如何提高汽车制造业生产过程的信息化水平 - 文章

如何提高汽车制造业生产过程的信息化水平

作者：大众动力总成(上海)有限公司朱正德来源：雅式工业专网

欢迎访问e展厅
展厅 3	CIO信息化管理展厅电子商务/企业门户, IT运维管理, 制造执行系统MES, 流程管理BPR/BPM, SOA/SaaS/云计算, ...

本文以企业生产过程实时监控这一质量体系中的重要环节为例，阐述了如何通过工序间检测装置的智能化、功能软件的运用和工件识别等几个方面，以使生产过程的实时监控变得更为有效。文章也从一个侧面表明了制造业信息化的递进过程。

信息化是企业走向现代化的必由之路

企业信息化要求将企业的所有运行过程计算机化和网络化，各种信息经采集、加工后，提供给相关部门，以作出有利于不同阶段产品生产要素组合优化的决策，使企业的运行质量和应变能力得到很大提高。在商品经济的大环境下，企业面临日益激烈的巿场竞争，为增强其在巿场中的竞争能力，随着产品更新换代速度的加快和对降本增效的重视，制造业信息化的步伐也不断加快，而这一趋势在以批量生产为特徵的轿车行业又最为突出。但据统计，在批量生产的条件下，产品开发的成本仅占总成本的5%左右，而产品制造过程对总成本的影响却高达70%，因此，相对而言，生产过程信息化起步较早，发展速度也更快。

对过程的实时监控是生产过程信息化的重要组成和体现，而现代轿车企业在生产中所强调的过程分析、实时控制，又直接关系到制造过程的运行质量、产品的质量成本和所形成的最终产品的质量。“统计过程控制”技术（SPC）作为实时监控的一种主要手段，其实行效果在很大程度上取决于生产过程的信息化水平。事实上，只有当SPC逐步融合了检测技术、计算机技术和网络技术，并予以综合应用后，它的作用和价值才能真正体现，而这个演化、发展的过程正好反映了信息化水平的提升和实施。

过程监控中的信息采集和处理

统计过程控制（SPC）从根本上改变了以检查产品实物质量为主的传统概念，把质量控制的重点转到过程控制上。通过信息采集和应用数理统计方法，判断、分析组成生产过程的工序质量，并采取相应的处理措施。故SPC能把产生质量问题的隐患解决在未形成产品之前，是一种积极的质量控制方法。然而，尽管“统计过程控制”技术作为一种有效的质量控制手段，早于上世纪八十年代初已在国外汽车制造业获得应用，国内少数大型合资汽车厂也在八十年代末引入了这种方法，但其在制造过程中的应用水平和效果，还是经历了一个演化过程。

众所周知，生产过程中质量信息的采集除少量的随机量外，主要是通过设置于生产线上的工序间检测器具对工件（样本）的测量来完成的。但长期以来，这类专用检测器具的主体是采用直接显示方式的机械式检具或气动、电子量仪，只能读取即时测得值，数据的记录还需人工进行。为了进一步做统计分析和过程评估，以实施对动态工序的监控，还需要人工输入数据，再利用相关软件进行必须的数据处理。批量生产模式的特点是节拍短、效率高、工件制造过程繁杂的质量波动状况瞬息万变，而过程监控的目的就是要对这一状况予以及时反映、描述，进而采取应对措施。显然，上述质量信息的采集和处理方式难以适应和实现SPC的目标，影响了质量控制的效果。

随着巿场经济的深化和发展，越来越多的企业意识到，现代企业管理的质量和效率极大程度上取决于所面对信息的准确性和及时性。为此，无论在企业信息化的哪一方面，都必须通过采用先进的技术手段，改善管理对象——信息，从而提高管理的效果。这一点，在生产过程信息化水平与质量控制效果之间的关系上体现得犹为明显，充分体现了企业界质量意识的转变和提升，即高质量的产品从根本上讲是通过制造过程完成的。但在商品经济巿场竞争的紧逼下，制造过程面临更高的要求，于是出现了智能化、网络化的监控模式。

