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高效率的发动机车间生产信息管理系统 |
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作者：中国汽车技术研究中心 魏磊 来源：AI汽车制造业 |
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随着我国汽车行业的快速发展，产品生命周期越来越短，交货期越来越短，产品的多样化、小批量、柔性生产势在必行。汽车生产企业必须通过先进的信息化手段优化产品生产过程，提高企业经济效益和核心竞争力。生产信息管理系统可以有效地监视并控制生产线和生产过程，提高产品质量和生产效率，是企业生产管理的有效工具。汽车生产企业成功导入生产信息管理系统，对于企业把握商机、提高已有生产装备的生产运行效率、快速调产、实施精益变革、有效适应市场需要具有重要意义。
系统概述
发动机车间生产信息管理系统是一个完整的生产过程监控、刀具管理、设备维修提示和产品质量管理的生产执行系统。该系统是发动机厂生产执行及信息管理的核心，生产车间的操作人员、设备维修人员、质量检测人员、物料人员和计划负责人员等主要通过这套系统来了解生产线的工作状况及产品质量信息。
系统结构
发动机车间生产信息管理系统是建立在GE Fanuc公司的Proficy软件模块和历经考验的控制技术基础上的，该系统具有一个分布式的客户机／服务器体系结构。网络中的不同服务器节点不需要额外的配置或编程就可以共享数据信息。从用户的角度来看，整个系统（包括网络、服务器节点和终端）是一个虚拟的完整系统，系统结构如图1所示。
图1 系统结构图
生产信息管理系统在总装线、缸盖线、缸体线和曲轴线各设置一台数据采集计算机（PDU），负责采集加工单元和各台辅机设备的生产数据并将采集到的数据上传给服务器。PMC服务器负责开发和运行GE Fanuc CIMPLICITY HMI画面供现场客户机访问。数据库服务器用于存放各类生产数据，以便系统随时调用。系统通过以太网络连接分布在生产线和刀具管理室的设备，采集工件加工数据和刀具信息。系统通过LED显示屏显示生产信息及设备故障。LED显示屏由每条线的PDU进行控制和管理，PDU从现场设备获取流水线工位的生产状况，以动态方式显示在LED屏上。同时，PDU通过质量管理系统（QAS）控制器VersaMax I/O控制音乐板及放大器进行声音发布。系统所有相关设备均采用以太网进行连接，支持TCP/IP协议。
生产信息管理系统软件平台基于Microsoft Windows 2003操作系统，采用GE Fanuc的Proficy HMI / SCADA-CIMPLICITY软件，以完成采集现场设备层的数据、跟踪和采集发动机信息的任务，并将这些信息通过SQL 2000数据库进行存取，用以进行数据处理和报表查询，系统数据流如图2所示。
图2 数据流程图
系统功能
生产信息管理系统包含以下4个功能：
1.生产过程监控功能
生产过程监控（PMC）是一个厂级的多功能系统，用于实时监控生产状态。PMC系统的主要目的是用来监视车间自动化生产设备和机运链的性能，当设备故障发生时，它将故障信息告知车间维修人员；PMC系统也会记录一些过程参数，如转矩值或其他与质量相关的数据等。PMC系统通过以太网与底层的设备通信，将其采集的信息在图像屏幕上显示、储存至数据库。
生产过程监控主要完成以下任务：车间级通讯和数据采集；图形界面显示；产量记数、下线时间统计；设备运行状态／故障报警及控制；生产数据的统计和分析。
该系统以图形化的方式，动态显示车间内流水线及工位的生产状态、生产信息，为现场操作员提供即时信息，该系统的功能画面如图3、图4、图5、图6所示。
图3 PMC车间总揽画面
图4 PMC分装线总揽画面
图5 产量趋势图画面
图6 设备停机时间画面
2.刀具管理功能
该系统需要采集CNC刀具信息，包括刀具的寿命信息及刀具的异常报警信息。通过和CNC交换数据表的方式获得当前设备在线刀具的寿命情况，同时相应的刀具异常报警信息也会通过交换数据表的方式在线端的PDU进行采集，采集的信息将最终保存到系统上位的数据库中，可生成相应的图表，进行可视化的管理。功能画面中显示每条机加工线各区域的刀具更换信息，包括工位号、工具序列号、可以使用次数、实际使用次数和剩余使用次数，当剩余使用次数低于报警限值时，文字颜色为红色。监控生产过程中刀具的报警信息，显示报警的原因。
3.质量管理功能
质量管理包括两部分功能：在线质量管理和质量呼叫系统功能。在线质量管理的作用是及时、全面地反映现场的质量监测情况，便于管理、决策部门掌握当前产品的质量状况。每个工位或设备均可通过Proficy平台定义相应的质量检验变量，系统将预定义的质量变量和当前产品的工艺参数范围进行比较，超过参数范围系统自动报警。对于不同类型的报警，可以根据报警原因采取相应处理方式。该系统的功能画面如图7所示。
图7 质量呼叫音乐配置画面
质量呼叫系统是可视听的生产线状态通信系统，显示车间底层的生产状态。通过质量呼叫系统班组长和管理人员可以及时发现生产过程中存在的问题。质量呼叫系统支持同步生产原理，利用站内维修而不是最终下线维修的方式来确保产品生产质量，使每个操作者能在本工位完成他们的任务，不将缺陷传递到下一个操作工序。
质量呼叫系统的功能如下：
（1）在生产线工位旁安装按钮和指示灯，操作工可以在需要帮忙的时候，按下按钮寻求帮助；
（2）请求帮助的信息将显示在车间特定区域的LED屏上；
（3）对于特定区域播放特定的音乐，提醒该区域的操作工或班组长处理相应的事件；
（4）生产线开线、停线前，系统会播放选定的音乐，相关的信息、设置点将由质量呼叫系统管理；
（5）对于每一个质量按钮地址、相应位置和音乐曲调，系统提供特定的配置方法。
4.报表查询功能
系统将提供给用户基于Web形式的报表，用户可以按工位条件来查询各项报警数据，也可以通过选择不同的机加线来生成曲轴、缸体和缸盖生产数据报表，以及曲轴、缸体、缸盖日报、月报和年报，同时系统对曲轴、缸体、缸盖的每周、每月、每年的生产数据分别进行统计，计算产品合格率。
结束语
发动机车间的班组长、维修工程师可以通过生产信息管理系统找到发生问题的工位和设备，迅速处理相应问题，减少停线时间。质检人员也可以通过系统发现产品的质量问题并及时修改。系统的报表数据也为车间管理人员制定预防措施提供理论数据。发动机生产信息管理系统强调整个生产过程的优化，帮助企业提高产品质量及生产效率，降低材料和人力等资源的消耗，是企业生产管理的有效工具。(end)
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(11/15/2008) |
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