智能互联：带曲线图分析的残余扭矩扳手融合无线传输MES系统解决方案

JD-CSC系列残余扭矩扳手融合无线传输MES系统解决方案

本方案由成都精炬达电子科技有限公司自主研发，针对工业制造领域扭矩施工作业数据采集滞后、质量追溯难、过程管控缺失等痛点，将高精度残余扭矩检测技术、无线低功耗传输技术与MES生产管理系统深度融合，实现扭矩作业全流程数字化管控。方案搭载扭矩数据智能分析模块，可通过曲线图直观呈现扭矩施力全过程、残余值波动规律，为工艺优化、质量预判提供数据支撑，已在汽车制造、航空航天、新能源装配等多个行业落地应用。

一、方案核心架构与技术原理

方案采用“端-边-云"三层架构设计，底层为智能感知终端，中层为边缘计算与传输网关，上层为MES系统功能模块，各层通过标准化接口实现数据双向互通，整体架构如下：

架构层级    核心组成    功能说明

感知层    JD-CSC系列残余扭矩扳手    内置高精度扭矩传感器、角度传感器、存储单元，实时采集施力过程扭矩值、峰值、残余值、作业角度等参数

传输层    无线传输网关、本地缓存节点    支持LoRa/Wi-Fi6/蓝牙5.0多协议传输，空旷环境传输距离可达[待填写]米，车间复杂场景下丢包率低于0.1%，断网时可本地缓存至少[待填写]条作业数据，网络恢复后自动补传

应用层    MES系统扭矩管理模块、数据分析平台    实现数据存储、过程监控、质量追溯、报表生成、工艺优化等功能，支持与企业现有ERP、PLM等系统对接

（一）残余扭矩检测技术原理

JD-CSC系列无线数显残余扭矩扳手采用应变式传感技术，可同时识别动态施力过程与静态残余扭矩：施工作业时，传感器每秒采集[待填写]组扭矩数据，完整记录从施力启动、达到峰值、保压到卸力的全过程；螺栓拧紧完成后，扳手自动检测静态状态下的残余扭矩值，判断螺栓是否存在回弹、预紧力不足等问题，检测精度可达±1%，远高于传统扭矩扳手±3%的行业标准。

残余扭矩是指螺栓拧紧完成、外力卸除后，螺栓连接副实际保持的预紧力值，是判断螺栓连接可靠性的核心指标，比动态峰值扭矩更能反映装配质量。传统人工检测方式效率仅为每小时[待填写]件，且易受人为因素干扰，本方案可实现作业过程中自动检测，无需额外工序。

（二）无线传输技术适配方案

针对工业车间金属设备多、信号遮挡严重的问题，方案采用多模自适应传输策略：

固定工位作业场景优先采用Wi-Fi6传输，数据延迟低于10ms，支持单网关同时接入至少[待填写]台扳手设备；

移动作业、跨车间作业场景自动切换LoRa传输，最大传输距离可达[待填写]米，可穿透3层混凝土墙体；

近场数据导出场景支持蓝牙直连手机/平板，现场作业人员可实时查看单批次作业数据。

所有传输数据采用AES-256加密，同时支持本地断网缓存，缓存数据存储周期不低于30天，避免因网络故障导致数据丢失。

二、核心功能模块

（一）扭矩数据实时采集与监控

系统可实时展示每台扭矩扳手的作业状态、当前扭矩值、作业人员、对应工件编号等信息，支持设置扭矩上下限阈值，当作业数据超出阈值时，系统立即触发声光报警、扳手锁定双重预警，防止不合格品流入下一道工序。

（二）曲线图智能分析功能

系统为每一次扭矩作业生成完整的施力过程曲线，横轴为时间（单位：ms），纵轴为扭矩值（单位：N·m），同时标注峰值扭矩、残余扭矩、保压时间三个核心参数，支持单条曲线查看、同批次曲线叠加对比、历史曲线追溯，可直观识别以下异常场景：

