柔性生產(chǎn)線工位集成智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文柔性生產(chǎn)線工位集成智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 姓名:包曄申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):工業(yè)工程指導(dǎo)教師:奚立峰;周寧20050301柔性生產(chǎn)線工位集成智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 摘 要汽車制造業(yè)柔性生產(chǎn)線的工位控制對提高生產(chǎn)效率,促進車間 信息通暢,保障信息記錄的完整性,提高防錯能力和安全性能等方 面起到了關(guān)鍵作用。本文提出了一個基于現(xiàn)場總線的工位集成智能系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu) 想,對現(xiàn)有的工位控制的各個功能系統(tǒng)進行了系統(tǒng)集成。分析、總 結(jié)、提出了當(dāng)前系統(tǒng)存在的各類問題;介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案; 就本系統(tǒng)的三個功能子系統(tǒng)智能 QCOS 系統(tǒng)、物料拉動子系統(tǒng)和質(zhì) 量追溯子系統(tǒng)分別進行了詳細

2、展開與討論,提出了各子系統(tǒng)的設(shè)計 方案和軟硬件實現(xiàn)。工位智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)了 QCOS 控制、物料拉動、質(zhì)量追溯、 員工管理等多種功能的集成和融合,提高了工位控制的總體效率和 信息交流暢通度, 解決了系統(tǒng)硬件成本節(jié)省瓶頸。 CAN 總線在 QCOS 設(shè)計中的引入、用刷卡系統(tǒng)實現(xiàn) PPS 物料拉動及無線電子拉動系統(tǒng) (RF-EPS 的設(shè)計等內(nèi)容也頗具應(yīng)用新意和價值。關(guān)鍵詞 :工位控制, CAN , QCOS ,防錯,生產(chǎn)拉動系統(tǒng),電 子拉動系統(tǒng)THE DESIGN AND REALIZATION OF INTEGRATED INTELLIGENT CONTROL SYSTEM ON FLEXIBL

3、E LINE WORKSTATIONABSTRACTThe workstation control system in Auto-Industry flexible line plays a key role to increase the production efficiency, improve the communication, guarantee the integrality of shops information record and enhance the error-proof & information security.The paper proposes a

4、 design to set up an Integrated Intelligent Control System (IICS based on on-site bus line to consolidate the current different control function systems in workstations. The exiting problems of the current system are presented, analyzed and summarized. The integrated solution are given and the desig

5、n scheme and software of three sub-systems like the QCOS, PPS(Production Pulling System and Quality Trace-back System are discussed and studied.The integration of multiple functions, such as QCOS, material pulling system, quality trace-back system and employee management, are realized by the IICS. T

6、he workstation control efficiency and information communication are greatly improved, resulting in a brand new idea to solve the hardware cost saving issue. Also, there are many other valuableinnovations, like CAN application in QCOS design, Electric ID card application in PPS and the design of RF-E

7、PS.Keywords: Control of the workstation, CAN, QCOS, Error-proofing, PPS, EPS附件四上海交通大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨立進行研 究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本論文不包含任何其他 個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人 和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本 人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名:包曄日期:2005 年 3 月 8 日附件五上海交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保

8、留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,同意學(xué)校 保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版,允許論文被查閱和 借閱。本人授權(quán)上海交通大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù) 據(jù)庫進行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 保密 ,在本學(xué)位論文屬于不保密 。(請在以上方框內(nèi)打“ ” 學(xué)位論文作者簽名:包曄 指導(dǎo)教師簽名:奚立 峰日期:2005 年 3月 8日 日期:2005年 3月 8日第一章 緒論1.1 課題背景本課題來自上海某知名汽車有限公司 T 公司。總投資 15.2億美元的 T 公司是迄今為止最大的中美合資企業(yè),依靠世界最 先進的生產(chǎn)制造技術(shù)、世界一流的工藝設(shè)備、

9、精益生產(chǎn)及質(zhì)量管理體系,以及 以顧客為中心的理念和中外雙方的精誠合作, T 公司正努力開創(chuàng)中國汽車工業(yè) 的新世紀。今后五到十年, T 公司將力爭成為國內(nèi)領(lǐng)先的全系列乘用車制造和銷售企 業(yè)。要實現(xiàn)這個目標(biāo),公司不僅必須在已有的業(yè)務(wù)領(lǐng)域繼續(xù)保持競爭優(yōu)勢,還 必須在更為激烈和多變的競爭環(huán)境中開拓新的業(yè)務(wù)。通過依托先進的計算機技 術(shù)、實施柔性化生產(chǎn)系統(tǒng)、提升企業(yè)運作水平,將成為 T 公司保持領(lǐng)先的競爭 能力的重要手段。T 公司生產(chǎn)線大量使用自動化、計算機控制的柔性化先進設(shè)備。其中車身 車間采用可編程的設(shè)計,可以生產(chǎn)兩種不同車身;動力總成車間的柔性單軸高 速計算機數(shù)字控制機械加工中心用于生產(chǎn)發(fā)動機和變速

10、箱零部件?？傃b車間的 柔性制造控制系統(tǒng)包括 FLEX 柔性制造、 A VI 車體自動識別系統(tǒng)、 ANDON 質(zhì) 量和物料電子看板系統(tǒng)、 PMC 制造監(jiān)測控制系統(tǒng)、 TC 目標(biāo)控制系統(tǒng)等。然而,在競爭日趨激烈的汽車制造業(yè)中,以不斷降低成本和增加系統(tǒng)集成 度來提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益仍是企業(yè)生存的不二法則。這就要求已取得卓越 業(yè)績的 T 公司仍舊應(yīng)抱著“生于憂患”的奮斗信念來不斷完善和改造自己,以 尋求更高層面的突破和成功。本文對 T 公司工位控制系統(tǒng)進行了了較為詳盡的討論分析。文章希望在該 領(lǐng)域理論層面和實際應(yīng)用層面所形成的成果,能直接成為 T 公司使之在激烈競 爭中立于不敗之地的眾多企業(yè)“瑰寶”

11、之一,當(dāng)然也希望能夠成為國內(nèi)其他汽 車制造企業(yè)的“他山之石” ,為國產(chǎn)汽車將終究能立穩(wěn)于全面開放的中國汽車市 場而添一份自信與力量。1.2 研究意義柔性生產(chǎn)在 T 公司的廣泛使用極大地提高了生產(chǎn)線上的工時利用率和生產(chǎn) 效率,彌補了單一車型生產(chǎn)時,由于缺件、倒線所造成的工時空耗和空線現(xiàn)象。 同時柔性化生產(chǎn)也是計算機輔助生產(chǎn)的一種方式。在制造系統(tǒng)中的柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境 變化的能力,可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來衡量;第二方面是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi) 部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現(xiàn)故障情況下,這時系統(tǒng)的生產(chǎn)率 與無干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比可以用來衡量柔性。 “ 柔性

