動(dòng)力總成裝配線MES實(shí)施過程中關(guān)鍵問題控制策略

李婷 伊麗莉 唐磊

摘要：本文針對(duì)動(dòng)力總成裝配線在實(shí)施MES過程中的幾種關(guān)鍵問題提出解決方案及控制策略，在此基礎(chǔ)上開發(fā)MES系統(tǒng)能是其更加適應(yīng)動(dòng)力總成生產(chǎn)線的運(yùn)作需求。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力總成裝配線；MES；控制策略

引言

生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（簡稱MES）是一種實(shí)時(shí)、集成化的生產(chǎn)管理平臺(tái)，通過一個(gè)集成數(shù)據(jù)庫，及時(shí)下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃任務(wù)，跟蹤在制品，通過與生產(chǎn)線自動(dòng)化設(shè)備的接口集成，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)，采集關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)，對(duì)品質(zhì)進(jìn)行控制，服務(wù)于廠內(nèi)制造、物流及質(zhì)量等。并可將該平臺(tái)數(shù)據(jù)匯聚到企業(yè)信息平臺(tái)，進(jìn)行統(tǒng)一發(fā)布，及時(shí)提供各類報(bào)表和文檔，自動(dòng)對(duì)管理人員、調(diào)度人員、生產(chǎn)人員等進(jìn)行相關(guān)提示，為生產(chǎn)管理提供決策支持；利用該系統(tǒng)進(jìn)行管理，可盡量避免人工管理的失誤和延遲性，從而實(shí)現(xiàn)高效率的生產(chǎn)自動(dòng)化管理[1]。

在動(dòng)力總成裝配線上需要對(duì)所有的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、對(duì)所有的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)設(shè)備的報(bào)警信息進(jìn)行廣播，同時(shí)還存在著一些關(guān)鍵的工位需要MES的參與運(yùn)行才能保證生產(chǎn)線的自動(dòng)化和數(shù)據(jù)采集的完整性。同時(shí)對(duì)于防錯(cuò)和返修等此類關(guān)鍵問題也需要MES提供相應(yīng)的控制策略[2]。

本文結(jié)合某發(fā)動(dòng)機(jī)公司實(shí)際在MES開發(fā)實(shí)施過程遇到的關(guān)鍵問題的解決方法進(jìn)行總結(jié)分析，提出相應(yīng)的控制策略。

1.數(shù)據(jù)采集控制

產(chǎn)品隊(duì)列跟蹤策略

由于裝配線部分工位沒有配備RFID讀寫頭，MES無法根據(jù)每個(gè)工位的電子標(biāo)簽中的發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝配線發(fā)動(dòng)機(jī)隊(duì)列的完整再現(xiàn)，針對(duì)該問題，可通過以下方案解決該問題：

1）MES系統(tǒng)可將整條裝配線劃分為n個(gè)隊(duì)列跟蹤區(qū)域，每個(gè)裝配區(qū)域配置一個(gè)起始隊(duì)列跟蹤點(diǎn)和一個(gè)終止隊(duì)列跟蹤點(diǎn)（RFID控制點(diǎn)）。

2）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過第i個(gè)隊(duì)列跟蹤區(qū)域終止隊(duì)列控制點(diǎn)時(shí)刷新第i個(gè)和第i+1個(gè)隊(duì)列跟蹤區(qū)域，根據(jù)信號(hào)檢錯(cuò)出對(duì)應(yīng)的工位，并將獲得的工位、產(chǎn)品ID、產(chǎn)品狀體等寫入數(shù)據(jù)庫對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表中，更新裝配隊(duì)列序號(hào)，監(jiān)控畫面中實(shí)時(shí)顯示出混流裝配線的生產(chǎn)狀態(tài)、在制品裝配隊(duì)列、在制品所處位置等信息。

3）發(fā)動(dòng)機(jī)下線返修時(shí)，從相應(yīng)的隊(duì)列跟蹤區(qū)域中提出當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)即可。

取決前道工序的裝配工位數(shù)據(jù)采集方案

對(duì)于需要經(jīng)過電子標(biāo)簽向下一個(gè)工位傳送計(jì)算數(shù)據(jù)的工位，設(shè)備對(duì)于自治性要求非常高，不允許存在較多的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)。

