墙壁开关确认检验数字化系统设计与应用

刘兵仁 余林茂 程昆鹏 何 晓 刘俊芳 莫盛东

（公牛集团股份限公司 宁波 315300）

引言

家用电器产业是浙江省及宁波市的支柱产业之一。浙江省宁波市正在布局多个新兴产业，其中家用电器产业已迈进五百亿级水平，正在向千亿级冲刺。支持和发展家用电器产业，推动产业升级发展势在必行。杨帆等采用ESP8266为控制核心，目的是设计出基于物联网的智慧家居远程控制系统，通过对信息的处理控制各模块完成任务。客户采用该系统后，能通过智能手机WiFi模块连接远程因特网云服务器来对客户端进行操控[1]。方许丹介绍了一种罗德与施瓦茨示波器的计算机远程控制与应用软件设计方法。该方法基于LabVIEW开发平台，与示波器进行通信，可对示波器进行远程控制，并读取波形数据用于分析。远程控制示波器的实现效果与常规操作效果一致,波形数据与分析结果同步显示，应用效果良好[2]。王元胜等以物联网、大数据为核心的数字化技术是当前经济社会发展的重要推动力，其本质是利用信息技术改造提升传统产业，通过数据化、在线化业务，实现用数据生产、用数据管理、用数据决策目标[3]。

基于目前国内外专家对于对于产线升级和产品检验的相关研究较少。因此，本文针对墙壁开关确认检验数字化系统的研究，旨在推动家电工业互联网平台的产线升级建设，为地区家用电器产业的加速发展增添助力。家电工业互联网平台能够有效推动家用电器相关企业应用和发展，带动基于智能家居系统等相关产业的发展，拉动浙江省的经济增长，加速前湾新区家用电器等高端制造产业转型升级，提高企业市场竞争力及占有率，经济效益非常可观。

1 系统总体方案设计

智能制造是通过信息物理系统、物联网、端对端等技术与各类应用软件（企业资源计划系统、供应链管理和产品生命周期管理等），将生产中的供应、制造、销售等数据连续贯通，建立一种高度灵活、柔性化的产品生产与服务模式，从而实现车间生产流程的纵向集成以及制造业价值网络的横向集成。通过工业产品全生命周期数据的互联互通，实现各服务动态协同联动及决策优化。数字化即是在智能制造的基础上，将工业产品中设计、生产、检测、认证、流通和运行等各个环节中相关数据共用互通。

工业产品全生命周期中的数据涉及生产、检测和监管等多个流程和参与方。除了在企业内部实现工业产品设计、制造和检测数据的采集和流通，还需在生产过程和系统数字化基础上，实现跨主体之间的协同，比如企业与其供应链企业，企业上链后以区块链技术重构供应链系统，并在此基础上实现供应链协同、产业配置高效；比如企业与第三方监管部门，运行在边缘网关的APP第一次使用前须由第三方机构确认后，方可从云端直接下发到边缘网关上。通过区块链等技术将不同主体之间的生产能力进行灵活分配,实现“标准+过程+结果+检测”的各参与方之间的互信，使得整个产业链协同智能化。

联合其他企业和第三方权威检测机构对企业检测产线进行数字化改造，实现检测数据自动采集、传输和存储，应用数据加密技术和区块链技术，排除检测人员篡改、编造检测数据的可能；提高产业链协同效率，通过企业内跨部门、产业链上下游企业数据整合共享，实时汇总、智能分析产品生产计划和各个产线的运行情况，实现上下游产业链同步；生产数据利用，积累企业真实制造能力数据，进行运行监测分析，为精准制定决策提供大数据支撑。具体来讲，在数据真实度方面，建设采集、传输、存储、应用、专业设备、通用设备等6个基础模块；在产业链协同方面，建设订单管理、生产计划管理、采购管理、制造管理、检测管理、装配管理、装箱管理、销售管理、运输管理、库存管理、设备运行状态管理等11个基础模块等。

墙壁开关可信数字化系统，针对于抽检方式，由MES系统下发给实验室，由实验室填写抽检信息直接由产线上获取抽检产品的信息，逐步向需求方反馈，抽检流程如图1所示。

2 系统软硬件设计

2.1 系统架构设计

利用阿里云提供的底层区块链服务（区块链中台和物联网中台设施），开发网关APP，实现边缘设备数据同步到平台，并能接收平台下发的指令进行控制设备；实现在不同产线、不同工位和实验室的检测流程的规范化约束；开发检测设备接口程序，实现在特定工位对面板身份标识与检测数据绑定，并和系统后台读写交互，如图2所示。