迄今，配置在生产线旁的工序间测量台仍然是在线检测的重要组成部分，但近几年在一些企业中所呈现的智能化模式的发展趋势已与以往有了极大的变化。除了必不可少的专用量规外，过去占主体地位的采用直接显示方式的专用检测器具/设备都已难觅综影，所有专用检测器具/设备包括较简单的手持式电子量规的输出信号都已不再作为显示之用，而是进入具有统计分析功能的计算机辅助测量仪，组成了生产现场的实时监控系统。

图1所示是一个实例，工序间测量台上除一些专用量规外，所有专用检具的检测结果都输入旁侧的计算机辅助测量仪。但必须指出的一点是，像图1所示工序间测量台那样，既有复杂的多参数综合检测设备，又有简单的手持式电子量规的方案只在部分企业中使用。出于经济性考虑，不少企业为新进生产线工序间测量台配备的检具中，手持式电子量规占有很大比例，即工件的被测参数主要由它们采集，然后输入计算机辅助测量仪。

图1 生产现场实时监控系统中的工序间测量台

不少计算机辅助测量仪作为一类有很强通用性的产品，同时具有为适应综合检测而必须具备的数据处理功能和进行实时监控所需的统计分析功能。后者可对某一项或几项被测参数，通过预置的方式进行统计分析，给出评价工序运行状态的质量信息。在屏幕上不但能显示实测值，而且能反映经数据处理后的各种统计量，以及有关的曲线、图形，通过切换页面可方便、迅速地获取不同形式的、以满足操作人员或质保人员需要的图表和数据。图2是一个典型画面，其中不但清晰地显示了两种控制图，还给出可由实测数据处理获得的过程能力指数Cp和Cpk，从而为生产过程的实时监控提供了依据。

图2 利用计算机辅助测量仪作出统计分析的一个典型画面

目前，商品化的计算机辅助测量仪已不再是国外产品一统天下的局面，虽然以意大利MARPOSS公司E9066s为代表的这类仪器在实际应用中仍占主导地位，但多种性价比颇高的国内产品（包括合资企业产品）已越来越多地为用户所接受，为企业提升生产过程的信息化水平增加了一种物美价廉的选择。

状态的判断和分析

融合了硬件、软件后的计算机辅助测量仪，具有数据采集和处理功能，对生产过程的实时监控起着很大的作用。为在更大范围内帮助各国的汽车制造业实现选择面更宽、针对性更强、功能更丰富的质量管理和生产过程控制，德国Q-DAS公司（数据处理及系统技术公司）推出了商品化的软件产品，其核心软件qs-STAT覆盖、包容了世界汽车业所有在用的相关评估方法和标准，因此qs-STAT应用软件所具有的测量系统分析、设备能力验证、生产过程监控和产品可靠性分析等功能能满足和适应各个汽车厂的需求。如在执行生产过程实时监控时，德国大众集团所属企业可以选用VW-Konzern 10131或Audi AG 评定标准，而美国各大汽车公司则可选用Qs9000（或Qs9000R）标准，福特汽车公司的评定标准Ford standard 1999也可以选用。qs-STAT还为评定结果的输出提供了极其丰富的模式，用户可以根据不同情况、不同场合下的各种需要，选择一种或多种，从而使实时监控、能力验证的结果以最清晰、完整的方式展现出来。例如，它既可对某一项参数的监控结果做出不同形态的分析报告，详细显示相关的统计信息，也可以将同一工序完成的多达几十项参数的监控结果在一页报告上反映，这时每一行上列出某参数那些最重要的处理结果，像过程能力指数Cp、Cpk值。

需指出的一点是，Q-DAS公司为汽车制造厂商研制的统计分析软件，还拓展了一些很有实用价值的功能，刀具磨损影响的分析和判断就是很有代表的实例。在实际生产中，有时候会遇到这样的情况，当采用不可补偿的刀具在较恶劣的条件下进行加工——如用小孔锉刀切割缸盖气门导杆孔时，由于刀具耐用度不足，导致产品（工件）的工序制造质量下降，显示出过程能力（或设备能力验证）不合格。显然，此时的正确做法应该对统计分析信息进行具体分析，若发现过大的离散性并非由设备本身造成，那就应该按找出的规律予以补偿、修正，在确定设备的机器能力符合要求的情况下，再解决刀具及相关环节存在的问题。