12、” 是相對于 “ 剛性 ” 而言的,傳統(tǒng)的 “ 剛性 ” 自動化生產(chǎn)線主要實現(xiàn)單一品種的大批量生產(chǎn)。剛性的 大批量制造自動化生產(chǎn)線只適合生產(chǎn)少數(shù)幾個品種的產(chǎn)品,難以應(yīng)付多品種中 小批量的生產(chǎn)。相對于過去手工的、機械的生產(chǎn)方式,柔性化生產(chǎn)更強調(diào)計算機軟件的基 礎(chǔ),靈活性、調(diào)整方便以及人性化的空間。據(jù) T 公司多年柔性生產(chǎn)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計, 柔性制造生產(chǎn)系統(tǒng)可提高生產(chǎn)設(shè)備的利用率約 50%-100%,減少設(shè)備占用面積 約 40%-60%,節(jié)省操作人員約 20%-40%。大量柔性化數(shù)控先進設(shè)備的使用,可 以在引入生產(chǎn)新款汽車時,方便而又經(jīng)濟地轉(zhuǎn)產(chǎn),而不需象傳統(tǒng)生產(chǎn)線那樣花 費大量時間、人力去調(diào)試生產(chǎn)設(shè)備。

13、如今,大小、配置截然不同的中高檔轎車、旅行車、緊湊型轎車實現(xiàn)共線 生產(chǎn), T 公司的生產(chǎn)線的柔性程度在世界汽車制造業(yè)中也是屈指可數(shù)。工位點的控制是整個柔性生產(chǎn)線優(yōu)良與否的關(guān)鍵所在。1.3 研究現(xiàn)狀本文所研究的工位控制是指對總裝車間柔性生產(chǎn)線上工位點的控制。我們 把一輛車的裝配分解成許多個工作要素(步驟 ,把這些要素按裝配的部位(工 位分成組,每一組叫做一個工位的工作要素組,我們把對一個工位的工作要素組的控制稱之為工位(點控制。每個工位控制和每個工位要素組一樣,都 是根據(jù)“標(biāo)準化作業(yè)單”來執(zhí)行的,各個工位控制在內(nèi)容上相互之間沒有重復(fù), 也沒有遺漏,它們構(gòu)成一個連貫的整體,共同完成對車輛的裝配。

14、工位暗燈板A :操作工B :工位槍C :QCOS 復(fù)位按鈕(BYPASS D :QCOS 扭矩控制器E :EPS 物料需求按鈕F :線旁 EPS 物料G :PPS 物料看板卡H :線旁 PPS 物料I :工位板圖 1-1 工位布局圖Fig.1-1 the Layout of Worker s Location圖 1-1簡單示意了 T 公司工位號為“ 023”工位的物理布局。流水線載著待 加工車從右向左以恒定的線速度(流水線速度移動。固定在該工位上工作的 操作員工對每一輛進入該工位的待加工車進行該工位的工作要素組操作,并且 必須在該車隨著流水線移出該工位前完成工作。 “ 023”工位的工作要素組

15、可簡 單概括為:操作工根據(jù)不同車型選取不同的線旁物料,用工位槍對待加工車進 行相應(yīng)的物料加工。但是,操作工除了完成該工位的工位要素組外,還要負責(zé)協(xié)同工位控制各 系統(tǒng)完成對該工位的工位控制。由圖 1-1可以看出,每個工位在硬件上主要包 括 QCOS 控制系統(tǒng)、物料架、工位板等部分,由幾個工位構(gòu)成的一個工段擁有 一個暗燈板。其中, QCOS 控制系統(tǒng)用于對 QCOS 點的控制,它是工位控制的 核心部分,這部分當(dāng)前面臨的一個重要問題就是如何對 QCOS 點進行防錯控制; 物料架用于放置所需的零配件,其背后涉及到物料拉動的問題;工位板用于顯 示現(xiàn)場的控制信息,它包括標(biāo)準作業(yè)單、工作指令單、物料數(shù)據(jù)單、

16、質(zhì)量檢查 單、 1/50布局圖、制造問題等多項內(nèi)容,對工位控制起到指導(dǎo)和質(zhì)量保障的作用;操作用工暗燈板向班組長等尋求支持。另外,每四個工段設(shè)置一個質(zhì)量檢 查點,進行質(zhì)量在線控制。圖 1-2從邏輯的角度對工位控制進行了說明。如圖所示,工位控制根據(jù)功 能可以分為獨立的三大塊:QCOS 防錯控制、物料拉動控制和質(zhì)量追溯,其中 物料拉動控制又分為 EPS 物料拉動和 PPS 物料拉動。我們?nèi)砸浴?023”工位為 例,該工位中的 QCOS 防錯控制由 QCOS 扭矩控制器、 BYPASS 按鈕及工位槍 組成,操作工需要協(xié)同完成該防錯控制系統(tǒng)的工作,預(yù)防及檢驗是否存在工位 槍誤打、漏打、多打等操作失誤情況

17、。線旁物料快消耗完時,操作工需要及時 用 PPS 用看板卡啟動 PPS 物料拉動系統(tǒng)或按 EPS 物料按鈕來啟動 EPS 物料拉動 系統(tǒng)。而工位板、暗燈線和暗燈板幫助操作工實現(xiàn)現(xiàn)場求助和質(zhì)量追溯。 圖 1-2 工位控制系統(tǒng)邏輯圖Fig.1-2 the logical scheme of Worker s Location control system下面就對工位控制涉及到的 QCOS 點的防錯控制、對物料拉動的控制和對 質(zhì)量的控制這幾個方面的技術(shù)和相關(guān)知識加以說明。1防錯技術(shù)在介紹防錯技術(shù)之前,先介紹一下與之密切相關(guān)的目標(biāo)“零缺陷”。在現(xiàn)代企業(yè)的激烈的競爭中,企業(yè)對質(zhì)量的要求越來越高,零缺陷的

18、質(zhì)量 是設(shè)計、制造、服務(wù)所追求的目標(biāo)。被譽為全球質(zhì)量管理大師、 “零缺陷”之父和偉大的管理思想家克勞士比, 從 60年代初提出“零缺陷”思想,并在美國推行零缺陷運動。后傳至日本,在日本制造業(yè)中全面推廣,使日本的制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量迅速提高,并且達到了世界 級水平,繼而擴大到工商業(yè)所有領(lǐng)域 1。“零缺陷”又稱無缺點 ZD ,零缺陷管理的思想主張企業(yè)發(fā)揮人的主觀能動 性來進行經(jīng)營管理,生產(chǎn)者、工作者要努力使自己的產(chǎn)品、業(yè)務(wù)沒有缺點,并 向著高質(zhì)量標(biāo)準目標(biāo)而奮斗。它要求生產(chǎn)工作者從一開始就本著嚴肅認真的態(tài) 度把工作做得準確無誤,在生產(chǎn)中從產(chǎn)品的質(zhì)量、成本與消耗、交貨期等方面 的要求來合理安排,而不是依靠事

