沖壓生產(chǎn)管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

文/顏正釗·神龍汽車有限公司技術(shù)中心

沖壓生產(chǎn)管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

文/顏正釗·神龍汽車有限公司技術(shù)中心

本文描述了神龍三廠沖壓線是如何在一廠的基礎(chǔ)上進行改進形成了新版本的生產(chǎn)管理系統(tǒng)的。文章從課題的背景、管理系統(tǒng)的用戶需求等角度出發(fā)，詳細描述了各功能模塊的結(jié)構(gòu)、用途。

神龍公司的第三工廠于2010年開始進行規(guī)劃前的研究，2011年開始工廠投資，2012年進入設(shè)備安裝階段，2013年正式投產(chǎn)。根據(jù)公司的規(guī)劃，三廠引入PSA新一號平臺，主要生產(chǎn)經(jīng)濟型轎車。一期規(guī)劃在44輛份/小時。

由于是生產(chǎn)經(jīng)濟型的車，在生產(chǎn)過程中必須嚴(yán)格實行精益化生產(chǎn)，減少各項浪費。其中生產(chǎn)線生產(chǎn)過程的精益化是首先要做到的。為了配合該項工作，生產(chǎn)線生產(chǎn)管理系統(tǒng)被提到相當(dāng)?shù)母叨葋韺Υ?。因此在神龍三廠建設(shè)初期，工程技術(shù)人員及生產(chǎn)管理人員就為生產(chǎn)管理系統(tǒng)的改進改善花費了大量時間。

當(dāng)時國內(nèi)汽車行業(yè)沖壓生產(chǎn)線上的生產(chǎn)管理系統(tǒng)形形色色，各廠家要求達到的目的也不一樣。有些廠家的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)是供應(yīng)商自帶的，投產(chǎn)后沒有很好的應(yīng)用，因此也沒有深入的研究。所以在生產(chǎn)管理、信息系統(tǒng)上，具體的實施方法、功能模塊設(shè)置上也各有優(yōu)缺點。神龍公司在生產(chǎn)管理和信息系統(tǒng)的應(yīng)用上，也是從無到有，從有到好。

神龍公司的各沖壓生產(chǎn)線都有生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，這可以幫助技術(shù)人員分析各零件生產(chǎn)的節(jié)拍、效率、換模時間、調(diào)整時間等，找出可以優(yōu)化的地方。但這也存在一些問題，例如：沒有生產(chǎn)呼叫系統(tǒng)，生產(chǎn)線出了問題后靠對講機和電話呼叫維修人員到場，沒有呼叫、等待及維修人員到達現(xiàn)場的時間記錄；維修人員到達不及時，沒有體現(xiàn)停線如救火的緊張狀態(tài)；辦公室和維修陣地沒有生產(chǎn)線運行狀態(tài)的實時顯示，管理人員及技術(shù)人員對生產(chǎn)線停線不能夠及時關(guān)注。久而久之，員工包括維修人員對停線狀態(tài)就比較麻木了。

為了傳承生產(chǎn)線已有的好的功能，改進不足之處，需要對生產(chǎn)線的生產(chǎn)管理系統(tǒng)作深入系統(tǒng)地研究，找出解決方案并實施。

用戶需求

為了實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)搜集分析、找出可以改善提高的生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)這樣的目的，同時也需要讓生產(chǎn)線減少停機時間，并且在一旦發(fā)生停機的狀態(tài)，相關(guān)人員需要迅速到達現(xiàn)場。所以，項目組組織自動化操作員、設(shè)備維修人員、模具維修人員、工藝人員討論各自的功能需求、希望的數(shù)據(jù)等，形成了功能矩陣圖。具體如下：

功能需求

⑴實時顯示生產(chǎn)過程中各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使現(xiàn)場每一個人都能夠隨時看到?jīng)_壓生產(chǎn)信息（計劃、分鐘節(jié)拍、小時節(jié)拍、換模時間、目標(biāo)完成情況等）。這是以前生產(chǎn)線已有的功能，使用效果較好，所以保留。

⑵記錄生產(chǎn)過程中事件(如設(shè)備故障、機器人故障、模具故障、質(zhì)量停機等），自動生成各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)表格（如效率損失、生產(chǎn)計劃執(zhí)行完成率等），便于技術(shù)部門分析改善生產(chǎn)過程中存在的問題，從而促進設(shè)備綜合利用率的提高。該功能為生產(chǎn)現(xiàn)場的改進提供了強有力的依據(jù)，保留該功能。

