AVI系統在重卡焊裝車間車身積放鏈上的應用

汪得亭，張西巍，李孝云，汪金華

（華菱星馬汽車（集團）股份有限公司 技術中心，馬鞍山 243061）

0 引言

在激烈的市場競爭中，如何在生產過程中處理好產量、質量、庫存之間的關系，進而優化物料管理，合理庫存，減少資源浪費，提高經濟效益，是汽車生產商必須要解決好的課題。近些年，各大汽車生產商相續將AVI系統作為解決這些問題的首選，以此提高企業的生產效率和自動化水平。

1 系統簡介

華菱汽車在新生產基地建設中，為調節生產節奏，在焊裝和涂裝之間設置了白車身緩沖積放輸送鏈存儲區，因這個區域存儲二大類共十種型號的近百臺白車身，將其正確識別并合理排序關系到整個生產系統的調度效率，生產節奏，以及產品質量。為此，AVI被設置在該積放鏈控制系統中來維護和監控存儲區，AVI系統可對不同的生產數據和相關的質量信息進行實時采集監視，并通過與上層ERP系統的數據接口，得到全廠的訂單信息、生產計劃等，結合本身的車身跟蹤信息，進行合理的排產。同時，AVI系統也可以向上傳遞物料管理、質量保證等信息，這對物料供應、銷售服務、質量監控以及整車的質量追溯等都起著非常重要的作用。

本系統主要功能包括車身識別、車輛跟蹤、路由控制、質量控制、查詢、生產管理等。

2 系統架構

本AVI系統使用ETHERNET＋DEVICENET兩層網絡結構，系統由一套主控PLC、1個上位監控計算機、7個AVI讀寫站組成。主控PLC與7個AVI讀寫站之間通過Device-Net現場總線連接成網絡，同時主控PLC與涂裝積放輸送系統PLC之間通過Device-Net耦合器連接，在涂裝下線處進行接口信息的交換。上位監控工控機通過以太網與PLC通訊，同時通過主干以太網與廠級的ERP系統接口。系統硬件架構如圖1所示。

2.1 上位監控計算機

該計算機工作站位于現場上線處，與中央監控系統集成。監控工作站與廠級的ERP系統服務器的生產計劃模塊相通訊，這樣可使生產計劃系統知道車身當前的準確位置，掌握積放存儲區的生產情況。 同時，AVI系統設有管理現場計算機，來實現積放輸送系統路由規則的設定及路由指令的計算及下達；對車輛和空吊車分布情況的實時監控，并能顯示出存儲區內的車體的生產信息（如車體的類型等），上位監控系統可以單獨啟動積放鏈輸送系統中的每個驅動，也可以聯動啟動積放鏈輸送系統中各驅動。輸送系統的啟動權限由設在積放鏈輸送系統的主控制盤上的選擇開關（本地/遠程），來決定由主控柜或上位監控系統啟動。

2.2 AVI PLC控制系統

采用一套AB的PLC作為AVI系統的控制器，該 PLC控制相關讀寫站的讀寫操作。PLC通過Device-Net耦合器與積放鏈輸送線的電控系統通信，通過以太網與焊裝調整線、涂裝工藝線等其他控制系統相通信。

圖1 系統架構及網絡圖

2.3 AVI讀寫站

在積放存儲區設置7個AVI讀寫站，分別設置在：

1）一號車型調整線白車身總成下線處、存儲區直通車處、存儲區倒庫處；

2）二號車型調整線白車身總成下線處、存儲區直通車處、存儲區倒庫處；

3）涂裝車間車身下件處。

2.4 HMI操作臺

HM I01-在焊裝一號車型調整線白車身總成下線處，負責寫入車身信息（包括批量，型號，車身序列號等）。

HM I02-在焊裝二號車型調整線白車身總成下線處,負責寫入車身信息（包括批量，型號，車身序列號等）。

HM I03-在涂裝下件處，可顯示庫區所有存放的車型，操作人員根據需要，進行車型的合理調度，給出要車指令。

3 系統實施

車身識別和跟蹤主要依靠AVI系統安裝吊具上的載碼體和固定在積放鏈關鍵位置RFID來進行。每一個RFID為一個AVI站點，負責進行對載碼體的讀寫，并將讀到的信息通過DEVICENET傳送到PLC，對于關鍵的AVI站設置現場操作屏，方便故障的排除和進行一些特殊操作。積放鏈內每個吊具上均裝有一個載碼體，載碼體中記錄著吊具上承載的車身的信息，包括車型、返修信息、車身批次號和車身序列號等等。車身的信息在積放鏈上線處，即第一號AVI站寫入載碼體，直到涂裝車間下線口或者更換吊具后才被清除。寫入載碼體的信息將被作為此臺車身信息，在車身經過整個積放鏈的過程中被識別跟蹤。

