信息化技术在空调控制器上的应用

陈晓武 孙志敬

（1.珠海格力电器股份有限公司 珠海 519000；2.广州民航职业技术学院 广州 510030）

前言

空调属于消费型电子产品，面向的用户群体广，应用场景宽，空调产品的制造企业，为占领市场份额，迎合消费者的多样化需求，不断更新产品功能，研发出功能各异的产品。但是产品的多样化，给企业的研发、生产、售后等各个环节带来沉重的负担，研发部门忙于维护各种差异化产品；生产单位疲于应对不停切换的产品；售后人员忙于各种备件的储备。

电路主板是空调产品的核心部件之一，作为空调的大脑，控制空调各个部件的相应动作，实现产品的功能。空调主板由硬件电路和软件程序集合组成。在空调主板的通用化进程中，一般采用通用硬件搭配差异化软件的方式实现。在主板上增加额外的硬件信息输入电路，通过软件检测识别硬件电路传递的信息。软件根据定义关系，通过硬件输入的信息调取差异化的参数及运行逻辑，在通用的硬件平台上实现功能或性能的差异化，从而实现产品的多样化[1]。

我们以空调主板上的跳线帽电路为例。跳线帽电路为5路电平输入电路，通过5路高低电平的变化的组合可以传输32种不同状态。每一种状态关联一组差异化的数据，32种状态，在同一个硬件平台上可实现32种差异化产品。一个年产3 000万台空调企业，如果一个主板上用一个跳线帽电路，投入的物料成本约1 500万元每年。在生产制造过程中，增加物料会产生各过程质量问题，如来料错误、生产混料、安装不良等等。企业采用各种预防及改善措施仍不能杜绝，只能依靠检测手段，找出不良品。给生产带外额外的风险及损失。增加硬件电路的方式，不仅增加物料成本，还增加采购、制造成本，同时还产生质量风险。

因此，我们亟需一种解决产品功能多样化、生产制造通用化的技术手段，降低成本投入，提高生产工艺质量一致性。

1 产品特征属性

在空调主板硬件通用平台上，我们将导致产品差异化的参数及控制逻辑，统一称作该产品的特征属性[2]。家用空调常用的特征属性有：制冷量、光敏系数、导风机构类型等等。一个特征属性有多个值，多个特征属性排列组成多种组合，每种组合产生一个新的空调产品。对于商用订单型的硬件通用平台，其特征属性比较多，相应的在这种型号的空调主板上就会存在很多个硬件输入信息电路。

2 产品特征属性的数据流

产品的特征属性形成并在其全过程流通的本质为数据流，贯通在产品的整个生命周期。我们把产品的生命周期狭义的分为两段，前半段为生产制造周期，后半段为流通售后周期，这两段一般是断开，脱节的，我们通过将产品特征属性形成的相关数据流录入及存储到系统中，实现产品特征数据全过程的调用更新[3]，即可完成全流程的数据流通。

空调主板的大脑采用微处理器（简称MCU）。MCU内置存储器Flash或者EEPROM，自带存储特性，可用于存储数据。空调主板上设计有通用的通讯接口或者红外接收器，用于进行数据交换[4]。空调产品有满足了数据存储及录入的特性，设计一套产品全生命周期数据录入及流通的信息化平台，通过数据流替代硬件输入电路，即可实现硬件通用平台的差异化。

空调产品特征属性的数据流主要由三部分组成[5]：产品设计时产生特征属性数据，形成数据库；产品制造时，从数据库获取数据流，对产品进行数据录入；产品售后时，从数据库获取数据流，对产品进行数据录入，如图1所示。

图1 产品特征属性的数据流

3 特征属性数据流设计与应用

我们仍以引言中空调主板的跳线帽电路为例，深入分析依托数据在产品生命周期的流通，实现产品特征属性的传递，实现虚拟数据替代实体硬件电路。

3.1 硬件录入特征属性

空调企业常用的硬件传递特征属性的方式有：跳线帽电路、拔码开关电路等，如图2和图3所示。这种方式在信息化技术不完善的情况下，能简单可靠地在产品的整个生命周期传递特征属性，实现通用化。

图2 跳线帽电路

图3 拔码开关电路

但是这种方式，在实际应用中会存在问题，以跳线帽电路为例，该电路使用的物料包括针座、电阻、跳线帽，在生产过程中，需增加电阻的SMT、手工插针座、手工装跳线帽，三道工序，需要2个工位，用时共6.3 s，如图4所示，并且来料和安装容易出错。