19、后的檢驗來糾正。零缺陷強調(diào)預(yù)防系統(tǒng)控制 和過程控制。開展零缺陷運動可以提高全員對產(chǎn)品質(zhì)量和業(yè)務(wù)質(zhì)量的責(zé)任感, 從而保證產(chǎn)品質(zhì)量和工作質(zhì)量。防錯技術(shù)是實現(xiàn)“零缺陷”強有力的手段。防錯 (poka-yoke是日本工程師 Shigeo Shingo在 20世紀 60年代提出的。 Poka-yoke 是日本語,本義就是“防止錯誤”的意思。 POKA-YOKE 的基本理 念主要有如下三個: 決不允許哪怕一點點缺陷產(chǎn)品出現(xiàn),要想成為世界的企業(yè),不僅在觀念 上,而且必須在實際上達到零缺陷。 生產(chǎn)現(xiàn)場是一個復(fù)雜的環(huán)境,每一天的每一件事都可能出現(xiàn),差錯導(dǎo)致 缺陷,缺陷導(dǎo)致顧客不滿和資源浪費。 我們不可能消除差錯

20、,但是必須及時發(fā)現(xiàn)和立即糾正,防止差錯形成缺 陷。防錯的目的是在產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)過程中盡可能早地發(fā)現(xiàn)和改正錯誤,杜 絕產(chǎn)品缺陷的產(chǎn)生 2。防錯裝置的應(yīng)用在全行業(yè)進行推廣,消除人為失誤所造 成的產(chǎn)品缺陷。它是零缺陷防錯理念和技術(shù)的物化體現(xiàn)。絕大部分的缺陷故障 都是由人的疏忽失誤造成的,控制消除人為的差錯可以大大降低缺陷率甚至消 除缺陷。而零缺陷是當(dāng)今激烈競爭下各企業(yè)所追求的質(zhì)量目標(biāo)。因而防錯裝置 的開發(fā)應(yīng)用具有十分重要的現(xiàn)實意義。一般來說 , 防錯裝置在生產(chǎn)過程中可以起到以下作用:(1 遇到異常 (缺陷 時停止;(2 控制過程 , 使缺陷件不能流到下道工序;(3 將要發(fā)生或遇到異常 (缺陷 時發(fā)

21、出警告。由此,防錯裝置能夠有效地防止各種人為的失誤,保證了“不接受缺陷、 不制造缺陷、不傳遞缺陷”的精益生產(chǎn)原則。一般來說好的防錯裝置,無論實施的情況怎樣,都應(yīng)有一些共同的特征 3:(1 防錯裝置應(yīng)該是簡單而廉價的,如果太過復(fù)雜或昂貴,那么這些裝置就 不具有成本效益;(2 防錯裝置應(yīng)該是具體而富有針對性的,不能是華而不實的東西;(3 防錯裝置應(yīng)該放置在靠近錯誤發(fā)生的地方,可以向工人提供快速的反 饋,使錯誤可以得到盡快的修正。質(zhì)量預(yù)防體現(xiàn)在設(shè)計、制造、服務(wù)過程中,都可以稱之為防錯設(shè)計或防錯 技術(shù)。當(dāng)前,國內(nèi)外已有許多企業(yè)在各個領(lǐng)域開展了對防錯技術(shù)的研究。比如匯 眾公司是開展“零缺陷”活動最早的企

22、業(yè),近 10 年來開發(fā)零缺陷裝置 600 多例, 創(chuàng)造了巨大的價值,取得了寶貴的經(jīng)驗,以“防錯裝置”開發(fā)為中心的零缺陷 實踐是該公司深化“零缺陷”管理、培育質(zhì)量文化的物質(zhì)和精神財富。延鋒偉 世通建立了公司的全員設(shè)備維修系統(tǒng) TEM ,并利用 MAXIMO 工具軟件開展預(yù) 防性維修,以預(yù)防為首要手段,達到“零”的計劃外停機,降低維修成本和備 件庫存。上汽安吉物流公司根據(jù)本企業(yè)的特點,將“零缺陷”實施重點放在汽 車整車運輸過程中的“零質(zhì)損”上,不斷對整車貯運過程中引起“質(zhì)損”的各 個關(guān)鍵點進行改善和加強,并加強過程的控制。2物料拉動在所謂現(xiàn)代意義的“降低成本”為基本目標(biāo)的指引下,現(xiàn)代企業(yè)更多采用

23、“精益生產(chǎn)”來替代以前的“規(guī)模生產(chǎn)” 。精益生產(chǎn)適用于多品種小批量生產(chǎn), 這使之更適應(yīng)于商業(yè)競爭愈演愈烈的當(dāng)代社會。與此同時,精益生產(chǎn)所要求的“徹底消除浪費”和“降低庫存”越來越受 到制造業(yè)界的重視。同樣實施精益生產(chǎn)的 T 公司采用的物料拉動是一種通過控 制物流來補充消耗掉的資源的一種方法。 4為實現(xiàn)精益生產(chǎn)所要求的生產(chǎn)準時 制,國內(nèi)外許多企業(yè)往往采用拉動式作業(yè)方法,即由下游生產(chǎn)工位對物料需求 的實況(生產(chǎn)作業(yè)流 ,實時地拉動上游車間暫存?zhèn)}庫或采購倉庫至生產(chǎn)工位的 準時送貨(配送作業(yè)流 。T 公司的拉動式物流方式在廠內(nèi)現(xiàn)場物流模式主要分為兩類:根據(jù)實際的 零件消耗來補充物料的生產(chǎn)拉動系統(tǒng) PP

24、S(Production Pull System和電子拉動系 統(tǒng) EPS(Electronic Pull System。當(dāng)前生產(chǎn)線上, PPS 使用的是看板拉動系統(tǒng)。操作人員開始用料時,把開始使用的零件的看板卡片放在一個盒子里,然后暗燈系統(tǒng)會在固定的時間間隔 (比如兩小時來通知收集卡片的人員,把卡片收集上交給物料部門,順便帶 走空箱子,物料部門再把卡片掃描進電腦,根據(jù)卡片運送物料到相應(yīng)工位,并 在所補充的零件里面放上卡片。當(dāng)前采用的 EPS 系統(tǒng)為暗燈拉動系統(tǒng)。現(xiàn)場操作人員在零件使用到規(guī)定的 較少數(shù)量時,就通過按鈕發(fā)出拉動信號,然后物料附近的暗燈板上對應(yīng)工位的 燈就會閃爍,叉車司機就會取走該工