⑶實時傳送生產(chǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)實時傳遞到管理人員工作區(qū)域，便于對生產(chǎn)過程迅速干預(yù)（新增），主要目的是讓管理人員和技術(shù)人員在辦公場所能發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常，從而迅速干預(yù)。

⑷呼叫功能（新增），主要目的是形成停線時的快速反應(yīng)。在生產(chǎn)線停線時，要求機電維修人員或模具維修人員快速到達、快速解決。

管理需求

⑴實現(xiàn)現(xiàn)場生產(chǎn)結(jié)果目視化管理（需對原來的系統(tǒng)進行改進）。需要在信息顯示屏上加入一些較為重要的信息，如顯示下一個生產(chǎn)的零件，以便操作人員及時準(zhǔn)備板料、容器；生產(chǎn)線停線用紅色大字顯示停線信息，讓操作人員在生產(chǎn)區(qū)域的任何地方都能及時知道；等等。

⑵縮短快速反應(yīng)時間，提高工作效率（這是新的管理思路），ANDON系統(tǒng)能夠?qū)⒐收系木唧w位置及操作人員預(yù)判的故障原因迅速準(zhǔn)確地傳遞到相關(guān)人員的位置，并能記錄故障發(fā)出時間、維修人員到達時間、故障解決時間、完成時間等等。

用戶需求可以用圖1來表示。

功能模塊

為了達到用戶的需求，實現(xiàn)上述功能分析的目的，對各種需求進行了模塊化的分解，并確定了各功能模塊的實現(xiàn)方法，具體如下：

ANDON生產(chǎn)呼叫系統(tǒng)（新增）

ANDON呼叫系統(tǒng)包含1臺PLC和7臺ANDON呼叫顯示設(shè)備.ANDON系統(tǒng)在設(shè)計選型時需遵循沖壓車間設(shè)備的整體電氣框架，建議參照下列框架進行設(shè)計：控制系統(tǒng)基于SIEMENS公司的PROFINET架構(gòu)，采用ET200S子站就近布置各監(jiān)控點。ANDON呼叫系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 用戶需求圖

出現(xiàn)故障時，現(xiàn)場人員通過呼叫系統(tǒng)呼叫維修人員。呼叫系統(tǒng)具備計時功能，分別顯示維修人員到達現(xiàn)場以及處理故障時間。模具維修、機電維修區(qū)域內(nèi)對應(yīng)有三盞燈，分別對應(yīng)沖壓A線、沖壓B線及開卷線。每條線一臺（共三臺）ANDON控制及顯示設(shè)備，包含人機界面、按鈕、三色燈柱和蜂鳴器，按鈕應(yīng)該包含維修、模修、故障、抵達現(xiàn)場和生產(chǎn)恢復(fù)5個不同色按鈕，蜂鳴器音樂可設(shè)置，音量可調(diào)節(jié)。維修班長工作室及維修陣地各需要一臺ANDON顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備僅顯示各自部分的信息，包含人機界面和蜂鳴器；綜合辦公室也需要一臺ANDON顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備需要顯示維修和模修的所有信息。

數(shù)據(jù)采集及處理模塊（圖3）

數(shù)據(jù)采集程序：通過標(biāo)準(zhǔn)的OPC協(xié)議，實時采集各條生產(chǎn)線PLC的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理程序：把數(shù)據(jù)采集程序采集到的PLC數(shù)據(jù)，分類存儲到數(shù)據(jù)庫中。

設(shè)備監(jiān)控模塊（圖4）

設(shè)備監(jiān)控模塊包括沖壓車間整體的設(shè)備監(jiān)控，監(jiān)控畫面可以逐層進入（車間總覽→生產(chǎn)線→設(shè)備），顯示當(dāng)前每條生產(chǎn)線的生產(chǎn)信息、網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，并能夠滾動顯示最新的故障報警信息，用戶需要對報警信息進行確認和消除。針對設(shè)備不能準(zhǔn)確報出的故障，用戶需要選擇并填寫詳細故障分類及原因。

