AVI系統(tǒng)在重卡焊裝車間車身積放鏈上的應(yīng)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(shù)中心，馬鞍山 243061）

0 引言

在激烈的市場競爭中，如何在生產(chǎn)過程中處理好產(chǎn)量、質(zhì)量、庫存之間的關(guān)系，進而優(yōu)化物料管理，合理庫存，減少資源浪費，提高經(jīng)濟效益，是汽車生產(chǎn)商必須要解決好的課題。近些年，各大汽車生產(chǎn)商相續(xù)將AVI系統(tǒng)作為解決這些問題的首選，以此提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和自動化水平。

1 系統(tǒng)簡介

華菱汽車在新生產(chǎn)基地建設(shè)中，為調(diào)節(jié)生產(chǎn)節(jié)奏，在焊裝和涂裝之間設(shè)置了白車身緩沖積放輸送鏈存儲區(qū)，因這個區(qū)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(guān)系到整個生產(chǎn)系統(tǒng)的調(diào)度效率，生產(chǎn)節(jié)奏，以及產(chǎn)品質(zhì)量。為此，AVI被設(shè)置在該積放鏈控制系統(tǒng)中來維護和監(jiān)控存儲區(qū)，AVI系統(tǒng)可對不同的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和相關(guān)的質(zhì)量信息進行實時采集監(jiān)視，并通過與上層ERP系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，得到全廠的訂單信息、生產(chǎn)計劃等，結(jié)合本身的車身跟蹤信息，進行合理的排產(chǎn)。同時，AVI系統(tǒng)也可以向上傳遞物料管理、質(zhì)量保證等信息，這對物料供應(yīng)、銷售服務(wù)、質(zhì)量監(jiān)控以及整車的質(zhì)量追溯等都起著非常重要的作用。

本系統(tǒng)主要功能包括車身識別、車輛跟蹤、路由控制、質(zhì)量控制、查詢、生產(chǎn)管理等。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

本AVI系統(tǒng)使用ETHERNET＋DEVICENET兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)由一套主控PLC、1個上位監(jiān)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(xiàn)場總線連接成網(wǎng)絡(luò)，同時主控PLC與涂裝積放輸送系統(tǒng)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(jiān)控工控機通過以太網(wǎng)與PLC通訊，同時通過主干以太網(wǎng)與廠級的ERP系統(tǒng)接口。系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖1所示。

2.1 上位監(jiān)控計算機

該計算機工作站位于現(xiàn)場上線處，與中央監(jiān)控系統(tǒng)集成。監(jiān)控工作站與廠級的ERP系統(tǒng)服務(wù)器的生產(chǎn)計劃模塊相通訊，這樣可使生產(chǎn)計劃系統(tǒng)知道車身當(dāng)前的準確位置，掌握積放存儲區(qū)的生產(chǎn)情況。 同時，AVI系統(tǒng)設(shè)有管理現(xiàn)場計算機，來實現(xiàn)積放輸送系統(tǒng)路由規(guī)則的設(shè)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(jiān)控，并能顯示出存儲區(qū)內(nèi)的車體的生產(chǎn)信息（如車體的類型等），上位監(jiān)控系統(tǒng)可以單獨啟動積放鏈輸送系統(tǒng)中的每個驅(qū)動，也可以聯(lián)動啟動積放鏈輸送系統(tǒng)中各驅(qū)動。輸送系統(tǒng)的啟動權(quán)限由設(shè)在積放鏈輸送系統(tǒng)的主控制盤上的選擇開關(guān)（本地/遠程），來決定由主控柜或上位監(jiān)控系統(tǒng)啟動。

2.2 AVI PLC控制系統(tǒng)

采用一套AB的PLC作為AVI系統(tǒng)的控制器，該 PLC控制相關(guān)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(tǒng)通信，通過以太網(wǎng)與焊裝調(diào)整線、涂裝工藝線等其他控制系統(tǒng)相通信。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)圖

2.3 AVI讀寫站

在積放存儲區(qū)設(shè)置7個AVI讀寫站，分別設(shè)置在：

1）一號車型調(diào)整線白車身總成下線處、存儲區(qū)直通車處、存儲區(qū)倒庫處；

2）二號車型調(diào)整線白車身總成下線處、存儲區(qū)直通車處、存儲區(qū)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(diào)整線白車身總成下線處，負責(zé)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(diào)整線白車身總成下線處,負責(zé)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(qū)所有存放的車型，操作人員根據(jù)需要，進行車型的合理調(diào)度，給出要車指令。

3 系統(tǒng)實施

車身識別和跟蹤主要依靠AVI系統(tǒng)安裝吊具上的載碼體和固定在積放鏈關(guān)鍵位置RFID來進行。每一個RFID為一個AVI站點，負責(zé)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(guān)鍵的AVI站設(shè)置現(xiàn)場操作屏，方便故障的排除和進行一些特殊操作。積放鏈內(nèi)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(jīng)過整個積放鏈的過程中被識別跟蹤。