25、位的卡片,然后按對應(yīng)的按鈕給以確認, 并向該工位送卡片上所對應(yīng)的物料。由于每個工位至多有一個需要使用 EPS 的 關(guān)鍵零件,因而叉車司機就可以根據(jù)所取卡片的工位號來運送相應(yīng)的零件到工 位上。另外卡片的右上角有不同顏色的標(biāo)記來表示該零件的緊急程度,叉車司 機就揀最緊急的零件運送。3質(zhì)量追溯生產(chǎn)制造企業(yè)的質(zhì)量管理中,質(zhì)量跟蹤和質(zhì)量追溯是至關(guān)重要的環(huán)節(jié),這 同時也是 ISO9000質(zhì)量管理體系的基本要求之一。質(zhì)量跟蹤和質(zhì)量追溯也是廠 家查找質(zhì)量問題的重要手段和質(zhì)量持續(xù)改進的必要手段 5。在現(xiàn)實中,這也是 追回問題產(chǎn)品的必要途徑。質(zhì)量追溯貫穿了從產(chǎn)品采購到售后服務(wù)的全過程。要實現(xiàn)質(zhì)量追溯就要求 對采購

26、、生產(chǎn)、庫房管理、裝配、售后服務(wù)等各階段的產(chǎn)品信息給予全面的記 錄,然后根據(jù)記錄的信息實現(xiàn)對原材料和產(chǎn)品的追溯。質(zhì)量追溯可以分為正向追溯和反向追溯。(1正向追溯:正向追溯要求從指定物資(外構(gòu)物資、鑄件、零件追溯到加工過程各個 環(huán)節(jié)及所在成品的信息。正向追溯有四條線,分別是:外購物資正向追溯;鑄 件正向追溯;關(guān)鍵件正向追溯;非關(guān)鍵件正向追溯。外購物資正向追溯。根據(jù)選定物資的交檢單記錄查出其交檢單編號;用交 檢單編號查出庫存記錄;由庫存記錄中的庫存標(biāo)識(可以由時間、物資的圖號 和在庫房中的位置組成查出零件檢驗記錄和成品檢驗記錄;如果零件是非關(guān) 鍵零件,用零件的檢驗記錄查出零件的庫存記錄,進而用庫存

27、標(biāo)識在成品裝配 記錄中查出零件所安裝的成品;如果零件是關(guān)鍵零件,用件號在成品裝配記錄 中查出零件所安裝的成品;用成品編號查出成品的安裝位置和維修情況。鑄件正向追溯。根據(jù)鑄件檢驗記錄查出其交檢單編號;用交檢單編號查出 庫存記錄;由庫存記錄中的庫存標(biāo)識查出對應(yīng)的零件檢驗記錄。再由零件檢驗記錄查出對應(yīng)成品信息。關(guān)鍵件正向追溯。用關(guān)鍵件件號查詢成品裝配記錄,得到成品信息。非關(guān)鍵件正向追溯。用非關(guān)鍵件檢驗記錄編號查出該批非關(guān)鍵件批號,用 批號在成品產(chǎn)品配件表中查出其所在成品。(2反向追溯:反向追溯要求從成品質(zhì)量問題(一般是客戶使用過程中發(fā)現(xiàn)追溯出該成 品所用物資(外購物資、零件的采購加工過程,找到責(zé)任點

28、。反向追溯的查找步驟是:根據(jù)維修記錄中的成品編號找到成品檢驗記錄和 對應(yīng)產(chǎn)品配件表;根據(jù)產(chǎn)品配件表上每條記錄中的關(guān)鍵件件號、零件庫存標(biāo)識 或外構(gòu)物資庫存標(biāo)識查出關(guān)鍵件加工和檢驗過程信息、非關(guān)鍵件加工和檢驗過 程信息或外構(gòu)物資檢驗信息。再由零件檢驗記錄編號查出所用外購物資或鑄件 檢驗信息。通過研究現(xiàn)狀,當(dāng)前問題在系統(tǒng)集成和各控制系統(tǒng)的功能健全上都有所暴 露。下面簡單列舉了的幾大問題,在本文三、四章節(jié)中將會詳細展開與討論。1當(dāng)前 T 公司總裝車間柔性生產(chǎn)線在工位上的控制系統(tǒng)不是一個集成的系統(tǒng), 它的各個功能(包括 QCOS 控制、物料拉動、質(zhì)量追溯、員工考評等都是通 過各個獨立的系統(tǒng)來實現(xiàn)的。造成

29、如下問題:1 硬件設(shè)備在使用上重復(fù)浪費,增加了成本;2 信息的流通被隔離開,嚴重阻礙了各個功能系統(tǒng)之間的信息交流,并且 不利于各種信息全面、詳實的記錄;3 各個獨立的系統(tǒng)不利于整個工位的統(tǒng)一控制,使對工位的控制管理復(fù)雜 化,容易出錯;4 不便于工位的重新安排調(diào)整;5 工位硬件系統(tǒng)過于復(fù)雜。2當(dāng)前 QCOS 防錯系統(tǒng)存在問題:1 當(dāng)前的 QCOS 控制盒,針對同一工位上不同車型之間存在 QCOS 的控 制數(shù)量不同的情況,很難用一把擰緊工具完成這樣的防錯判斷,存在質(zhì) 量風(fēng)險;2現(xiàn)場所采用的方法大多為人工控制 (Witness Mark或加裝 PLC 來控制不 同車型之間的扭矩數(shù)量,而結(jié)果會造成一方

30、面改裝成本過高,另一方面 也對以后的升級帶來不必要的麻煩;3 易因操作工的人工選擇和實際不匹配而導(dǎo)致不必要的停線,影響生產(chǎn) 率。3目前的使用的物料拉動 PPS 系統(tǒng)存在問題:1 容易造成操作人員由于疏忽而放錯卡片;2 引起質(zhì)量問題,影響裝配效率;3 需要一個專門收集卡片的人,這樣既浪費了人力資源,又增加了收集卡 片上交的時間。4當(dāng)前的 EPS 系統(tǒng)存在問題:1 由 于每個零件都對應(yīng)一個按鈕,因而會增加按鈕數(shù)量,造成硬件資源上 的浪費;2 叉 車司機需要隨時注意暗燈系統(tǒng)的電子看板,就會增加了叉車的行駛路 線;3 因 增加路線引起的安全問題增加的可能;4 增 加叉車司機等待時間,等待浪費。5當(dāng)前的

31、質(zhì)量追溯存在的問題:1 生產(chǎn)現(xiàn)場的信息獲取不全面,不可靠;2 員工的操作信息無法實時、同步、準確地記錄到數(shù)據(jù)庫里;3 當(dāng)前員工的輪崗信息都記錄在紙上,這有可能導(dǎo)致信息記錄的疏漏和不 實。不利于找出操作的執(zhí)行者來承擔(dān)責(zé)任;4 不能追蹤工作正常情況下操作者。1.4 研究目標(biāo)及內(nèi)容本課題的研究目標(biāo):為 T 公司開發(fā)一套基于現(xiàn)場總線的工位智能控制系統(tǒng),實現(xiàn) QCOS 控制、物料拉動、質(zhì)量追溯、員工管理等功能。提高工位控制的總體效率,在成本上節(jié)約硬件資源,使信息交流暢通,使 信息的記錄詳實、全面,同時便于操作人員控制和管理,防止錯誤的發(fā)生。1 開發(fā)一套控制系統(tǒng)來實現(xiàn)當(dāng)前工位控制中由多個獨立系統(tǒng)來實現(xiàn)的功