图4 跳线帽电路的生产工序

硬件电路需要投入额外成本，容易产生质量异常，也占用大量的硬件资源而传递的信息量却极少。这类硬件电路的存在，只是为了传递产品的特征属性，并不能增加产品的附加值。

在信息化技术快速发展的过程中，我们可以采用定义特征属性形成的数据流作为虚拟跳线帽，替代硬件跳线帽电路的作用。

3.2 产品数据流

产品设计是数据的源头，良好的设计将给生产及售后带来便利。一方面，要解决特征数据的录入及存储逻辑，另一方面，建立实时高效的数据库，实现快速可靠传输。

在开发过程中，首先对主控微处理器的MCU的Flash空间进行划分，分配一部分空间用于存储机型的特征属性数据[6]。主板通过通讯接口或者红外接收器，接收特征属性数据，并写入Flash的数据区，如图5。在虚拟跳线帽的应用及设计过程中，需要设定各种常见异常事件处理的逻辑及建立新旧制品的兼容性机制。

图5 Flash空间分区

在空调研发设计过程中，我们引入虚拟跳线帽作为生产物料。在程序设计开发时，将虚拟跳线帽的数值与产品的特征属性组进行关联，在数据区写入特征属性数据，软件按照数据运行，成为不同的产品。虚拟跳线帽作为一个生产物料，具备实现跳线帽的属性，作为一个部件，写入产品的生产BOM表中。

对于虚拟跳线帽生产与产品型号关联的数据，需根据生产企业信息化平台制定适宜的策略。在设计和生产过程中，生产时可直接从信息化技术平台中调用某型号空调主板的BOM表，获取最新的数据流。而售后服务发生在企业外部，一般做法从BOM表取出产品与虚拟物料的关联数据，生产新的数据库，供售后平台调取[7]。

3.3 生产数据流

空调制造过程，由部件生产及部件组装组成。主板作为一个通用部件，倘若在电子装配工厂生产时，输入机型的特征数据，它将变成一个专用部件[8]。因此需在总装车间装配特定机型时输入特征数据。

总装生产过程中，在运转测工序中，测试系统会给产品供电进行通讯，满足录入特征属性的条件。在启动生产测试前，运转测试系统通过产品条码，获取到空调机型信息，自动的从ERP系统中调取特征属性数据[9]。通过测试设备与空调的通讯连接，传输特征属性数据给主板的MCU，再由MCU把数据写入到Flash的特征数据区，最后测试系统记录烧录结果，并上传到信息化平台，生成烧录信息数据库，以便进行质量追溯，如图6所示。特征属性数据录入后，执行运行测试时再对录入的特征数据进行校验[10]。至始完成虚拟跳线帽的属性数据的生产过程。

图6 生产数据流的形成

3.4 售后数据流

产品售出之后，主板没录入机型特征属性数据前，是一个通用部件，不具备特定机型的功能[11]。发生更换主板这类售后问题时，要解决特征属性数据录入这个难题。生产制造过程的特征数据录入是在特定的场所集中由一部分专业人员通过自动化手段实现。而售后要面临更多的困难，产品的安装场所范围广、售后人员的技能参差不齐等等。

针对售后的复杂情况，需根据现有企业的售后服务体系、产品应用场所、机型种类等制定适宜的方法。

图7所示是企业内销空调售后数据流示意图。售后人员录入维修信息，系统会根据客户的产品信息，自动从服务器获特征属性数据[12]，并在软件上指导售后人员通过遥控器、手操器、专用维护工具等设备，输入特征属性数据。

图7 售后数据流

具体到实际应用，需要考虑到各种异常的事件的处理机制，如网络异常、无法获取机型信息等等。需要产品设计及售后系统全面协助，才能实现客户满意的售后服务。虚拟物料应用的成败取决于能否解决售后问题。

4 总结

利用产品的特征属性数据替代实体的生产物料，在空调产品的全生命周期上的应用，给企业带来的巨大效益。在虚拟跳线帽的特征属性的设计与应用过程中，不但杜绝硬件跳线帽电路使用过程中存在的质量问题和异常情况，也使空调企业每年节约物料成本1 500万元，每台空调减少了3道工序2个工位，节约6.3 s的时间，提高了产品生产效率，保证了工艺质量一致性。

利用硬件电路实现数字IO扩展,具有便利和低成本的优势。在传统制造企业快步实现信息化技术的广泛应用也迫在眉睫，产品设计、生产、售后的全过程中，数据的深度耦合将会应用于更多的场景，实现降低产品成本、提高产品质量、优化销售流程、提高用户满意度等的必要手段。