1）對(duì)于工位的參數(shù)計(jì)算和工位測量等需要前道工位的計(jì)算參數(shù)，設(shè)備廠商一般選擇的傳遞方式是電子標(biāo)簽，該類設(shè)備MES系統(tǒng)開放讀寫頭控制和線體控制，由設(shè)備廠商自行控制，避免傳輸過程中數(shù)據(jù)的誤傳導(dǎo)致選配和測量的不準(zhǔn)。

2）對(duì)于完全依靠PC設(shè)備的工位，且其測量值直接判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否合格。托盤到位，MES發(fā)送發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)給設(shè)備，設(shè)備將測量結(jié)果與發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)綁定存入本地及MES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)將結(jié)果反饋給線體后寫入電子標(biāo)簽合格位，并將檢查值和發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)綁定存儲(chǔ)，流經(jīng)合格判定位可直接判定是否需要下線返修。

基于數(shù)據(jù)庫的采集方式

對(duì)于檢查數(shù)據(jù)較多的設(shè)備，如冷試設(shè)備、熱試設(shè)備等，MES系統(tǒng)PLC無法將檢測值全部保存到PLC中進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，因此可通過本地?cái)?shù)據(jù)庫存儲(chǔ)解決該問題；

1）托盤到位，設(shè)備讀取托盤電子標(biāo)簽發(fā)動(dòng)機(jī)信息，并將驅(qū)動(dòng)程序號(hào)選擇程序。

2）測量結(jié)束后，將設(shè)備檢查值與發(fā)動(dòng)機(jī)ID號(hào)綁定存入設(shè)備數(shù)據(jù)庫中。

3）MES系統(tǒng)根據(jù)地質(zhì)配置讀取設(shè)備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中檢測數(shù)據(jù)，并將已抓取的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，防止重復(fù)抓取。

基于PLC的質(zhì)量數(shù)據(jù)采集

對(duì)于整機(jī)加油、泄漏量檢測等工位一次性檢查數(shù)據(jù)較小的工位，可以采用基于PLC的檢測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集方案。該方式需配置PLC檢測數(shù)據(jù)采集項(xiàng)配置工位檢測值參數(shù)為依據(jù)，應(yīng)具備一次性全配置和基于配置參數(shù)的柔性組態(tài)，使用人員可以根據(jù)工藝需求選擇需要采集的質(zhì)量數(shù)據(jù)，通過MES系統(tǒng)PLC與設(shè)備PLC的實(shí)時(shí)交互，最終完成基于PLC的質(zhì)量數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集。

設(shè)備應(yīng)具備本地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，使用雙存儲(chǔ)，保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。

2.防錯(cuò)及返修控制策略

擰緊機(jī)重復(fù)擰緊解決方案

由于發(fā)動(dòng)機(jī)返修下線或者再上線后到達(dá)裝配自動(dòng)操作工位時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)重復(fù)擰緊的現(xiàn)象，該問題直接導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)二次裝配，可通過MES防止該問題發(fā)生：

1）電子標(biāo)簽中規(guī)劃擰緊機(jī)操作位，用以標(biāo)識(shí)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)在該工位已經(jīng)進(jìn)行了擰緊操作；

2）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在擰緊工位操作結(jié)束后，MES系統(tǒng)根據(jù)擰緊所傳送的信息將當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)所對(duì)應(yīng)的托盤電子標(biāo)簽中的工位擰緊機(jī)操作狀態(tài)修改為1；

3）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)下線返修時(shí)，MES系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)所對(duì)應(yīng)的電子標(biāo)簽中所有發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，返修合格上線時(shí)，MES系統(tǒng)根據(jù)員工手動(dòng)輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)，將當(dāng)前返修發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)移到電子標(biāo)簽中。

4）當(dāng)返修發(fā)動(dòng)機(jī)流經(jīng)擰緊機(jī)工位，擰緊機(jī)判斷本工位是否已操作，如果為1，擰緊機(jī)停止并報(bào)警和提示，在手動(dòng)模式下，人員可以進(jìn)行操作，操作結(jié)束后也要寫入合格和操作完成到電子標(biāo)簽中。

