“120型控制阀智能检修系统”的研究制作

“120 型控制阀智能检修系统”的研究制作

高海军

中国铁路呼和浩特局集团有限公司包头西车辆段 内蒙古包头市 014010

摘 要：目前包西车辆检修车间内制动组120检修工作全程均由工人手动完成，每张120检修记录表，需要填写数字9处，盖章不少于28个。同时，分阀人员每天需填写额外记录本一份，记录每位工作人员当时组装的阀号。此记录本用于统计每月工作量、记录特殊阀体状态、追查事故阀等。该作业流程费时费力，效率低下。无法对现场生产的数据进行实时监控和分析。“120制动阀智能检修系统”，用于简化作业流程，进行精准的档案记录，实现实时的数据监控，对长期数据进行整合分析。以智能替代人工，量化每位职工一次校验合格率，用数据指导现场作业，从而提高制动阀检修质量及检修效率。

关键词：120型控制阀；简化流程；智能；提高检修率

1 设计目的

生产效率的提升推动了社会进步，真实有效的数据才是指导现场生产的依据。因此，本人设计了 “120型控制阀智能检修系统”，用于简化作业流程，进行精准的档案记录，实现实时的数据监控，也可对长期数据进行分析。以智能替代人工，量化每位工作人员以及整个班组的合格率，用数据指导现场作业，从而提高制动阀检修质量及检修效率。

2 技术原理

“120型控制阀智能检修系统”历时两年，在Visual Studio 2015平台开发，使用MFC类库框架编写，运行于Microsoft Windows操作系统的Win32应用程序。测试版本包括三个应用程序（阀体分配程序、检修记录程序、试验记录程序）及一个服务器程序。

3 创新点：

此系统依据包西检修车间内制动班组实际工作流程开发，完全匹配班组定置管理，部署快捷、成本低等特点。在完成智能化检修记录及分析的基础功能上，还包含班组定制的各类内控措施

4 总体设计

4.1软件描述

“120型控制阀智能检修系统”历时两年，在Visual Studio 2015平台开发，使用MFC类库框架编写，运行于Microsoft Windows操作系统的Win32应用程序。测试版本包括三个应用程序（阀体分配程序、检修记录程序、试验记录程序）及一个服务器程序。

此系统依据包西检修车间内制动班组实际工作流程开发，完全匹配班组定置管理，部署快捷、成本低等特点。在完成智能化检修记录及分析的基础功能上，还包含班组定制的各类内控措施。

4.2设计核心方法

制动阀检修为流水线作业，每个阀体都需要跟踪大量信息，包括检修时间、检修人、检修单位、阀型、6处测量数据、试验是否合格等。为更好的追踪数据，本系统采用内置芯片“感应式IC卡”，如图所示：

每张IC卡内部芯片可以以加密的形式存储数据，出厂时每张卡已经存入唯一的一组16位字符数据。卡片随阀体完成整个检修作业，此16位字符就作为阀体的唯一“身份证”，流经每一个工作岗位，通过系统安装的读卡器，读出数据并与服务器数据库进行匹配，找到属天此阀体的唯一记录，即可对记录进行修改编辑。

4.3程序结构

如流程图所示，菱形节点为本系统在目前检修流程中位置。

阀体分配程序：在研磨作业完成后，按照既有编号分配规则，将IC卡刷入系统，录入阀号、检修人员以及6处配件测量尺寸。并将IC卡放入阀框中，进入下一流程进行组装。

检修记录程序：工人完成组装作业后，在检修记录程序系统中刷入IC卡信息，屏幕会显示阀体详细信息，确认无误后，选中阀型、类型、检修方法，点击“检修完成”后，检修信息会录入数据库，并且打印一张检修记录表。将表格装袋后随阀体、IC卡一起流入下一环节进行试验。