每當車身經過某個AVI站點，向AVI系統發送車身到位信號。AVI系統收到到位信號后，開始觸發RFID進行載碼體的讀寫，并將信息發送給PLC，PLC會將該信息送到服務器，供服務器上進行實時的畫面顯示，并將信息送到數據庫。完成讀寫操作后，AVI系統會向積放鏈發送車身放行信號，在某些需要進行路由選擇的AVI站，AVI系統還會通過AVI服務器向積放鏈發送路由信息。積放鏈收到放行信號和路由信號后，放行車身吊具。

圖2 系統具體控制及信息交互圖

圖3 系統運行圖

積放鏈的操作分為自動、手動兩種操作形式，自動時全線在程序控制下自動運行；手動時，操作人員在現場進行操作。在道岔、升降機等動作復雜設備處應設置現場操作站，每個現場操作站即為一個現場總線節點，升降機帶吊具自動下降到一定位置（接近駕駛室）后，停止下降，轉為人工操作，慢速下降到正確位置，人工控制車門張開角度，確認吊具的正確位置后，按鈕操作升降機上升，轉為自動模塊控制：在每個停止器、分流道岔處設置手動控制按鈕盒。

電控系統采用PLC和現場總線為核心控制設備，采用行程開關、接近開關、光電開關、讀寫位置等檢測機構及吊具的位置，現場的大部分數字量輸入信號應通過現場總線模塊輸入PLC，由PLC控制全線的動作，指示燈等輸出信號也應通過現場總線沿輸送線兩側設有動力控制柜、手動操作臺。

4 系統功能

4.1 車身識別、信息讀寫

系統可以完成車體AVI數據讀寫和修改，車型等信息的讀取，可以監控車體信息的讀取狀況，可以修改和寫入生產信息，并且可以對載碼體進行格式化。

通過在車間設置的AVI讀寫站點，根據計劃信息或條碼信息將該車輛的車輛屬性寫入載碼體，并在一些重要工位從載碼體讀出該車的車輛屬性，并把車輛信息反饋給廠級ERP系統或其他系統。

4.2 車身跟蹤

通過上位機的動態顯示畫面，能實時觀察到整條線體內每個位置的車輛運行情況以及車身信息，每個決策點的當前路由決策，積放輸送主控PLC與AVI 主控PLC的通信狀態、監控積放輸送系統關鍵設備的動作狀態、以及各節點的實時報警信息等。

4.3 質量信息錄入和查詢功能

提供現場操作站供質檢工段的人員為車輛錄入質量信息，該信息將自動存入AVI數據庫，供生成質量報表所用，同時也可以在實時畫面上方便的查詢車間內每輛車身的質量情況。該功能一方面可以讓質量管理人員方便地分析出頻繁發生的質量問題，從而對相關工藝進行更新，另一方面可以讓返修等工段的人員快速地了解車輛返修的原因，對癥下藥，并且還可以為車輛終身的質量跟蹤提供初始數據。

4.4 路由功能

復雜的路由規則（車型、批次、數量等）在上位計算機的HM I畫面上進行設定，簡單的路由規則（先進先出等）在AVI PLC上進行設定。根據生產計劃信息、當前積放存儲區的實際狀況以及事先設定的路由規則，計算最佳的路由路徑生成路由指令并發出指令給AVI 主控PLC，AVI 主控PLC再把路由指令發送給積放輸送系統的主控PLC，自主進入應選道次。

這一功能可以實現車輛在存儲區的自動批次編組等功能，大幅提高存儲區以后工藝段的工作效率，在混線生產的焊裝車間里顯得尤為重要。還大大地提高了車間的自動化水平，為企業節省大量的人力成本。

4.5 生產管理控制

生產統計：通過采集在積放存儲區布置的車輛識別點的過點信息，計算通過該站點的不同車型的數量，并將計數信息實時發送給廠級ERP系統

生產計劃處理：接收廠級ERP系統的車輛特征信息，并發送車輛跟蹤信息至廠級MES系統。

車身生產調度：可以按照計劃由人工設定順序，以自動/手動方式迅速快捷地從庫存區調出所需要轉入涂裝車間的車身，并送入涂裝下線處。

4.6 為其他系統提供信息

AVI系統可以為車間ANDON系統提供產量和質量信息。可以用以ANDON功能的顯示和ANDON報表的匯總查詢。

4.7 報表功能

圖4 系統報表界面

自動輸出的多樣化的報表可以幫助系統用戶了解每個時段每種車型的生產情況，借助相關的分析曲線等可以讓用戶方便的了解到生產過程中出現的瓶頸工段，為人員調整等提供依據。

5 結論

本系統經過在華菱公司新的焊裝車間生產線積放鏈實際應用，幫助車間減少了庫區管理調度人員，提高了生產效率，實現合理計劃、有序生產。通過生產質量信息的采集分析，提高了質量管理水平,為車輛的終身質量追溯提供了依據。所以，將AVI系統實際應用到車間生產線中，提升了公司的生產信息自動化水平，為提高公司的市場競爭力提供了重要手段。