32、能。2 讓工人僅使用一套擰緊工具扭矩控制系統(tǒng)就能完成對不同數(shù)量相同扭矩 QCOS 點的操作,節(jié)約資源,避免工人的選擇失誤,成功實現(xiàn)生產(chǎn)線上的防錯。3 改進當(dāng)前的生產(chǎn)拉動系統(tǒng) (PPS和電子拉動系統(tǒng)(EPS 。使改進后的生產(chǎn)拉 動系統(tǒng)無需操作人員來報告零件的使用情況,而是由物料部門決定物料的補充, 只需操作人員通過用戶刷卡系統(tǒng)刷卡確認即可,從而避免操作人員的疏忽,保 證質(zhì)量,節(jié)約人力資源和時間。使改進后的無線電子拉動系統(tǒng)(RF-EPS 節(jié)約 硬件資源和生產(chǎn)線上的空間,解決由暗燈系統(tǒng)的電子看板造成的瓶頸問題,節(jié) 約人力資源,增強安全性。4 把各種有用信息全面、詳實地記錄到數(shù)據(jù)庫中。通過這些信息實現(xiàn)

33、質(zhì)量追 溯,找出錯誤操作的執(zhí)行者,實現(xiàn)風(fēng)險控制,為員工輪崗制度的實施提供有力 的保障,為員工績效評估提供可靠的依據(jù)。1 該工位智能控制系統(tǒng),實現(xiàn)了 QCOS 控制、物料拉動、質(zhì)量追溯、員工管 理等多種功能的集成和融合。該系統(tǒng)的出臺,大大提高了工位控制的總體效率 和信息交流暢通度,并解決了在國內(nèi)柔性制造業(yè)中的系統(tǒng)硬件成本節(jié)省瓶頸的 這一突出問題。目前國內(nèi)還未見到相關(guān)技術(shù)報道。2 CAN 總線在 QCOS 設(shè)計中的引入。3 用刷卡系統(tǒng)實現(xiàn) PPS 物料拉動。4 無線電子拉動系統(tǒng)(RF-EPS 的設(shè)計與實現(xiàn)。5 質(zhì)量追溯信息采集子系統(tǒng)方案設(shè)計。第二章 工位控制理論,分別對 QCOS 防錯、物料拉動及

34、質(zhì)量追溯這三種 工位控制理論及相關(guān)技術(shù)進行了介紹。第三章 系統(tǒng)方案設(shè)計,提出了文章對該系統(tǒng)的總體方案的設(shè)計構(gòu)想,單系 統(tǒng)實現(xiàn) QCOS 防錯、物料拉動及質(zhì)量追溯等功能。第四章 子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),分別對 QCOS 防錯子系統(tǒng)、物料拉動子系 統(tǒng)及質(zhì)量追溯子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進行了詳細講述,并提供了相應(yīng)的軟硬件設(shè) 計方案。第五章 總結(jié)與展望。第二章 工位控制理論T 公司每個工位在硬件上主要包括 QCOS 控制系統(tǒng)、物料架、工位板等部 分。其中, QCOS 控制系統(tǒng)用于對 QCOS 點的控制,它是工位控制的核心部分。 物料架用于放置所需的零配件,其背后涉及到物料拉動的問題。幾個工位構(gòu)成 的一個工段,每

35、四個工段設(shè)置一個質(zhì)量檢查點,進行質(zhì)量在線控制。所以 T 公 司工位控制理論也就主要由這三方面組成:QCOS 控制系統(tǒng)的 QCOS 防錯控制 理論、物料拉動理論和質(zhì)量在線控制的質(zhì)量追溯理論。本章主要對 QCOS 防錯 理論和物料拉動理論進行介紹。2.1 柔性生產(chǎn)的 QCOS 防錯介紹在制造業(yè)中,為保證某個產(chǎn)品的某個關(guān)鍵特性(KPS ,就需要控制該關(guān)鍵 特性所相對應(yīng)的制造過程,并采取特殊手段。在汽車制造業(yè)中, QCOS 是最顯 著的關(guān)鍵特性之一。 QCOS 控制系統(tǒng)是用于對 QCOS 點的控制,所以它是工位 控制的核心部分。這部分當(dāng)前所面臨的一個重要問題就是如何對 QCOS 點進行 防錯控制。因而

36、, QCOS 防錯控制理論也是工位控制理論的核心部分。在目前的經(jīng)濟形勢下,為了適應(yīng)快速變化的市場需求,汽車制造公司必須 生產(chǎn)多型號、多品種、多配置的汽車,增加快速響應(yīng)市場的能力。如果每次更 新產(chǎn)品,設(shè)備與工裝必須全部隨之更新的話,新產(chǎn)品就可能因投入過多而難以 投產(chǎn)。在這種情況下,柔性化生產(chǎn)的概念應(yīng)運而生。柔性化生產(chǎn)線是指在一定時間內(nèi),在一條生產(chǎn)線上生產(chǎn)出多種不同型號和 配置的產(chǎn)品,產(chǎn)品的品種和數(shù)量可以隨顧客需求的變化而變化。柔性生產(chǎn)極大 地提高了線上的工時利用率和生產(chǎn)效率,彌補了單一產(chǎn)品生產(chǎn)時,由于缺件、 倒線所造成的工時空耗和空線現(xiàn)象 7。同時柔性化生產(chǎn)也是基于計算機輔助生產(chǎn)的一種方式。相對

37、于過去手工的、 或鋼性流水線的生產(chǎn)方式,柔性化生產(chǎn)更強調(diào)計算機軟件的基礎(chǔ),靈活性、調(diào) 整方便以及人性化的空間。據(jù)國外統(tǒng)計,柔性制造生產(chǎn)系統(tǒng)可提高生產(chǎn)設(shè)備的 利用率 50%-100%,減少設(shè)備占用面積 40%-60%,節(jié)省操作人員 20%-40%8。柔性生產(chǎn)線包括三個方面的內(nèi)容:生產(chǎn)線對新產(chǎn)品的適應(yīng)性;同一生產(chǎn)線 的多品種通過性;裝配工時的彈性。能同時具備上述三方面內(nèi)容的生產(chǎn)線,即 為柔性生產(chǎn)線。本文作者在采訪豐田汽車廠時,據(jù)該廠工作人員介紹:在豐田汽車廠的 Coronas 生產(chǎn)線上,可以生產(chǎn)多種類型的汽車,每種車型的發(fā)動機、變速箱、 加速器、空調(diào)、車門或其他部件不同; 8小時單班生產(chǎn) 250輛