试验记录程序：工人试验完成后，在本系统中刷入IC卡信息，可以将其标记为合格品并且记录其质量，或标记为不合格品并且记录其不合格项目送回返修。

上述所有数据均储存于加密服务器数据库中。

4.4子系统详解

4.4.1阀体分配程序

程序主体如图1所示：

图1

开始分配工作时，先将IC卡放在读卡器上，点击“读卡”，成功读卡后卡片序列号就会显示唯一的此卡片数列，同时可以填入阀体信息如图2所示。

如果填入的测量值超出限度，系统会自动提示不合格，如图3所示。如果一切正常则会显示分配完成，如图4所示。

图2

图3

图4

4.4.2检修记录程序

程序主体如图5所示：

图5

在组装人员完成组装作业后，将IC卡放在读卡器上，点击读卡，程序会显示此阀体详细信息如图6所示。程序也会提供纠错功能如图7、8。

图6

图7

图8

点击检修完成后，所有所选择内容录入数据库，同时自动打印检修记录单。

4.4.3试验记录程序

程序主体如图9所示，左上表格中列出了今日所有合格阀体详细信息，左下表格列出的是今日所有不合格阀体详细信息。右上方统计今日合格率等详细信息。右下方表格显示所有往日不合格阀体详细信息。

单击“添加合格记录按钮”弹出窗口如图10所示，操作方法与上述类似，将阀体信息标记为检修完毕，录入数据库。同时释放IC卡数据，卡片回收后用于下一阀体。

单击“添加不合格记录”弹出窗口如图11所示，可以选择不合格项目并记录返修次数。IC卡连同阀体一起返还组装人员。

图9

图10

图11

5 应用和推广情况

目前程序进行工作现场测试试用，在测试过程中，出现了数据统计不准、分配程序出错和不自动计算一次交验合格率等问题，工作室成员及时与现场工作者沟通研究，找准问题关键，逐步解决问题。经过不断完善，现“120型控制阀智能检修系统”所有程序已全部测试完毕，待所需工装设备落实安装后，即可开始投入使用。

6 软件下一版本更新计划

6.1开发用于放置非工作区域电脑的“综合控制台”程序。图像形式显示班组实时数据，更细化更强大的数据分析功能。

6.2开发输出图像功能，如大屏幕、投影仪、LED显示屏等，展示在班组办公区域。

6.3寻找蓝牙游标卡尺解决方案，接入“阀体分配程序”中，在配件检测工序中提高效率。

6.4设计算法，使“阀体分配程序”更加智能化，达到输入IC卡序列号后即可自动填写阀号功能。

6.5修复各类BUG。

6.6美化界面：现阶段仅完成功能性开发，所使用UI全部为Visual Studio2015自带默认，界面美观程度有待提高。

7 实际部署及定置管理

7.1“阀体分配程序”所使用设备为普通个人电脑，建议安装Windows 7，配备IC卡读卡器，将来可以扩展安装蓝牙游标卡尺。

7.2“检修记录程序”“试验记录程序”由于没有复杂输入，所有操作均设计成按钮，所以可以使用立式触屏电脑，或同“阀体分配程序”配置一样的普通个人电脑。

7.3服务器设立：由于数据量较小，硬件配置为普通个人电脑即可，开发所使用配置为Windows10系统加SQL Server 2012数据库系统。也可以使用安全系数较高的Ubuntu Linux + My SQL组合。

7.4上述PC设备均需接入网络，可以是本系统全新组建局域网，也可以接入车辆段内部局域网。

7.5卡片可以制作成7-8种不同颜色，每种颜色对应一位工作人员；或在卡片中进行标号，即数字1-8号，每个数字号码对应一位工作人员，保证生产过程中不会发生错拿、漏拿等现象。

7.6IC卡不一定是卡片，也可以制作其他不同颜色或带磁铁的圆盘状或其他形状。（神华车辆段采用带磁铁条状IC卡）

8 经济效益：

如本程序在全部所需工装设备安装就绪，正常投入使用的条件下，可以为制动室简化作业流程，进行精准的档案记录，实现实时的数据监控，对长期数据进行整合分析。以智能替代人工，量化每位职工一次校验合格率，用数据指导现场作业，从而提高制动阀检修质量。同时也优化了制动室的工艺流程铺排，使现场检修工作节奏快捷、工艺细致、数据分析统计更加准确，解决了手工填写记录单效率低，浪费严重，记录单无法数据化等问题。

参考资料：

【1】《Visual C++从入门到精通》（第三版） 清华大学出版社

【2】《SQL Server从入门到精通》 清华大学出版社

【3】https://developer.microsoft.com/zh-cn/ 微软开发者中心网站

【4】www.csdn.net CSDN网站

【5】智络科技提供《URF-R330 产品规格书》及API

中国铁路呼和浩特局集团公司科技研究开发计划项目（课题编号：2021B121）