根据接口协议实现不同系统的集成，充分利用企业现有的其他数字化系统，将检测数据和生产数据打通，基于云行业平台的数据中心底座搭建数据库，根据主数据的元数据的定义，提供企业业务人员的对业务主数据管理功能，并提供给多方应用采用标准统一的方式使用主数据；开发溯源和监管APP，建立生产过程的质量追踪体系，为半成品和成品建立批次或者单体的生产谱系图，当出现原料、半成品和产品缺陷时能防止缺陷扩散并快速准确定位问题。

系统采用的平台支持云内容安全服务自动审查调用参数信息，避免违法违规信息上链；数据中心提供工厂统一的报警、消息通知，采用邮件推动和站内推动的方式将消息准确及时地推动给指定人员；数据接入的设备实施设备认证机制，设备连接平台之前必须进行认证，一机一密。每个物理设备都要在平台上注册生成设备身份认证，并将设备身份认证烧录到物理设备，认证连接物联网平台，保证数据的传输；数据上链之前，会进行清洗，脱敏，保证敏感数据的安全性。

2.2 墙壁开关产线数字化设计

墙壁开关产线数字化设计，主要包括：面板打码、实验室抽样检测、消费者溯源APP。如图3是数字化改造的整体技术路线图，从面板打码和随机抽样检测、样品在实验的检测和产品测试到消费者溯源，整个过程的产品都有相应的身份标识，抽检的结果和随机抽检的设备都与企业的MES等第三方系统打通，能够保证检测产品的随机性和唯一性。

如图4所示，在墙壁开关产线，面板样品添加标签，同时在视频监视检测行为的前提下，获得面板的检测数据，经过加密的检测数据通过服务器上传至数据平台。当样品寄送到第三方实验室时，根据抽样产品的ID和批次等信息解密数据平台的检测数据，并出具检测报告。

2.3 墙壁开关检测

如图5所示，为墙壁开关检测流程，对于标有身份信息的面板开关，按照标准的检测流程，在视频监视检测行为的前提下，分别测量面板的温升、寿命和电器综合指标等情况，所有步骤获得的检测数据分别通过公有云上传至数据服务平台，与图4类似，检测数据能够解密查询。

2.4 墙壁开关溯源

对于墙壁开关，在制造标准下，从订单信息、现场随机抽检、实验室检测、上传3C检测报告到销售以及质量评价的结果，消费者能够通过产品身份标识信息溯源这些信息，如图6所示。

3 系统调试

依照墙壁开关插座制造系统经验对其他产品线进行数字化改造升级，开发家电服务应用，逐步实现第三方检测机构产品质量高效认证、消费者产品质量在线追溯、产业链上下游企业高效协同。

以墙壁开关产品为例，平台提供主数据的元数据管理功能，企业信息系统管理人员可以根据本企业具体情况对主数据进行扩展，定义具体的主数据的模型（数据字典）；建立生产过程的质量追踪体系，为半成品和成品建立批次或者单体的生产谱系图，当出现原料、半成品和产品缺陷时能防止缺陷扩散并快速准确定位问题。预计产品不良率降低15 %以上。

墙壁开关智能化升级将有助于显著提升综合生产效率、降低运营成本、缩短产品研制周期、降低产品不良品率和提高客户满意度。产线的升级改造方案同样适用于行业内其他家电产品溯源和核心零部件的质量检测和溯源，带动家用电器及相关产业发展，为社会提供相应的就业岗位，促进经济发展、社会稳定。对于繁荣当地经济具有十分重要的意义，经济效益、社会效益俱佳。主要表现在以下几个方面：

1）为OEM/ODM 类的中小家用电器相关企业的发展注入活力，基于产品的数据溯源，有利于其他企业自有品牌的创建，进而促进企业结构调整，优化配置，提高效益；

2）企业的产线数据化升级后，为用户提供性能更加优异、性价比更高的产品，满足家用电器现实需求同时，减少支出费用，提升用户的体验感和幸福指数；

3）将促进家用电器产业大脑建设，提高产品质量和可靠性，形成相关追溯标准，提升品牌声誉。

4 结语

墙壁开关可信数字化系统应用后，通过平台实现检测数据互联互认，提升实验室的评价能力和产品质量的公信力；通过质量溯源，终端客户能够有效追溯产品过程质量信息，减少供方来料检验项目，节省检验时间。部分工位能够利用边缘网关自动上传检测数据，替代大约1/4质量检验人员，同时为智能制造产品提供自动化和高质量的保证；预计生产效率提升20 %以上。

墙壁开关可信数字化系统建设将为地区电工及家用电器产业的加速发展增添助力，首先促进龙头企业产品性能与竞争力，使公司拥有在技术上领先的核心产品，产生新的经济效益增长点，同时可以促进协作单位在智能家居、数字化制造、溯源平台应用的发展，并可以在相关企业应用和发展，拉动我省的经济增长，加速前湾新区家用电器等高端制造产业转型升级，提高企业市场竞争力及占有率，经济效益将非常可观。