1.扭矩爬升异常：曲线前段爬升斜率过高或过低，可判断是否存在滑牙、螺纹错牙、工件配合间隙过大等问题；

2.峰值波动异常：同批次作业峰值扭矩标准差超过阈值，可判断是否存在扳手磨损、作业人员施力不规范等问题；

3.残余值偏差异常：残余扭矩与峰值扭矩比值低于设定阈值，可判断是否存在螺栓回弹、垫片形变、预紧力衰减等问题。

异常类型    曲线特征    对应问题    处理建议

扭矩突降    达到峰值后突然下跌超过20%    螺栓滑牙    更换螺栓，检查螺纹孔是否损坏

爬升缓慢    扭矩达到峰值时间超出标准值50%    螺纹有异物、配合过紧    清理螺纹，检查工件公差

残余值过低    卸力后残余值低于峰值的80%    垫片形变、螺栓回弹    更换高刚性垫片，调整保压时间

（三）MES系统深度融合功能

方案可与企业现有MES系统无缝对接，实现以下业务协同：

工艺下发：MES系统将工件对应的扭矩标准、作业流程直接下发至对应扳手，作业人员无需手动调整参数，避免参数设置错误；

质量追溯：扭矩数据与工件编号、作业人员、作业时间、设备编号绑定存储，存储周期不低于[待填写]年，满足汽车、航空等行业质量追溯要求；

绩效统计：自动统计作业人员作业量、合格率、异常次数，生成班组、个人绩效报表，无需人工统计；

设备管理：自动记录扳手使用次数、校准周期，达到校准阈值时自动提醒，防止超期使用导致精度偏差。

三、JD-CSC系列扭矩扳手参数选型

成都精炬达电子科技有限公司针对不同作业场景推出多型号JD-CSC系列扭矩扳手，核心参数如下：

可根据客户需求定制特殊量程、特殊功能的扭矩扳手，支持定制防爆型、防腐蚀型产品，满足化工、矿山等特殊场景作业需求。

四、行业落地案例

（一）某新能源汽车主机厂装配车间应用案例

1. 客户痛点

该客户原有扭矩作业采用普通定扭矩扳手，人工记录作业数据，存在三大问题：一是螺栓拧紧质量不稳定，售后反馈底盘螺栓松动故障率达0.3%；二是数据记录易造假，质量追溯困难，出现问题无法定位具体作业人员与时间；三是数据统计效率低，每班需要1名专职人员统计作业数据，每月仅统计工时成本超过20000元。

2. 方案部署

本次共部署120台JD-CSC-100型残余扭矩扳手、8台无线传输网关，与客户现有MES系统对接，覆盖底盘、电池PACK、内饰三个装配工段。针对底盘螺栓拧紧工序，设置扭矩阈值为[待填写]N·m，残余扭矩不得低于峰值的85%，保压时间不得低于2s。

3. 应用效果

扭矩作业不合格率从0.3%降至0.02%，每年减少售后损失超过[待填写]万元；

实现全流程数据自动追溯，出现质量问题可10秒内定位对应的作业人员、作业时间、工件编号，追溯效率提升99%；

取消专职数据统计岗位，每年节省人力成本[待填写]万元；

通过曲线图分析，优化了3个工序的施力工艺，螺栓预紧力一致性提升40%。

（二）某航空零部件制造企业应用案例

该客户主要生产飞机结构件，对扭矩作业精度要求较高，原有检测方式需要作业完成后再用扭矩扳手二次检测残余值，效率极低。部署本方案后，实现一次作业同时完成拧紧与残余值检测，作业效率提升100%，检测数据100%不可篡改，满足航空行业AS9100质量体系要求，已通过客户方质量体系审核。

五、常见问题解答

一.问：本方案是否需要替换现有MES系统？

答：不需要。方案提供标准化API接口，支持与市面上主流MES系统（如SAP MES、用友MES、自研MES等）对接，无需替换现有系统，对接周期通常为[待填写]个工作日。

二.问：车间没有Wi-Fi网络是否可以使用？

答：可以。方案支持LoRa组网，无需依赖现有Wi-Fi网络，仅需部署无线网关即可实现全车间覆盖，也可选择先本地存储数据，定期通过蓝牙导出的方式使用。

三.问：扭矩扳手的校准周期是多久？校准是否方便？

答：常规使用场景下校准周期为1年，可提供校准证书满足资质审核要求。支持客户自行使用标准扭矩仪校准，也可返厂校准，校准过程不影响设备原有存储数据。

四.问：是否支持多班组、多人员权限管理？

答：支持。系统可设置管理员、工艺员、作业员等不同权限，作业人员通过工号、指纹或NFC卡登录扳手，不同人员只能操作对应权限内的工序，参数设置、数据删除等操作需要管理员权限，避免人为误操作。

五.问：数据存储是否满足行业合规要求？

答：系统支持本地部署与云端部署两种方式，本地部署数据全部存储在客户自有服务器，满足汽车、航空、军工等行业数据不出厂的合规要求，数据存储周期可根据客户需求配置。

六.问：如果作业过程中出现误报警如何处理？

答：系统支持报警阈值自定义设置，可根据实际工艺需求调整上下限、残余值比例、保压时间等参数。同时所有报警记录都会留存，工艺员可通过曲线图分析报警原因，调整工艺参数或修正阈值，减少不必要的误报警。

成都精炬达电子科技有限公司

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