图3 某汽车发动机厂在缸盖生产线验收中的实例

图3是某汽车发动机厂在缸盖生产线验收中遇到的一个实例，其中的控制图曲线呈明显的下降趋势，致使离散性增大，所求出的机器能力指数仅为Cm=1.54，验收结论不合格。但利用qs-STAT软件的有关程序，先对控制图曲线做回归分析（见图4），然后再将该回归线水平校正，之后的计算结果表明，Cm达3.35，满足要求。至于对刀具及相关环节的后续处理，就有针对性了。

图4 利用qs-STAT软件的有关程序对控制图曲线做的回归分析

现今，Q-DAS软件已得到了众多国内外汽车厂的欢迎，事实证明，它在促进批量生产条件下的信息化制造过程的实现和完善，发挥了很大的作用。而相关的供应商为了迎合这一趋势，更方便用户使用，也做了技术上的配合。如前面介绍的MARPOSS公司的计算机测量仪E9066s，经其采集、处理的数据，在输出前都可以自动转换成Q-DAS的数据格式。因此，不管是直接传送还是用“U”盘录取，都能毫无困难地利用qs-STAT等Q-DAS应用软件做进一步处理。

关于工件识别和集中监控

为便于进行质量追溯和集中监控，现代的汽车制造企业开始对整车、总成甚至每个零部件都打上条形码或二维码，可利用读数头识别、采集。当工件经过关键在线检测工位时，相关参数的测得结果传送至计算机辅助测量仪或进而送至中央监控室。因此，操作人员通过数据采集不仅能监控整车、总成或零部件在每道工件中各个参数的加工质量，而且通过对人为设置时段内数据的处理结果，能了解动态工序的波动情况，及时予以调整。

由于每辆整车或每个总成也有代码，因此，在其原始资料中就包含了其中几个关键零部件的二维码，一旦有需要，可方便地查询，进行必要的、有针对性的质量追溯。下面是一个很有代表性的实例：

整（轿）车装配线集中监控。现代轿车装配线上的检测、控制环节很多，除反映整车性能状况（如：加注，电气、前束、灯光、制动、排放等）的诸多参数在后续“检测线”上测试外，还有数以百计的自动、半自动螺栓拧紧设备，它们在受控状态下完成装配作业，同时可给出表明装配质量的扭矩值、转角值。

本案例中，数据的传送过程是由各工艺及检测设备的控制计算机将其写入系统的上位机，再通过光缆连接至中央监控室的交换机，将数据写入系统数据库服务器中。连接成的一个10兆以太星型结构的局域网，有着相对的独立性。集中监控能完成数据采集——实时显示检查车辆的车号（扫描条形码获得），某一工位所有上网螺栓的拧紧情况（扭矩、角度、合格否）；数据处理——对每一工位的数据按日、周、月、年等进行Cpk、合格率、平均值和方差等的运算，能通过图形显示及打印；数据查询——根据整车或发动机代码、出厂日期等查询所有的数据并打印等功能。

无疑，信息化水平的提升和实施对监控工序运行和保证产品制造质量提供了重要的保证，而建立中央集控系统更提升了一个层次。其意义不仅在于大大增强了对工艺过程的监控力度，更重要的是使轿车制造中的可追溯性得以实现。在即将推行的ISO/TS16949汽车质量认证中，特别强调了“标识和可追溯性”，事实上，今天的巿场和消费者也鲜明地对此提出了要求，以上案例则正好做了回答。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/9/2007)


您的位置：首页 > ERP/制造业信息化展区 > CIO信息化管理展厅 > 产品库 > 制造执行系统MES > 技术论文 > 正文	产品库会展人才帮助 \| 注册登录