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汽车与公路设备 |
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汽车生产中的柔性分类存储控制技术 |
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作者：机械工业第九设计研究院 陈喜忠 来源：AI汽车制造业 |
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在汽车厂中，多车型共用存储区混流生产是精益化生产的必然选择，柔性分类存储理念通过人机界面（HMI）实现交互式操作，可随时进行各种车型按照存储策略规划的原则（如比例控制），通道自适应调节，从而实现储存区的柔性自动化控制。
汽车行业特点是多品种批量生产的规模经济产业，多种车型混流生产已成为精益生产的必然选择，可有效减少投资和单车成本，提高企业竞争力。如一汽大众轿车二厂同时生产大众公司PQ35平台的开迪和速腾及PQ46平台的迈腾。随着逐步满足顾客差异性的个性消费的订单驱动生产模式的推进，为满足交车的及时性和供应链的准时化生产要求，生产组织形式和供应链的运行模式正发生巨大变化，每天的生产计划甚至生产过程中都会动态调整；另外，各种车型的生产比例会随着市场千变万化，所以汽车厂设计在满足总纲领的前提下必须具备柔性，而这种必须的柔性的实现以增加储存区规模来为每种车型提供足够的储存量的方式显然是不可取的，如此不仅增加了工艺面积，也必须增加设备数量，造成投资增加和设备低利用率，因此，实现柔性分类存储以满足生产要求是最佳选择。
柔性分类存储原则要求
柔性分类存储策略的规划主要依据生产组织管理结构和储存区设备布置形式。柔性分类存储原则是按照当前的生产组织计划自动分配储存区资源，以实现柔性制造。柔性分类存储策略的规划是实现柔性制造的技术和管理信息的支撑体系和不同的生产规模、产品构成和管理体系等需要制定相适应的策略，且策略是可以在线切换和组态的。如对于储存区入口的，可能有某个车型优先、比例进入、某个车型累计一定数量后集中通过和某个车型暂时禁止等。在储存区通道的分配上有如排序填满（通道1满后进通道2，如此类推）、逐个分配（每个通道轮流进入）以及优先补齐（当前存储数量最少的优先）等；对于储存区出口，也有诸如比例出车、某个车型优先、达到累计数量集中放行和某个车型暂时禁止等策略。通道的分配是柔性分类存储策略要控制的要点，要实现柔性，通道必须在线且能自动调整要存储的车型，切换时有记忆功能或排空后准入功能，每个通道在某个时间段用来存储哪种车型是可以方便设置的。所以说柔性分类存储策略的规划是生产组织管理过程的智能化。
以下以一汽大众公司轿车二厂焊装车间下部二生产线储存区为例说明。该厂现生产的三种车型开迪、速腾和迈腾全部通过下部二生产线的滑橇输送系统，为实现车型储备与生产调配，设置车型储备区，见图1。
图1 储备区机械化系统布置
车间新建投产时只生产开迪，因此储备区功能单一。随着速腾和迈腾的投产，储备区柔性差、交互性差，调整困难，已无法满足生产管理要求。用户要求多车型、不同比例，可随时灵活调整生产，实现柔性分类存储。
1. 储备区流程
