生产监控系统和计算机管理技术在装配车间的应用

作者：机械工业第九设计院 李华峰    来源：AI汽车制造业

欢迎访问e展厅 展厅 6 数据采集/无线通讯展厅 通讯卡, 数据采集卡, 无线通讯模块, 远程监控系统, RFID, 信号隔离器, 转换器... 生产监控系统和计算机管理系统在装配生产中有着广泛的应用，不但可以帮助工人快速解决问题，减少生产线停工的时间和频率，指导装配操作人员作业，更可管理和监控重要信息。 生产监控系统 1.生产监控系统的作用及优点 生产监控系统也可称为安东系统，主要用于对车间内的生产设备进行实时监控（即设备运行管理），并对各个生产工位进行监控管理（即工位作业管理）。系统实时采集记录装配工位、装配设备和生产进度等信息，并以声光信号、LED显示屏及监控计算机等显示装置，形象地展现生产状态，动态地反映车间实际生产情况和设备运行情况，该系统能及时准确地提示生产调度节点和故障的具体位置，为车间各部门人员快速解决问题提供了方便，减少了生产线停工的时间和频率。 2.生产监控系统的组成 该系统主要由信息采集设备、信息显示设备和监控计算机组成，彼此通过现场总线或以太网相连。信息采集设备主要包括工位拉线开关、按钮、触摸屏、PLC控制柜以及远程I/O箱等。信息显示设备主要包括柱状指示灯、旋转指示灯、讯响器、LED显示屏、灯箱和触摸屏等。该系统还包括安装在各部门内的监控计算机，以及计算机上安装的系统监控软件。 3.生产监控系统在轿车总装车间的具体应用 （1）对工位作业进行监控管理 轿车总装线或分装线通常有几十个或上百个操作工位，通过生产监控系统可以迅速确定异常事件的发生位置，并及时解决。通常在每个工位两侧安装红黄两种拉线开关、双色指示灯（黄色为警示、红色为停线）和讯响器，在发生问题时，操作者拉动拉线开关请求帮助，该工位指示灯和讯响器发出声光提示，同时将有关信息（帮助提示）显示在LED显示屏上，减少停线频率。如果问题不能得到及时解决，可通过该系统停止生产线运行。 通常在下列情况中，操作者拉动黄色开关请求帮助： ①操作者装配操作落后，并预测在装配节拍内不能完成装配内容。 ②工位缺料时，由工人发出呼叫，班组长发现后电话通知库房送货。 ③操作者由于某些原因需要暂时离开工位。 ④操作者发现前面某工位零件装配出现质量问题，或待装配零件本身出现问题时，通过系统请求帮助，争取在该工位将故障排除。 ⑤在生产线的相应位置设置质量检查点和触摸屏，质保人员如果发现问题，可以按动相应生产班组的按钮，召唤该班组的相关人员及时处理，保证问题在下总装线前解决，避免出现已完工的产品进行大量拆除重新装配的情况，减少返修劳动量和返修面积，降低产品成本。 拉动黄灯拉线后，如果问题在运行到工位末尾前得到及时解决，则操作者再拉动一次黄灯开关复位，报警指示灯熄灭，显示屏清除该信息，生产线继续整车运行；如果在工位末尾前问题没有处理完，操作者未拉动黄色复位开关，则生产线停止，问题处理完后，操作者拉动开关复位。 在下列情况中，操作者拉动红色开关，生产线停止： ①生产线及设备运行威胁到人身安全。 ②生产线运行威胁到设备安全。 ③装配操作严重落后，已不能完成装配作业，且操作者在此之前并未拉动黄灯拉线开关请求帮助。 ④操作者发现待装零件和上工位装配发生错误。 （2）对设备运行进行监控管理 轿车总装车间由总装生产线、分装生产线、检测线、检查线和返修线等多部分组成，面积大、设备多。其中总装生产线由一次内饰线、底盘装配线、二次内饰线和调整线等多段输送线组成，生产线上配置有多台拧紧机、打号机、铭牌制作机、涂胶机、装配机械手、加热设备、各种油液品加注设备和在线检测设备等。 例如输送线间的移载设备、升降机和自动装配机器人等设备属于无人看守，不易被设备管理人员及时发现和维护，而通过生产监控系统与上述设备的连接，可实时监控设备启停和故障等运行状态，一旦发生故障，设备将故障信息发送给监控系统，监控系统可将设备故障信息采用声、光、图像等方式显示在车间内LED显示屏、维修室和车间生产控制室的计算机屏幕上。这样就能迅速地将故障设备及具体位置等信息传递给每位相关人员，并做出快速响应，保证在最短时间内解决故障问题、减少停线时间。 