套，可减少制动、车钩缓冲装置和转向架的保有量。自动生成生产信息动态报表以便各生产部门及生产主管领导及时、准确地了解各个车间的生产情况，发现生产中的问题，更好地进行生产安排。3.1.2质量信息。结合质量检验停止点设置工序质量交检信息网络，采取消项管理的模式，输入、存储、处理相关质量信息，为实施管理控制、质量改进提供依据；建立售后质量故障信息数据库，实现了售后质量问题录入、统计、分析信息化管理，利于针对典型及惯性质量故障制定相应的纠正及预防措施，促进质量改进，提高顾客满意度。3.1.3状态信息。根据车辆在厂、各车间的天数，显示不同的颜色，通过醒目的颜色进行提醒，起到预警作用。3.2车辆在厂位置更新。3.2.1部门之间。车辆在各车间之间的位置通过地面读出设备AEI获取，并提交信息到MIS系统进行位置更新，初步定位车辆在哪一个生产线和工位。根据现场实际情况，分解车间入口及落车车间限界处，车辆虽自身的带有车辆标签，但因两地都为硬化地面，地面设备安装、防护都有很大难度，因此在车辆进入分解车间及车辆落成采用人工方式（便携式手持机）读取上报进行卡控。各车间（或工位）间车体（或转向架）转移采用自动方式，时间卡控以进入（或离开）移车台位为准。以此来完成对车辆的进入、维修、落成全过程的位置追踪和车辆维修各工序时间占用的查询与统计，如图2所示。3.2.2车间内部。针对车辆在车间内部不同工序之间的位置跟踪，开发了“存车线摆排”功能，如图3所示，进一步定位车辆在哪一个工序，细化管理。使用jQueryUISortable实现，该插件的用途是使用鼠标重新排列列表或网格中的元素；使用ul标签表示工序，li标签表示车辆，通过拼接html可以生成存车线信息在网页上显示。通过在ul标签之间拖拽li标签模拟在各工序之间进行车辆摆排。3.3LED显示生产信息。BX-5E系列产品型号BX-5E1/5E2/5E3BX-5E系列支持超大面积LED显示屏，广泛应用于各种超大面积的LED门楣显示屏和LED集群显示系统；主要面向网络应用，支持局域网和互联网。本系统选用BX-5E3控制卡。3.3.1LED屏参设置。使用LED前必须对屏幕参数进行设定，LedshowTW是一款操作简单，功能强大的免费LED图文编辑器软件，它具备丰富的节目管理功能，可以帮助LED控制卡用户可以更好地管理LED屏幕。屏幕参数设置如图4所示。需要注意的是，LED屏幕的IP地址必须与Web服务器处于同一网段，否则MIS系统无法发送节目给LED屏幕。3.3.2动态生成节目文件。节目文件（Program），用来规划显示内容。在设计节目时：1)建立节目，设置边框效果。2)建立区域（图文、时间、温度、湿度、噪音），设置边框效果。3)增加区域至节目中。若区域的位置不在节目有效范围内，屏幕将不会显示该区域的内容。由于生产是动态变化的，MIS系统需要先动态生成节目文件，然后通过LED驱动程序向显示屏发送数据，如图5所示。LED显示屏的数据内容由标题、实时数据、欢迎词三部分组成。3.4车辆信息二维码生成。在现有MIS系统的基础上，新增二维码生成打印功能，将相关信息生成二维码、打印粘贴，把文字信息转化成图片进行传递，使用现代智能电子设备或者条码扫描设备，不需要后台数据提供支持便可读取信息。生成二维码的开源项目很多，本系统选用ZXing库实现二维码的动态生成，如图6所示。ZXing是由Google开源的1D/2D编解码类库，其提供了多种平台下的客户端，编写代码量很少，占用存储空间小。

4应用案例

某车辆厂各生产部门及生产主管领导每天需关注各个车间各工序的生产情况。对生产信息及动态报表的统计工作，如图7所示，基本靠人工完成，工作量大，数据很难实现快速准时。另外，内部生产动态，通常由车间调度间的电话、定期协调会、手工摆牌等方式进行信息交互，信息数据不能全过程共享。可以说，预期获得进厂检修车的信息不清晰，由于车种、车型的不同，对生产的组织带来难度，特别是特殊厂修货车的生产准备，往往造成检修周期过长。笔者所在团队利用JSP程序和B/S模式，融合jQueryUI、ZXing等，集成车号自动识别系统，开发了车间生产状态监测系统，并将其成功应用到某车辆厂。快速自动生成生产信息动态报表，以便相关生产部门及生产主管领导及时、准确地了解各个车间的生产情况，发现生产中的问题，更好地进行生产安排，提高生产效益。车间内部存车线摆排：在车间内部各工序之间进行车辆摆排，且根据车辆在厂天数，显示不同的颜色（如：10天以内显示绿色，10天以上20天以内显示黄色，超过20天显示红色），如图8所示。摆排完毕后，还可以设置标题、欢迎词，通过“同步LED显示”按钮可以将内容（标题、存车线数据、欢迎词）传输到LED显示。将车辆信息生成二维码，打印并在现车上粘贴，如图9所示，使用支付宝、微信、QQ等扫一扫功能扫码读取信息。车间员工根据扫码信息进行制动配件的领用和组装；质检检查人员通过扫描质量记录本或现车上的二维码来核对制动配置安装是否正确[5]。

5结论

铁路货车检修管理系统的构建，对产品相关数据进行全面管理，实现数据的录入、查询、统计、显示、报表、打印等功能。以地面读出设备AEI、PC为上位机，LED显示屏作为下位机，借助LED显示屏驱动函数，利用网口LED控制卡实现PC与LED的远程数据传输和控制，较好地满足了多部门、车间物理位置分布不规则、数据传输距离远等特点的要求，实现了检修车生产动态可视化管理，实时反映车间的生产过程。二维码技术的应用解决了检修车一种车型对应多种配置而产生的装配和核查的识别困难，有效控制配件错装、漏装等质量问题，是工位产品可视化管理的有效补充。铁路货车检修管理系统的研究与应用从整体上提高了检修效率和产品质量。

作者:雷随 潘阳云 杜锋 单位:中车长江车辆有限公司武汉分公司