發動機機加工生產線過程質量追溯研究

聶鋒樂 等

摘 要：在發動機自制件缸體、缸蓋、曲軸等加工生產線上引進生產追溯系統，通過二維碼打標機使每個工件擁有自己唯一的“身份證”。該系統采用計算機數控技術、信息加密技術，監督管理每個產品。實現制造過程質量追溯，快速查找質量問題產生的原因，及時發現工藝系統缺陷，采取糾正及預防措施，提高產品的質量和可信度，提升生產效率，降低生產成本。

關鍵詞：追溯系統；缺陷；預防措施

1 生產線追溯的意義

法規要求：2011年，工信部37號公告《乘用車生產企業及產品準入管理規則》要求：企業應建立從關鍵零部件總成供應商至整車/發動機出廠的完整產品可追溯體系。當發生重大問題時，應能利用產品追溯系統迅速查明原因，確定產品召回范圍并采取相應措施；2013年，國家正式施行《缺陷汽車產品召回管理條例》要求：生產者應當建立并保存汽車產品設計、制造、標識、檢驗等方面的信息記錄，保存期不得少于10年。

生產管理要求：通常在生產中，操作者記錄工件號形成紙版生產報表，存儲與資料室中；存在問題：①紙版記錄易附著切削液，造成字跡模糊無法辨認；②紙版文件長時間存放后易變質，記錄不能識別；③出現問題后，故障工件查找時間長；④過程出現問題后與工件之間不能進行關聯，過程原因不能及時記錄，不能為問題解決提供過程信息。為此在發動機零件自動加工過程中急需自動記錄系統實現過程質量追溯。

2 信息載體選定

目前行業內普遍使用的追溯信息載體有二維碼和RFID芯片兩形式，通過生產應用特點，長城汽車股份有限公司選擇采用二維碼形式，主要原因如下：

2.1 設備故障應對：生產中不可避免出現設備故障，在設備故障較長時間不能修復時，需要在中間設備設置工件緩存區，待設備修復完成后及時進行后續生產，提高產出量；若采用RFID芯片形式，工件臨時緩存區需要占用較多芯片，線體周轉困難。

2.2 環境適應能力：長城汽車股份有限公司缸體、缸蓋等均采用鋁材質，由于鑄造微小缺陷需要進行浸滲處理，然而浸滲工藝中浸滲固化工步溫度為90～95℃，超出RFID芯片溫度工作范圍，造成芯片失效；若拆除芯片浸滲，工件追溯產生斷層；

2.3 成本因素：單個RFID芯片成本約為500元/個，在生產過程中受生產因素影響造成損壞，需要定期進行補充，生產成本高；

2.4 人員投入：采用RFID芯片需要增加人員在上線處對芯片進行安裝，勞動強度增加；并且線尾增加拆卸動作，多投1人/班。

3 生產模式分析

3.1 二維碼讀取流程：①PLC通過以太網與本地PC激光機軟件通訊獲取打標機工作狀態，通過IO控制外圍電路，通過以太網與ANDON系統通訊，與Cognex工業相機通訊，以實現激光打標工位的運行。②同時PLC須與輥道上的PLC通訊了解工件位置，并將相應信息發送至相應工位的一體機，并負責ANDON系統的顯示并控制整條線的運行。③外圍電路包括輥道、定位和夾緊工裝、打標、讀碼等設備的控制。

3.2 正常生產流程描述如下：①在工件上線的工位，機械手抓去取工件前PLC觸發讀取工件二維碼信息，并將信息傳輸PLC。②PLC為每個工位分配一段存儲區域，這個存儲用來存放工件的二維碼信息，隨著工件的流動，二維碼信息隨著移動。機械手將工件放置在OP10A工位，二維碼信息也移動到OP10A工位，并將這個信息傳送給CNC。③加工過程中，機械手運行的方向就是二維碼信息流動的方向。④機械手將工件從OP10A移動到OP20A，PLC將二維碼的信息從OP10A工位存儲段移動到OP20A，OP10A的信息清空，即該工位上沒有工件，PLC中工位對應存儲區域就沒有信息。⑤子加工線在加工過程中，其信息是一個閉環，每道工序在進行加工前需要對其上一道工位的加工狀態進行核實，如果是OK則繼續加工，如果NK則停止加工，并報警。對這個工程稱之為防錯。⑥OP10A加工完成的信息由OP10A的CNC反饋到機械手PLC，就地數據保存計算機PC1將數據從PLC中取出，并保存到本地。⑦PLC將工件從OP10A移動到OP20A，PLC通知就地計算機OP20A有新工件達到，并將OP20A當前工件的二維碼信息提供給計算機。⑧計算機PC1將檢索的結果反饋給控制機械手的PLC，如果PLC收到的報警信息，那么則給聲光報警，操作人員可以到PC機上看具體的故障原因并根據提示對故障消除、處理，若沒有任何異常，PLC并將能加工的指令傳送給CNC，如加工過程中出現以上CNC直接將二維碼信息+異常信息+工位信息+時間傳送PC1。⑨為了保證工件的信息流準確，在每個子線的下線工位安裝1個二維碼讀取器，這個二維碼讀取的功能相當當前子線最后一道防線，對下線的工件進行讀取，讀取到的信息和PLC中的信息對比，確認是否是當前工件，比如說PLC中應該下線的信息是0012工件，下線閱讀器讀到的也是0012工件，這是匹配的，如果讀到的是0011工件，那么報警。⑩CNC加工好工件有兩種狀態，OK：CNC將加工數據信息和二維碼+工位信息綁定發動給PC機；NG：CNC將故障信息+二維碼信息+工位信息綁定發送給PC機。

3.3 抽檢及異常下線流程：在每個子加工線的上線和下線位置各安裝一個固定式閱讀器，在每個QC臺配置一套手持式二維碼閱讀器，固定式閱讀器讀取到的二維碼信息傳輸到機械手PLC，手持式閱讀器讀取到數據直接傳送給QC臺的控制，實時記錄抽檢的工件二維碼信息，并將二維碼信息和檢測內容綁定并傳送到就地數據采集機。

4 批次追溯功能

4.1工件歷史的查詢：通過人機界面，可查詢過去某個時間段內，加工過的工件列表，顯示了由哪些設備加工完成的，上線時間，下線時間、生產節拍等。

4.2 刀具信息的實時顯示：顯示了某個或全部工序的的實時刀具信息。

4.3 歷史報警的查詢：可查詢過去某個時間段內，某個工序出現的報警進行列表。還可指定條件，多條件查詢等。

4.4實時設備狀態的顯示：可實時顯示每臺設備的當前狀態，通過點擊某臺設備，可看到設備現有的報警。

5 結論

通過應用二維碼自動追溯系統，長城公司發動機加工生產線實現了工件信息的及時收集，方便了生產過程中異常問題快速溯源，縮短了工人查找時間，提升了長城汽車產品質量競爭力，為消費者產品選型提供信心。