对于拧紧设备、加注设备、VIN打号机、装配机械手、举升装配机、在线涂胶机和随行充电机等与生产线联动的设备，我们在操作区域、报警区和停线点分别安装行程控制开关，当设备超出操作区域时，监控系统通过声光方式提示操作者尽快采取措施，当设备到达停线点时，整条输送线停止运行。这样做不但避免发生事故、损坏输送线和设备，而且通过事先提示有效地减少了停线情况的发生。 对于柔性装配线，如采用独立摩擦滑橇形式的内饰线、自行葫芦小车形式的底盘装配线，各段生产线间出现满车或空车情况时，可以通过监控系统提示操作人员。 4.设计方案（以轿车装配车间为例） 一般情况下，装配线均为双侧操作，所以装配线两侧均设置拉线开关。通常设置红、黄两种拉线开关，有些生产线已经设置急停按钮，则可以设置一种拉线开关（即实现黄色拉线开关）。实际设计中也有采用按钮代替拉线的方式，通过按动按钮的次数实现相应功能。 拉线开关可安装在生产线的钢结构上，安装位置既要保证操作者拉动方便，又要考虑不影响装配作业，安装高度一般为1.8～2.0m。对于轿车装配线，拉线开关距离装配线的中心线距离为1.5～1.8m；对于动力总成、仪表板、后轴和车门等分装线，安装位置一般位于操作者正上方。 指示灯、讯响器等装置也安装在钢结构上，尽量靠近外侧，便于人员观察。在求援呼叫和停线状态时分别发出不同声音提示。如果考虑降低投资，手工操作工位也可不安装声光报警装置，而将信息、报警声音等集中反映在生产线的LED显示屏或灯箱上。 信息的集中显示可以采用灯箱和LED显示屏等方式，通常为双面显示，采用的数量与车间的管理、分布的位置有关。例如，每个工段可设置一个，包括一次内饰、底盘装配、二次内饰、各个分装和检测返修等，布置位置及尺寸应方便相关人员观看。如采用灯箱方式，除了设置目前使用灯位数量外，应考虑预留一部分灯位，以适应将来生产管理内容的变化。灯箱中每个灯位设置三种颜色的灯泡，生产正常时灯箱显示为绿色，求援呼叫时显示为黄色（也可闪烁），生产线停止时则显示红色（也可闪烁）。 在生产车间控制室、车间办公室和维修组等各有关部门设置监控计算机。计算机安装的系统软件具有实时采集记录、动态显示和信息播放功能，通过显示各种不同画面和设置不同权限，使相关人员了解车间内的生产状况和设备运行状况。同时系统软件具备记录、统计以及生成报表并打印等功能，即将所有采集的信息和事件形成历史记录，生成各种管理报表，自动计算设备及生产线的开动时间、故障时间等。还可以提供强大的报表查询软件，用于各种生产统计和管理分析，比如可以了解一个月内的停线时间、停线次数、停线原因；也可对事件进行分类查询，如按工位、班组、生产线和设备等分类，按不同班次分类、引起故障的原因分类等。通过上述分析，管理人员可对后续工作进行有效调整，对人员进行重新安排，并为各项考核提供依据。而维修部门根据相关统计数据，可为制定预防性和预测性维修计划提供第一手的信息。 装配车间的计算机生产、质量管理系统 1.装配车间的计算机生产、质量管理系统的主要作用 生产管理系统主要用于生产作业调度管理、生产任务安排、生产进程监控、为设备和操作者提供作业指导、异常情况的处理、生产完工入库以及各类生产信息的查询等。 质量管理系统主要用于采集、传输生产过程中的重要质量数据，建立产品质量档案；采集存储关键零部件的相关信息；打印合格证，并将合格证信息上传；完成产品质量问题的统计分析，进行产品质量管理；传输有关整车检测数据，指导有关检测设备完成检测工作；采集存储Audit评审数据，提供整车Audit的评价标准，进行整车Audit评审后的Audit分值的计算，生成相关报告；管理产品售后信息。 2.计算机管理系统在典型装配、检测工艺上的应用 （1）在多品种混线生产中指导装配作业 对于多种车型混线生产的轿车总装线，不同车型选装的风档玻璃、轮胎、座椅及很多内饰件均不相同，必须要防止生产过程中的工件装配错误。在实际生产中，可按照生产管理系统发出的车型排序信息，在涂装车间下线点锁定进入总装车间的车序，根据生产管理系统数据库中所定义的不同车型的装配零件号，打印出装配作业清单、各种定义的条形码，操作者按照装配作业清单或扫描条形码来选装不同的零部件。 