38、 sedan 、 125輛 hardtop 、 125輛 wagon 。而當(dāng)前, T 公司能集中高檔轎車、旅行車、緊湊型轎 車同一條生產(chǎn)線生產(chǎn),在世界汽車制造業(yè)也是屈指可數(shù)。QCOS 全稱為 Quality Control and Operation System。在汽車的裝配生產(chǎn)線的 每個工位上, 每一個需要擰緊螺栓的點稱為一個 QCOS 點, 實現(xiàn)對每一個 QCOS 點的控制就被成為 QCOS 控制。而 QCOS 控制盒就是用來控制擰緊工具的,它 和擰緊工具一起稱作擰緊工具扭矩控制系統(tǒng)。 QCOS 控制盒具體實物見圖 2-1 :圖 2-1 QCOS控制盒Fig.2-1 QCOS Contr

39、ol Box圖 2-2示意了 QCOS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。每個工位有一把或多把工位槍,裝配操 作工操縱工位槍實施各類擰緊操作。每把工位槍所連接的 QCOS 控制盒 (qualifier 負責(zé)測試工位槍擰緊操作扭矩是否符合其工作要求。 如果滿足要求, 會將信號傳遞至各自對應(yīng)的數(shù)據(jù)接口,然后,操作工需要手工復(fù)位數(shù)據(jù)接口上 的復(fù)位按鈕。復(fù)位信息通過數(shù)據(jù)總線匯總?cè)?PLC 然后傳至服務(wù)器;如果不滿足 要求,則復(fù)位無效。 圖 2-2 QCOS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2-2 QCOS system structure目前, T 公司每把工位槍上的“系統(tǒng)復(fù)位計數(shù)值”是固定的。具體的講, 系統(tǒng)在該工位上對某種車型所要求的

40、工位槍擰緊操作次數(shù)是固定的,并設(shè)置在 數(shù)據(jù)接口中,該固定的設(shè)置值稱“系統(tǒng)復(fù)位計數(shù)值” 。操作工每完成一次擰緊操 作,就應(yīng)當(dāng)人工執(zhí)行一次系統(tǒng)復(fù)位操作,產(chǎn)生一次系統(tǒng)復(fù)位信息。系統(tǒng)會收集 該復(fù)位信息,并累加計算出該工位的操作工“人工復(fù)位次數(shù)” 。當(dāng)該“人工復(fù)位 次數(shù)”與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的固定“系統(tǒng)復(fù)位計數(shù)值”不匹配時,系統(tǒng)就會自動報 警。以此來進行防錯控制。1T 公司舊廠的 QCOS 控制使用的是 PLC 控制,該系統(tǒng)經(jīng)歷了三個階段的發(fā) 展歷程。三個階段基本原理是一樣的,具體軟硬件改進如下:第一階段:從 1998年到 2000年,實現(xiàn)了基本的暗燈操作,裝配線柔性化 程度不高,在一條線上只能完成單一車型的

41、 QCOS 控制。此外,系統(tǒng)可以對工 位的 QCOS 數(shù)量進行修改。第二階段:從 2000年到 2002年,提高了裝配線的柔性化,在一條線上能 夠完成 A 車型和 B 車型的 QCOS 控制。在第一階段的基礎(chǔ)上增加了車型隊列修改功能和車號條形碼輸入(在流水線第一個工位功能。第三階段:從 2002至今,實現(xiàn)了裝配線的完全柔性化,能夠在一條線上完 成對所有車型的 QCOS 控制。為了增加容量以滿足更高的柔性制照要求,系統(tǒng) 在第二階段的基礎(chǔ)上,又增加了一組控制器,實現(xiàn)了系統(tǒng)擴容。2T 公司新廠的 QCOS 控制同樣使用 PLC 控制,但在舊廠系統(tǒng)基礎(chǔ)上,擴大 了容量,能夠?qū)Σ煌瑪?shù)量的 QCOS 點進

42、行組合。但是沒有用戶刷卡系統(tǒng),不能 識別 Bypass 操作人員身份。2.2 物料拉動介紹物料拉動理論和 QCOS 防錯控制理論是沒有關(guān)系的,但是物料拉動理論是 工位控制理論的重要組成部分。物料拉動是一種先進的物料供應(yīng)模式,物料供 應(yīng)是影響工位工作時間、效率的關(guān)鍵因素。物流作為客戶生產(chǎn)過程中供應(yīng)環(huán)節(jié)的一部分 , 它的實施及控制提供了有效 的、經(jīng)濟的貨物流動及存儲服務(wù) , 提供貨物從原始地到消費的相關(guān)信息 , 以期滿足 客戶的需求 4。其內(nèi)容包括為用戶服務(wù)、需求預(yù)測、情報信息聯(lián)系、物料搬運、 定單處理、選址、采購、包裝、運輸、裝卸、廢料處理(也稱逆向物流及倉 庫管理等。 圖 2-3物料流動示意圖

43、Fig.2-3 the Material Flow Sketch Map從圖 2-3可以看出,物料拉動正是來源于圖示物料配送這一環(huán)節(jié),它對整 個物流作業(yè)高效實施起著十分重要的作用。物料拉動是一種通過控制物流來補充消耗掉的資源的一種方法 11。現(xiàn)代生 產(chǎn)企業(yè)為實現(xiàn)規(guī)?；?、高節(jié)奏的產(chǎn)品生產(chǎn),往往采用準時化(Just-in-Time 生 產(chǎn)管理方式,其原理是將規(guī)定的物料在規(guī)定的時間按規(guī)定的數(shù)量送到指定的每 一道生產(chǎn)工位上,如圖 2-4所示。為實現(xiàn)準時制,國內(nèi)外許多企業(yè)往往采用拉 動式作業(yè)方法,即由下游生產(chǎn)工位對物料需求的實況(生產(chǎn)作業(yè)流 ,實時地拉 動上游車間暫存?zhèn)}庫或采購倉庫至生產(chǎn)工位的準時送貨(

44、配送作業(yè)流 ,而拉動 控制的核心是實時、正確地掌握各作業(yè)點物料信息、各作業(yè)點間的信息傳輸和 信息處理(物料信息流 ,只有以上三個流的集成才能真正實現(xiàn)拉動式作業(yè)和準 時化生產(chǎn)管理。以同樣的道理,可由暫存庫(下游來拉動采購件庫(上游 準時地送貨,而采購件庫實時、正確的物料信息數(shù)據(jù)是企業(yè)實現(xiàn)制造資源計劃 (MRP-和企業(yè)資源計劃(ERP 所必不可少的。物料拉動系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)。下面舉例說明物料拉動系統(tǒng)的流程:我們已經(jīng)在日常生活中遇到了許多關(guān)于拉動的例子,那么具體到工廠里面物料拉動又是怎么樣的呢?概念上,客戶和制造供應(yīng)商通過一系列的拉動循環(huán)聯(lián)系起來。拉動循環(huán)包 括內(nèi)部和外部的循環(huán)。具體來說,外部循環(huán)