速腾（含开迪）车型从普通辊床GA080方向按箭头指示方向进车到旋转辊床ZX03上，旋转辊床ZX03逆时针旋转到位后，将车体沿箭头所指方向经普通辊床GA081、普通辊床GA082后到达旋转辊床ZX04上，旋转辊床ZX04顺时针旋转到位后，将车体经普通辊床GA083输送到升降辊床GJ19上，经普通辊床GA084-GA089后到升降辊床GJ20，升降辊床GJ20下降，皮带移行机YD10向下方移行至升降辊床GJ37后，升降辊床GJ37上升，将车体输送至普通辊床GA090上，完成本次输送。如需要将升降辊床GJ19上的车输送到普通辊床GA372上，则升降辊床GJ19下降后，YD19向上移行至升降辊床GJ53后，升降辊床GJ53上升接车，输送到普通辊床GA372上，经普通辊床GA372-GA377，升降辊床GJ60上升接车后下降，移行机YD39、YD10向下移行，将车体输送到升降辊床GJ37上，升降辊床GJ37上升接车后，将车体输送到普通辊床GA090，完成本次输送。如需要将车体输送到升降辊床GJ54-升降辊床GJ56通道，请参考移行至升降辊床GJ53通道流程。迈腾车型从普通辊床GA650方向按箭头指示方向进车到旋转辊床ZX03上，其后输送方式同速腾车型。
2. 柔性分类存储原则要求
（1）入口车型合流控制：分为两种控制方式，一种为速腾（含开迪）与迈腾车型在汇车处ZX03处汇车，要求自动进行比例进车，比例可随时修改。如速腾∶迈腾=2∶1，即进2台速腾后进1台迈腾，再进2台速腾后进1台迈腾，如此循环，直至下一次调整比例为止；另一种为单车型进车，即一种车型进车，另外一种车型不进车，并可以随时调整进车车型。
（2）储备区入口控制：分为两种控制方式，一种为自动识别车型，自动分配储备通道，平均储备能力。即在GJ19处设置车型识别点，通过光电开关识别不同车型，不同车型进入不同通道储备。现场实际生产要求GA084通道和GA390通道用来存储迈腾车型，GA372、GA378和GA384三个通道用来存储速腾车型。另一种为自由选择单一通道进车，不区分车型。即当选择一进车通道后，无论速腾、迈腾均进入此通道。
（3）储备区出口控制：分为3种控制方式，一种为自动按比例出车。即按照生产需要设置好出车比例，如速腾∶迈腾=2∶1，即出2台速腾后出1台迈腾，再出2台速腾后出1台迈腾，如此循环，直至下一次调整比例为止；另一种为只出单一车型。当选择此方式后，只出同一种车型的车，另一种车型不出车；最后一种方式为自由选择单一通道出车，不区分车型。即当选择一出车通道后，无论本通道存储是何种车型均从此通道出车。
（4）以上控制方式都要求相互独立，此控制方式发生变更时其他控制方式不受影响，且随时能够更改控制方案。
（5）以上方式控制要求控制同时有状态显示，即显示当前控制方式下全部状态信息，从而方便控制与阅读。
控制系统配置
控制系统由ROCKWELL的LOGIX5000型PLC控制，采用PROFIBUS-DP现场总线进行控制设备的集成，HMI采用RACKWELL的PANELVIEW900，见图2。
图2 控制系统配置
柔性分类存储解决方案
本储备区控制分为3套控制方案，分别为单通道控制、单车型控制和多通道多车型比例控制。同时，又分为入口车型合流控制和储备区控制（出口控制和入口控制）。控制操作集中在现场控制面板PV上，并设置权限密码，分权限进行控制。下面为具体控制方法：
1. 入口车型合流控制
功能描述：在进入储备区前，设置车型合流点，不同车型于此处合流，然后进入储备区。进入储备区车型可选单一车型、混合车型。其中，混合车型可实现不同车型按比例自动进车。
（1）单一车型控制
①功能描述：本控制方式为现场控制方式，实现单一车型现场控制。
②使用类型：需要现场车型调整。
③控制方法：在控制面板PV主画面（见图3）上选择车型合流控制按钮。
图3 PV主画面
进入车型合流控制后，选择允许现场调整。（当选择允许现场调节后，左侧合流方式指示显示为现场调整，见图4），在现场控制柜上，选择控制开关选择进入储备区车型。
图4 PV显示画面
（2）混合车型控制
① 功能描述：本控制功能能实现不同车型、不同比例自动进车。
② 使用类型：多车型、大量及多生产节拍。