信息顯示屏（圖5）

根據(jù)用戶導(dǎo)入的生產(chǎn)計劃，目視板上顯示計劃信息，以及下個零件的生產(chǎn)準(zhǔn)備信息；根據(jù)設(shè)備上傳的實際產(chǎn)量信息，顯示實際生產(chǎn)信息與目標(biāo)之間的差異；顯示當(dāng)前沖壓節(jié)拍、效率等指標(biāo)，以及是否需要延點補產(chǎn)和當(dāng)班崗位人數(shù)；動態(tài)顯示生產(chǎn)線停機部位及停線時間。

圖2 ANDON呼叫系統(tǒng)示意圖

圖3 數(shù)據(jù)采集及處理模塊示意圖

圖4 生產(chǎn)及設(shè)備監(jiān)控模塊圖

圖5 信息顯示屏

生產(chǎn)管理模式

該模塊包括工作日歷設(shè)置和生產(chǎn)計劃導(dǎo)入及調(diào)整模塊，還有停機類別錄入的按鍵盒。生產(chǎn)計劃為用戶提前錄入的信息，允許用戶修改。生產(chǎn)線非設(shè)備故障引起的停線時，需要操作工通過按鍵輸入停機類別，才能再次啟動生產(chǎn)線。圖6為生產(chǎn)管理模式下的頁面截圖。

停機類別包含：⑴設(shè)備停機：自動化類電氣類（包含清洗機）、自動化類機械類（包含清洗機）、壓力機電氣類、壓力機機械類。⑵模具停機：模具故障、清廢料、拉毛、掉鋅。⑶自動化調(diào)整：吸盤調(diào)整、機器人點位調(diào)整。⑷物流停機：等待板料、等待容器、檢查板料、更換托盤。⑸材料停機：板料臟、板料劃傷、板料積瘤、零件檢查、板料積油。⑹質(zhì)量停機：首件檢查、零件抽檢、擦模。⑺更換批次：上批次最后一個零件出來和下批次第一個零件出來。⑻管理停機：系統(tǒng)默認的停機原因，如果操作工不進行選擇，則默認為管理停機。

圖6 生產(chǎn)管理頁面截圖

圖7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計查詢圖例

數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計及報表模塊（延時推進）

該模塊主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計功能，并生成相關(guān)生產(chǎn)報表。形成的查詢及報表清單主要有：⑴生產(chǎn)日報：反映各條生產(chǎn)線當(dāng)天生產(chǎn)信息；⑵周報：統(tǒng)計各條生產(chǎn)線本周內(nèi)生產(chǎn)信息；⑶月報：跟蹤各條生產(chǎn)線當(dāng)月信息（小時產(chǎn)量/換模時間/效率等指標(biāo)完成情況、以及效率損失統(tǒng)計）。圖7所示為數(shù)據(jù)統(tǒng)計查詢圖例。

系統(tǒng)管理模塊

該模塊主要包含用戶及權(quán)限管理和系統(tǒng)日志管理。系統(tǒng)日志包含，用戶日志、關(guān)鍵操作日志、系統(tǒng)通信日志等多種詳細日志記錄與查詢。

為了向以上功能模塊提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)（生產(chǎn)時間、生產(chǎn)零件數(shù)、生產(chǎn)節(jié)拍、小時產(chǎn)量等等）及各類信息（停線的種類、排產(chǎn)等等），生產(chǎn)線需要在整線控制柜內(nèi)的PLC機架上增加一個CP通訊模塊。信息通過CP模塊的交換，傳到機房的數(shù)據(jù)庫通訊服務(wù)器上，系統(tǒng)的通訊服務(wù)器與生產(chǎn)線的PLC和生產(chǎn)呼叫系統(tǒng)的PLC直接通訊，采集設(shè)備數(shù)據(jù)。這樣設(shè)計的優(yōu)點是，可以通過神龍公司的內(nèi)網(wǎng)閱讀生產(chǎn)數(shù)據(jù)及相關(guān)信息。

結(jié)束語

通過長期的實踐和理論分析研究，使得神龍的生產(chǎn)管理系統(tǒng)得以更加完善，技術(shù)更加成熟。同時，該項目中的自我開發(fā)設(shè)計部分的大膽嘗試，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，也向同行展示了成功的范例，提供可以查詢借鑒的經(jīng)驗，具有良好的推廣應(yīng)用價值。