45、是指公司內(nèi)部與公司外部(包括客 戶和供應(yīng)商之間的循環(huán);而內(nèi)部循環(huán)是指公司內(nèi)部運作的循環(huán)。內(nèi)部循環(huán)詳 見本文 4.2小節(jié)。如圖 2-4所示,拉動信號傳遞方向和產(chǎn)品流動方向是相反的。在公司內(nèi)部 的拉動循環(huán)中,每一個操作人員都既是上一個操作人員的客戶,又是下一個操 作人員的供應(yīng)者。供應(yīng)商供應(yīng)商 計劃員 營銷人裝配工運輸工裝卸工圖 2-4拉動系統(tǒng)實例Fig.2-4 Instance of Pulling System1物料拉動系統(tǒng)的目標(biāo)1 物料拉動系統(tǒng)是柔性的,簡單的,它的目標(biāo)是:控制和平衡物流;消除操作、庫存、修理、重復(fù)工作、設(shè)施等方 面的浪費;只生產(chǎn)和運送消耗掉的資源;對所有資源實現(xiàn)可視化管理。

46、2影響物料拉動系統(tǒng)的因素1 物料拉動系統(tǒng)的實施受許多因素的影響,諸如:拉動過程本身的影響;經(jīng)濟學(xué)影響;成本和運送費用的影響;和 供應(yīng)商物流關(guān)系的影響;貨柜運輸?shù)挠绊?以及供應(yīng)者、客戶和倉庫 的影響。3物料拉動系統(tǒng)和物料推動系統(tǒng)的區(qū)別推動系統(tǒng)是通過預(yù)計或是計劃來補充資源的。表 2-1物料拉動和物料推動比較Tab2-1 The Difference Between Pull System And Push System 4物料拉動系統(tǒng)的優(yōu)點:1 增加雇員的參與程度;2 允許在適合的水平上作決定;3 只允許生產(chǎn)客戶需要的產(chǎn)品;4 通過可視化控制改善客戶需求之間的交流;5 提供了一個在工廠里移動物料的

47、通用系統(tǒng);6 消除了復(fù)雜的計劃安排;7 減少了從訂貨到交貨的時間和工作量;8 快速發(fā)現(xiàn)存在的質(zhì)量問題;9 實現(xiàn)較低的單元成本;10 支持持續(xù)改進;11 通過統(tǒng)計拉動信號就可以知道庫存量。第三章 系統(tǒng)方案設(shè)計3.1 總體方案的分析和確立本章針對當(dāng)前工位控制中存在的問題來逐步分析和確立本系統(tǒng)的設(shè)計方 案。首先,最突出的問題是當(dāng)前工位控制上的各個功能(包括 QCOS 控制、物 料拉動、質(zhì)量追溯等都是由各自獨立的系統(tǒng)來完成的,造成了硬件資源的重 復(fù)浪費、信息交流的隔離。每個獨立的系統(tǒng)使用著各自不同的總線和服務(wù)器, 它們之間沒有接口、沒有信息交換,但卻都服務(wù)于同一條流水線上的工位。這 對各系統(tǒng)的管理、擴

48、容或新的系統(tǒng)開發(fā)都會帶來問題。針對這一問題,我們首先想到的就是如何把這些功能由一個系統(tǒng)來實現(xiàn)。 而怎樣把這些獨立的功能系統(tǒng)集成到一起呢?現(xiàn)場總線是一個很好的選擇,這 是由它所具有可靠性高、互可操作性與互換性好、現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自 治性高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性和開放型好等優(yōu)點決定的。因此,我們的系統(tǒng) 就被確定為一個基于現(xiàn)場總線的系統(tǒng)。至于具體選擇何種現(xiàn)場總線,這將在后 面的子系統(tǒng)設(shè)計中根據(jù)系統(tǒng)的其它性能來確定。其次,另一個突出的問題是 QCOS 控制防錯性能差。具體來說,不同車型 的 QCOS 點在扭矩相同而數(shù)量不同時, 往往采用多套擰緊工具扭矩控制系統(tǒng) (擰 緊工具加 Qualifier

49、 控制盒 , 造成了生產(chǎn)資源和操作空間上的極大的浪費,也易 使操作人員在使用工具時造成混淆,以至 Qualifier 控制盒不能正確計數(shù),大大 影響生產(chǎn)率。究其原因,是由于 Qualifier 控制盒不能根據(jù)具體的車型設(shè)定對應(yīng) 的 QCOS 點數(shù)量而造成的。 由此, 關(guān)鍵問題就是如何讓每一個工位在進行 QCOS 控制之前預(yù)先知道車型。為了解決這個問題,我們在裝配流水線的第一個工位設(shè)立一個車型掃描器, 這樣就可以在每輛車進入裝配線之始就得到其車型,再通過現(xiàn)場總線傳到各個 工位。而各個工位再需要一張車型 QCOS 點配置表就可以確定具體的 QCOS 點 數(shù)量以及具體情況,從而就可以實現(xiàn)由一套擰緊工

50、具扭矩控制系統(tǒng)來完成各種 車型扭矩相同時的 QCOS 控制。再次,當(dāng)前工位控制在物料拉動功能的實現(xiàn)上采用了看板拉動系統(tǒng)和暗燈 拉動系統(tǒng)。其中,看板拉動系統(tǒng)方法全部靠人來閱讀、傳遞和處理信息,因此工序與 工序之間,以及生產(chǎn)工位與物料配送之間,響應(yīng)速度慢、出錯率相對較大,工 藝過程復(fù)雜的生產(chǎn)中難以做到同步反應(yīng)。針對這一問題,我們決定徹底取消由 專人來讀取和傳遞物料使用信息的做法。取而代之的是讓物料部門根據(jù)通常的 用料速度計算出需要補充物料的時間,再通過生產(chǎn)線上的顯示終端通知現(xiàn)場操 作人員,操作人員只需要確認需要補充的信息,物料部門就會及時送料過來。 由此我們又引入了另一個重要的硬件設(shè)備用戶刷卡器,

51、通過它來確認物料 補充信息。在暗燈拉動系統(tǒng)中,叉車司機全靠暗燈信號來確定需要補充的物料,因而 暗燈成了該系統(tǒng)的一個瓶頸,嚴重降低了系統(tǒng)效率和安全性。為了解決叉車司 機對暗燈看板嚴重依賴的問題,我們引入無線電接收器,由它來實現(xiàn)無線電子 拉動,徹底解決這一難題。最后,針對當(dāng)前工位控制中質(zhì)量追溯功能在實現(xiàn)環(huán)節(jié)上存在的信息獲取不 全面,不可靠的問題,需要增加能夠記錄信息的終端設(shè)備,而在前面討論中引 入的硬件設(shè)備就能滿足這一要求。通過現(xiàn)場總線的連接,用戶刷卡器就可以記 錄員工操作和輪崗的各種信息并傳送到數(shù)據(jù)庫里,而通過 QCOS 控制器和處理 器就可以記錄車型的各種質(zhì)量信息以及物料的使用情況并傳送到數(shù)據(jù)