③ 控制方法：在控制面板PV主画面（见图5）上选择车型合流控制按钮，进入车型合流控制后，选择允许比例调整。（当选择允许比例调节后，左侧合流方式指示显示为比例调整，见图6），此时，显示禁止调整状态，请选择比例调整申请按钮。
图5 PV显示画面
图6 PV显示画面
此时，显示为允许调整状态，请输入速腾比例与请输入迈腾比例被激活，可以输入比例。如在请输入速腾比例右侧兰色输入区域中输入3，在请输入迈腾比例右侧兰色输入区域中输入2。则合流道口处，将先进3辆速腾，后进2辆迈腾，如此循环，直到重新选择比例为止。但此时比例并未生效，须将未确认按钮选择为已确认，比例才能生效。并显示当前设定值与本次循环剩余值。（注：可以选择0比例，当选择为0比例时，即是不进此车型）。
2. 储备区单通道控制
（1）功能描述：本控制方式可随时、任意选择任意通道作为车型存储通道，当选择此通道后，不区分车型，可存储单一车型，亦可混存车型。
（2）适用类型：此控制方式适用于小产量生产模式；也可作为生产调配使用。
（3）控制方法：入口处，在控制面板PV主画面上选择车型存储，此时，进入存储区通道选择的手动部分（见图7），在入口选择处与出口选择处输入车型选择代码，并选择请确定为已确定。出口处控制方法同入口处。
图7 PV显示画面
3. 单车型控制
（1）功能描述：本控制方式可随时选择任意车型自动分配通道存储，自动分配通道出车。入口任意车型进车，出口处单一车型出车生产模式。
（2）适用类型：此控制方式适用于大量单一车型需求模式，也可作为生产调配使用。
（3）控制方法：
① 入口处：在进入储备区前，有一车型识别点，当选择为非单通道控制后，在储备区车型识别点处自动识别车型，按先进先出原则，自动分配通道存储；
② 出口处：在控制面板PV主画面上选择车型存储,此时，进入存储区通道选择手动部分（见图8），在本画面选择进入自动选择，进入存储区通道选择的自动部分（见图9）。在出口选择中，选择自动出车代码，并将确定按钮选择为已确定，此时，出口将自动出所选车型，并自动实现先进先出，多通道不存车。
图8 PV显示画面
图9 PV显示画面
4. 多通道多车型比例控制
（1）功能描述：本控制方式为比例调整模式，可随时、任意选择任意比例的进车、出车。当选择好进车比例后，储备区自动选择车型存储通道，自动存储车型；当选择好出车比例后，储备区自动选择出车通道，自动出车型。
（2）适用类型：此控制方式适用于多车型、大产量及生产调度多变的生产模式。
（3）控制方法
① 入口处：通过入口车型合流控制控制入车车型及比例。在进入储备区时自动区别车型，自动分配通道；
② 出口处：在控制面板PV主画面上选择出口比例控制，此时，进入出口车型比例控制（见图10）。
图10 PV显示画面
进入出口车型比例控制后，选择允许比例调整。（当选择允许比例调节后，左侧合流方式指示显示为比例调整），此时，显示禁止调整状态，请选择比例调整申请按钮；既而显示为允许调整状态，请输入速腾比例与请输入迈腾比例被激活，可以输入比例。如在请输入速腾比例右侧兰色输入区域中输入3，在请输入迈腾比例右侧兰色输入区域中输入2。则出口处，将先出3辆速腾，后出2辆迈腾，如此循环，直到重新选择比例为止。但此时比例并未生效，须将未确认按钮选择为已确认，比例才能生效。并显示当前设定值与本次循环剩余值。
结语
本解决方案运行稳定、操作方便，效果良好，有效解决了多车型柔性分类存储的问题。本文介绍的原则和解决方案对汽车工厂焊装车间、涂装车间编组站的生产过程控制具有指导意义，对其他行业的多品种混流生产的过程控制和生产管理有借鉴价值。 (end)
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(10/9/2008) |
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