電動(dòng)擰緊工具數(shù)據(jù)采集及防錯(cuò)方案

相同套筒針對(duì)不同型號(hào)所要求的擰緊工藝不同時(shí)電動(dòng)擰緊工具采集和放錯(cuò)的難點(diǎn)，可通過在MES中設(shè)定機(jī)型與程序的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在上線時(shí)將相應(yīng)工位的電動(dòng)擰緊工具的程序號(hào)寫入到TAG，托盤到位后，線體將發(fā)動(dòng)機(jī)ID和程序號(hào)發(fā)送給電功工具，電功工具擰緊結(jié)束后，將擰緊值和ID號(hào)綁定存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫，MES到數(shù)據(jù)庫中取數(shù)據(jù)即可。

3.產(chǎn)品補(bǔ)號(hào)及補(bǔ)號(hào)上線策略

發(fā)動(dòng)機(jī)在裝配過程中因?yàn)楦鞣N原因?qū)е掳l(fā)動(dòng)機(jī)需要重新上線進(jìn)行二次拆卸裝配或者使用新件進(jìn)行裝配，為了提高工作效率和不影響現(xiàn)有正在執(zhí)行任務(wù)單執(zhí)行情況，MES系統(tǒng)采用如下方案：

1）對(duì)于正在執(zhí)行任務(wù)單的發(fā)動(dòng)機(jī)需要重新補(bǔ)號(hào)上線，直接進(jìn)行補(bǔ)號(hào)即可，MES系統(tǒng)可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)序列最小號(hào)原則對(duì)已經(jīng)補(bǔ)號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行操作。

2）對(duì)于不屬于正在執(zhí)行任務(wù)單的發(fā)動(dòng)機(jī)需要補(bǔ)號(hào)時(shí)，MES系統(tǒng)在缸體上線模塊提供“補(bǔ)號(hào)模式”操作功能，員工只需要一鍵切換界面，在“補(bǔ)號(hào)模式”下操作即可。

3）補(bǔ)號(hào)結(jié)束后，一鍵切換至“正常模式”MES系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)序列最小號(hào)原則對(duì)已經(jīng)補(bǔ)號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行上線操作。

4）補(bǔ)號(hào)之前的數(shù)據(jù)將被保存至系統(tǒng)的歷史檔案庫。

售后機(jī)處理流程

發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)是發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過程和出廠的唯一標(biāo)識(shí)，售后機(jī)信息和發(fā)動(dòng)機(jī)第一次裝配信息屬于重復(fù)，如何區(qū)分發(fā)動(dòng)機(jī)售后機(jī)信息和發(fā)動(dòng)機(jī)第一次裝配是關(guān)鍵所在。

1）售后機(jī)數(shù)據(jù)采集方案，從電子標(biāo)簽中獲取發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)和售后機(jī)標(biāo)識(shí)，如果當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)是售后機(jī)，則將該售后機(jī)在不同工位的裝配過程數(shù)據(jù)用售后機(jī)標(biāo)識(shí)位區(qū)分。

2）售后機(jī)關(guān)鍵件采集，如采用讀寫頭采集發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)，如果為售后機(jī)，則將所裝配的關(guān)建軍號(hào)標(biāo)識(shí)位售后機(jī)關(guān)鍵零部件；掃碼槍或手動(dòng)錄入發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)，MES系統(tǒng)需要判斷數(shù)據(jù)庫中同一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)是否存在多條記錄，如果有多條，以序號(hào)最大原則判斷發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)為售后機(jī)，并將所裝配的關(guān)鍵件標(biāo)識(shí)為售后機(jī)關(guān)鍵零部件。

3）售后機(jī)質(zhì)量數(shù)據(jù)采集，由于質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集方式采用同意發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)不同狀態(tài)下的全部質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)全保存的方式，并使用新舊對(duì)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，系統(tǒng)提供同一發(fā)動(dòng)機(jī)號(hào)檢測數(shù)據(jù)按最新數(shù)據(jù)和全部數(shù)據(jù)的顯示方式，具有較強(qiáng)柔性，方便查詢。

4.總結(jié)

本文結(jié)合實(shí)際的MES項(xiàng)目在動(dòng)力總成裝配線上的實(shí)施過程中遇到數(shù)據(jù)采集控制問題、防錯(cuò)控制問題、返修控制問題等進(jìn)行總結(jié)分析并提出相應(yīng)的解決方案，對(duì)后續(xù)的MES實(shí)施具有指導(dǎo)性建議。

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