52、庫。因此 無需增加任何硬件設(shè)備就可以解決這一問題。通過上面的分析,一個基于現(xiàn)場總線,由 QCOS 控制器、 QCOS 處理器、 車型掃描器、用戶刷卡器,再加上服務(wù)器組成的系統(tǒng)就已經(jīng)被確定,下面對這 一系統(tǒng)的總體方案進行說明。3.2 總體方案說明系統(tǒng)能獨立實現(xiàn)智能 QCOS 防錯控制、物料拉動、質(zhì)量追溯和員工管理的 功能。系統(tǒng)功能實現(xiàn)如圖 3-1: 圖 3-1系統(tǒng)功能簡圖Fig.3-1 System Function Graph系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖 3-2:網(wǎng)絡(luò)控制 服務(wù)器(QCOS 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 (物料拉動、 質(zhì)量追溯現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線 手持式車型掃描儀 網(wǎng)絡(luò)控制器(第一個工位 網(wǎng)絡(luò)控制器 網(wǎng)絡(luò)控制

53、器 網(wǎng)絡(luò)控制 器網(wǎng)絡(luò)控制 器 網(wǎng)絡(luò)控制 器 網(wǎng)絡(luò)控制 器 網(wǎng)絡(luò)控制 器 網(wǎng)絡(luò)控制 器圖 3-2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)Fig.3-2 System Framework of the Hardware由上圖可以看出,整個系統(tǒng)是由網(wǎng)絡(luò)控制器、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過現(xiàn)場總線的 連接而成,其中 QCOS 控制器、 QCOS 處理器、物料拉動控制器、用戶刷卡器整個系統(tǒng)構(gòu)架以智能 QCOS 子系統(tǒng)為主。在智能 QCOS 子系統(tǒng)的硬件架構(gòu) 的基礎(chǔ)上增加了一個 IBM 兼容機作為物流服務(wù)器作為物料拉動和質(zhì)量追溯服務(wù) 器。本系統(tǒng)軟件流程主要有兩條主線。一條是用于智能 QCOS 防錯控制系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)庫配置與下載的流程。用戶可以在用

54、戶界面進行車型和 QCOS 等內(nèi)容的配 置,然后下載到各工位,作為準確確定 QCOS 數(shù)量與類型的內(nèi)在依據(jù)。只有在 有新車型出現(xiàn)時才會重新配置和下載數(shù)據(jù)。另外一條是用于質(zhì)量追溯系統(tǒng)的各種信息記錄的流程,各種信息均可通過 用和刷卡器、 QCOS 控制器、 QCOS 處理器、車型掃描儀等已有設(shè)備記錄,再 通過現(xiàn)場總線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫加以保存。其具體流程圖將會在后面子系統(tǒng)設(shè)計時加以詳細說明。本系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)庫和用戶界面都用 Visual Basic開發(fā) 。 這是由于我們要開發(fā) 的數(shù)據(jù)庫多是以表的形式存在的,而表格控件在 VB 數(shù)據(jù)庫開發(fā)中占有重要的 地位,它不僅有外觀整潔、表達形式規(guī)范的優(yōu)點,而且更重要的

55、是它很高的信 息表現(xiàn)率。另外,用 VB 作開發(fā),簡單、穩(wěn)定,有廣泛的用戶基礎(chǔ)。用降壓變壓器將 220V/24V交流電,饋入每個工位控制器。所選的饋電方 案具有如下優(yōu)點:安全電壓,無須考慮電壓降,無電磁干擾?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)總線有多種選擇,由于傳輸內(nèi)容都為數(shù)據(jù)量較小的控制數(shù)據(jù)信息, 故只要符合全雙工,多接入點的總線協(xié)議都可以作為該系統(tǒng)的現(xiàn)場總線,諸如 基金會現(xiàn)場總線 FF 、 ProfiBus 、 WorldFIP 、 ControlNet/DeviveNet、 CAN 等。在 實際設(shè)計中,考慮到針對原有現(xiàn)場總線的升級方便及 CAN 協(xié)議自身的協(xié)議開放 性,我們選取 CAN 總線作為現(xiàn)場總線。柔性生產(chǎn)線

56、工位集成智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 第四章 子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)第四章 子系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)4.1 QCOS防錯子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)目前, T 公司總裝柔性生產(chǎn)線能夠有效地控制不同車型之間具有相同特性 的質(zhì)量問題。比如可以在關(guān)鍵點 QCOS 上,利用 Qualifier 控制盒扭矩控制數(shù)量 預(yù)設(shè)的固定值,對其進行質(zhì)量控制。但柔性生產(chǎn)線也對質(zhì)量控制提出了更高的 要求。 就目前的質(zhì)量控制系統(tǒng)來說要解決在同一工位上不同車型之間存在 QCOS 的控制數(shù)量不同還未找到一種比較好的控制方法。根據(jù)相關(guān)資料顯示國外同類 汽車廠針對這種情況尚無很好的解決方案。下面用具體的工位說明該問題。實例一: 圖 4-1 D54工位說

57、明Fig.4-1 D54 Workers Station如圖 4-1所示, A 型車每扇門上下鉸鏈共 4個緊固螺釘。故在單邊工位前 后門共 8個螺釘需要緊固。而 B 型車只需要固定前門 4個螺釘(滑門使用不同 的緊固件 。由于目前的 QCOS 控制盒只能對固定的數(shù)目進行控制,所以當(dāng)設(shè)置值為 4時,則根據(jù)車型信息通過該工位的每輛車只需要給 QUALIFIER 發(fā)出 緊固 4個螺釘?shù)男盘柡?生產(chǎn)線就自動放行。反之,若設(shè)置值為 8時,則操作 工在擰固完 A 型車的 4個螺釘后需每次將工位旁的 BYPASS 按鈕進行復(fù)位操作, 即浪費操作時間,又存在質(zhì)量風(fēng)險。 圖 4-2當(dāng)前問題實例一Fig.4-2 the current problem實例二: C 型車 D 型車圖 4-3715工位說明Fig.4-3 715 Workers Station如圖 4-3所示, C 型車需要緊固 4個變速箱上支撐螺釘,而 D 型車需要緊 固 3個。同樣 QCOS 控制盒只能對固定數(shù)目控制。需要人工對 BYPASS 按鈕進 行復(fù)位操作,既浪費操作時間,又存在質(zhì)量風(fēng)險。圖 4-4115工位槍Fig.4-4 No.115 Workers Station實例三:115工位,在拼裝后橋左側(cè)至車身時使用一把擰緊工具完成如下工作:表 4-