每當(dāng)車身經(jīng)過某個AVI站點，向AVI系統(tǒng)發(fā)送車身到位信號。AVI系統(tǒng)收到到位信號后，開始觸發(fā)RFID進行載碼體的讀寫，并將信息發(fā)送給PLC，PLC會將該信息送到服務(wù)器，供服務(wù)器上進行實時的畫面顯示，并將信息送到數(shù)據(jù)庫。完成讀寫操作后，AVI系統(tǒng)會向積放鏈發(fā)送車身放行信號，在某些需要進行路由選擇的AVI站，AVI系統(tǒng)還會通過AVI服務(wù)器向積放鏈發(fā)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(tǒng)具體控制及信息交互圖

圖3 系統(tǒng)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(xiàn)場進行操作。在道岔、升降機等動作復(fù)雜設(shè)備處應(yīng)設(shè)置現(xiàn)場操作站，每個現(xiàn)場操作站即為一個現(xiàn)場總線節(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)為自動模塊控制：在每個停止器、分流道岔處設(shè)置手動控制按鈕盒。

電控系統(tǒng)采用PLC和現(xiàn)場總線為核心控制設(shè)備，采用行程開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、讀寫位置等檢測機構(gòu)及吊具的位置，現(xiàn)場的大部分數(shù)字量輸入信號應(yīng)通過現(xiàn)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(yīng)通過現(xiàn)場總線沿輸送線兩側(cè)設(shè)有動力控制柜、手動操作臺。

4 系統(tǒng)功能

4.1 車身識別、信息讀寫

系統(tǒng)可以完成車體AVI數(shù)據(jù)讀寫和修改，車型等信息的讀取，可以監(jiān)控車體信息的讀取狀況，可以修改和寫入生產(chǎn)信息，并且可以對載碼體進行格式化。

通過在車間設(shè)置的AVI讀寫站點，根據(jù)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(tǒng)或其他系統(tǒng)。

4.2 車身跟蹤

通過上位機的動態(tài)顯示畫面，能實時觀察到整條線體內(nèi)每個位置的車輛運行情況以及車身信息，每個決策點的當(dāng)前路由決策，積放輸送主控PLC與AVI 主控PLC的通信狀態(tài)、監(jiān)控積放輸送系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的動作狀態(tài)、以及各節(jié)點的實時報警信息等。

4.3 質(zhì)量信息錄入和查詢功能

提供現(xiàn)場操作站供質(zhì)檢工段的人員為車輛錄入質(zhì)量信息，該信息將自動存入AVI數(shù)據(jù)庫，供生成質(zhì)量報表所用，同時也可以在實時畫面上方便的查詢車間內(nèi)每輛車身的質(zhì)量情況。該功能一方面可以讓質(zhì)量管理人員方便地分析出頻繁發(fā)生的質(zhì)量問題，從而對相關(guān)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(zhì)量跟蹤提供初始數(shù)據(jù)。

4.4 路由功能

復(fù)雜的路由規(guī)則（車型、批次、數(shù)量等）在上位計算機的HM I畫面上進行設(shè)定，簡單的路由規(guī)則（先進先出等）在AVI PLC上進行設(shè)定。根據(jù)生產(chǎn)計劃信息、當(dāng)前積放存儲區(qū)的實際狀況以及事先設(shè)定的路由規(guī)則，計算最佳的路由路徑生成路由指令并發(fā)出指令給AVI 主控PLC，AVI 主控PLC再把路由指令發(fā)送給積放輸送系統(tǒng)的主控PLC，自主進入應(yīng)選道次。

這一功能可以實現(xiàn)車輛在存儲區(qū)的自動批次編組等功能，大幅提高存儲區(qū)以后工藝段的工作效率，在混線生產(chǎn)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(yè)節(jié)省大量的人力成本。

4.5 生產(chǎn)管理控制

生產(chǎn)統(tǒng)計：通過采集在積放存儲區(qū)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(shù)量，并將計數(shù)信息實時發(fā)送給廠級ERP系統(tǒng)

生產(chǎn)計劃處理：接收廠級ERP系統(tǒng)的車輛特征信息，并發(fā)送車輛跟蹤信息至廠級MES系統(tǒng)。

車身生產(chǎn)調(diào)度：可以按照計劃由人工設(shè)定順序，以自動/手動方式迅速快捷地從庫存區(qū)調(diào)出所需要轉(zhuǎn)入涂裝車間的車身，并送入涂裝下線處。

4.6 為其他系統(tǒng)提供信息

AVI系統(tǒng)可以為車間ANDON系統(tǒng)提供產(chǎn)量和質(zhì)量信息?？梢杂靡訟NDON功能的顯示和ANDON報表的匯總查詢。

4.7 報表功能

圖4 系統(tǒng)報表界面

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

5 結(jié)論

本系統(tǒng)經(jīng)過在華菱公司新的焊裝車間生產(chǎn)線積放鏈實際應(yīng)用，幫助車間減少了庫區(qū)管理調(diào)度人員，提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)合理計劃、有序生產(chǎn)。通過生產(chǎn)質(zhì)量信息的采集分析，提高了質(zhì)量管理水平,為車輛的終身質(zhì)量追溯提供了依據(jù)。所以，將AVI系統(tǒng)實際應(yīng)用到車間生產(chǎn)線中，提升了公司的生產(chǎn)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。