有些装配设备可通过扫描定义好的条形码指导设备工作，如指导拧紧设备根据条码的信息，采用不同的拧紧程序、拧紧力矩等。对于加注设备，也可通过扫条码获取相关信息，如判断车型是否带ABS，从而采取相关的加注程序。 对于动力总成（含发动机、变速器、副车架、减震器、转向系统等）、仪表板、车门模块等零部件总成，通常在总装车间设有相应分装线，对于不同配置的整车，上述模块的配置也多种多样，例如不同车型选装的发动机、变速器、副车架不同，可根据生产管理系统发出的车型排序信息，打印出每台总成的分装清单，指导分装作业，为防止打印机出现故障，同时配置工业计算机显示装配信息。另外，生产管理系统将整车的排序信息传至分装线，保证动力总成与整车生产的对应性，从而保证分装线与总装线生产的协调一致。 （2）在分组装配方面的应用 比较典型的案例是发动机装配中活塞与缸体的分组装配，如果采用人工管理很容易出现错装情况，而采用计算机管理系统问题就变得非常简单。缸体上线时通过键盘键入缸孔级别号，设置在活塞连杆分装线处的显示屏上就会出现对应的活塞级别号，工人按照显示要求选择活塞连杆，分装后按顺序放到分装线托盘上等待缸体即可，不但减少了中间人工记录、填写分组卡的过程，而且不易出现差错。 缸体、曲轴、主轴瓦之间的装配也是同样道理，分别在缸体、曲轴上线处输入主轴承孔、主轴颈的级别，计算机系统将级别自动写入托盘上的记忆块中，当托盘运行至选装轴瓦的工位，该工位的读写器读出记忆块中的数据，显示在屏幕上指导工人操作；也可以将信号传给智能料架，更直观指导工人拿取轴瓦，防止错装或漏装。 （3）为设备提供生产数据 对于整车生产需要刻划VIN车身号码、铭牌制作，发动机、变速器等总成装配的缸体（壳体）打号等工作，都是打号设备的工控机从生产管理系统获取相关数据，完成打号等作业。 在目前的轿车生产中，整车综合电气检测设备（大众公司称其为ECOS检测设备）的应用越来越广泛。由于各种车型电气件的配置是多种多样的，如何通过ECOS终端对不同配置的整车进行电气检测？这就需要通过计算机系统将每台车配置情况形成一个数据包，通过网络传输给ECOS系统，用于指导ECOS系统完成整车电气检测。 3.计算机管理系统的组成 该系统主要由信息采集设备、信息显示设备、管理服务器、相关软件及数据库等组成，各硬件间通过以太网相连。 信息采集和信息显示设备主要指在各生产管理信息点和质量信息采集点处设置的人机界面、扫描枪、条码打印机、记忆卡、记忆卡读写器、打印机等，也应该包括参与计算机管理的设备所自带的PLC、工控机、人机界面等。 4.关于装配车间计算机管理信息点的设置 确定信息点的位置和功能，并配置相关的硬件，已经成为汽车工厂设计的重要组成部分。对于整车和各零部件装配车间，其信息点的设置应遵循如下原则： （1）在工件上线前或第一工位设置生产管理信息点。作用：打印相关装配清单，确认工件上线的排序是否与生产指令一致。 （2）各种打号、条码制作工位设置生产管理信息点。作用：接受生产管理系统指令，打印相应号码。 （3）同一条生产线上，对于不同机（车）型，选装的零部件型号不同，该工位应设置生产管理信息点。作用：根据生产排序显示应选装零部件的型号，指导工人操作，防止错装。 （4）分组装配工位设置生产管理信息点。作用：减少了中间人工记录，由计算机计算、显示、指导工人操作，简化装配流程且不易出现差错。 （5）重要的装配、检测数据需要记录上传的工位。作用：将重要的装配、检测数据（如车轮、底盘、安全带等重要螺栓的拧紧工位，制动液加注工位，整车检测线等）上传并集中存储，用于各种质量数据的统计分析，使每件产品的质量具有可追溯性。 （6）需要记录的各种关键零部件的装配工位。作用：使重要的关键零部件（如安全气囊、ABS控制器、汽车钥匙等）去向具有可追溯性，通过扫描零部件上的条码号并记录到整车档案中。随着汽车产品功能的不断发展、复杂程度的不断提高，更多的零部件需要具有可追溯性，所以装配车间内这种类型的信息点会越来越多。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (11/14/2008)