發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)加工生產(chǎn)線過程質(zhì)量追溯研究

聶鋒樂 等

摘 要：在發(fā)動(dòng)機(jī)自制件缸體、缸蓋、曲軸等加工生產(chǎn)線上引進(jìn)生產(chǎn)追溯系統(tǒng)，通過二維碼打標(biāo)機(jī)使每個(gè)工件擁有自己唯一的“身份證”。該系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、信息加密技術(shù)，監(jiān)督管理每個(gè)產(chǎn)品。實(shí)現(xiàn)制造過程質(zhì)量追溯，快速查找質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝系統(tǒng)缺陷，采取糾正及預(yù)防措施，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可信度，提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：追溯系統(tǒng)；缺陷；預(yù)防措施

1 生產(chǎn)線追溯的意義

法規(guī)要求：2011年，工信部37號公告《乘用車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》要求：企業(yè)應(yīng)建立從關(guān)鍵零部件總成供應(yīng)商至整車/發(fā)動(dòng)機(jī)出廠的完整產(chǎn)品可追溯體系。當(dāng)發(fā)生重大問題時(shí)，應(yīng)能利用產(chǎn)品追溯系統(tǒng)迅速查明原因，確定產(chǎn)品召回范圍并采取相應(yīng)措施；2013年，國家正式施行《缺陷汽車產(chǎn)品召回管理?xiàng)l例》要求：生產(chǎn)者應(yīng)當(dāng)建立并保存汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、標(biāo)識、檢驗(yàn)等方面的信息記錄，保存期不得少于10年。

生產(chǎn)管理要求：通常在生產(chǎn)中，操作者記錄工件號形成紙版生產(chǎn)報(bào)表，存儲(chǔ)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(rèn)；②紙版文件長時(shí)間存放后易變質(zhì)，記錄不能識別；③出現(xiàn)問題后，故障工件查找時(shí)間長；④過程出現(xiàn)問題后與工件之間不能進(jìn)行關(guān)聯(lián)，過程原因不能及時(shí)記錄，不能為問題解決提供過程信息。為此在發(fā)動(dòng)機(jī)零件自動(dòng)加工過程中急需自動(dòng)記錄系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程質(zhì)量追溯。

2 信息載體選定

目前行業(yè)內(nèi)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(chǎn)應(yīng)用特點(diǎn)，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(shè)備故障應(yīng)對：生產(chǎn)中不可避免出現(xiàn)設(shè)備故障，在設(shè)備故障較長時(shí)間不能修復(fù)時(shí)，需要在中間設(shè)備設(shè)置工件緩存區(qū)，待設(shè)備修復(fù)完成后及時(shí)進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)，提高產(chǎn)出量；若采用RFID芯片形式，工件臨時(shí)緩存區(qū)需要占用較多芯片，線體周轉(zhuǎn)困難。

2.2 環(huán)境適應(yīng)能力：長城汽車股份有限公司缸體、缸蓋等均采用鋁材質(zhì)，由于鑄造微小缺陷需要進(jìn)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(chǎn)生斷層；

2.3 成本因素：單個(gè)RFID芯片成本約為500元/個(gè)，在生產(chǎn)過程中受生產(chǎn)因素影響造成損壞，需要定期進(jìn)行補(bǔ)充，生產(chǎn)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(jìn)行安裝，勞動(dòng)強(qiáng)度增加；并且線尾增加拆卸動(dòng)作，多投1人/班。

3 生產(chǎn)模式分析

3.1 二維碼讀取流程：①PLC通過以太網(wǎng)與本地PC激光機(jī)軟件通訊獲取打標(biāo)機(jī)工作狀態(tài)，通過IO控制外圍電路，通過以太網(wǎng)與ANDON系統(tǒng)通訊，與Cognex工業(yè)相機(jī)通訊，以實(shí)現(xiàn)激光打標(biāo)工位的運(yùn)行。②同時(shí)PLC須與輥道上的PLC通訊了解工件位置，并將相應(yīng)信息發(fā)送至相應(yīng)工位的一體機(jī)，并負(fù)責(zé)ANDON系統(tǒng)的顯示并控制整條線的運(yùn)行。③外圍電路包括輥道、定位和夾緊工裝、打標(biāo)、讀碼等設(shè)備的控制。

3.2 正常生產(chǎn)流程描述如下：①在工件上線的工位，機(jī)械手抓去取工件前PLC觸發(fā)讀取工件二維碼信息，并將信息傳輸PLC。②PLC為每個(gè)工位分配一段存儲(chǔ)區(qū)域，這個(gè)存儲(chǔ)用來存放工件的二維碼信息，隨著工件的流動(dòng)，二維碼信息隨著移動(dòng)。機(jī)械手將工件放置在OP10A工位，二維碼信息也移動(dòng)到OP10A工位，并將這個(gè)信息傳送給CNC。③加工過程中，機(jī)械手運(yùn)行的方向就是二維碼信息流動(dòng)的方向。④機(jī)械手將工件從OP10A移動(dòng)到OP20A，PLC將二維碼的信息從OP10A工位存儲(chǔ)段移動(dòng)到OP20A，OP10A的信息清空，即該工位上沒有工件，PLC中工位對應(yīng)存儲(chǔ)區(qū)域就沒有信息。⑤子加工線在加工過程中，其信息是一個(gè)閉環(huán)，每道工序在進(jìn)行加工前需要對其上一道工位的加工狀態(tài)進(jìn)行核實(shí)，如果是OK則繼續(xù)加工，如果NK則停止加工，并報(bào)警。對這個(gè)工程稱之為防錯(cuò)。⑥OP10A加工完成的信息由OP10A的CNC反饋到機(jī)械手PLC，就地?cái)?shù)據(jù)保存計(jì)算機(jī)PC1將數(shù)據(jù)從PLC中取出，并保存到本地。⑦PLC將工件從OP10A移動(dòng)到OP20A，PLC通知就地計(jì)算機(jī)OP20A有新工件達(dá)到，并將OP20A當(dāng)前工件的二維碼信息提供給計(jì)算機(jī)。⑧計(jì)算機(jī)PC1將檢索的結(jié)果反饋給控制機(jī)械手的PLC，如果PLC收到的報(bào)警信息，那么則給聲光報(bào)警，操作人員可以到PC機(jī)上看具體的故障原因并根據(jù)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(xiàn)以上CNC直接將二維碼信息+異常信息+工位信息+時(shí)間傳送PC1。⑨為了保證工件的信息流準(zhǔn)確，在每個(gè)子線的下線工位安裝1個(gè)二維碼讀取器，這個(gè)二維碼讀取的功能相當(dāng)當(dāng)前子線最后一道防線，對下線的工件進(jìn)行讀取，讀取到的信息和PLC中的信息對比，確認(rèn)是否是當(dāng)前工件，比如說PLC中應(yīng)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(bào)警。⑩CNC加工好工件有兩種狀態(tài)，OK：CNC將加工數(shù)據(jù)信息和二維碼+工位信息綁定發(fā)動(dòng)給PC機(jī)；NG：CNC將故障信息+二維碼信息+工位信息綁定發(fā)送給PC機(jī)。

3.3 抽檢及異常下線流程：在每個(gè)子加工線的上線和下線位置各安裝一個(gè)固定式閱讀器，在每個(gè)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?shù)綑C(jī)械手PLC，手持式閱讀器讀取到數(shù)據(jù)直接傳送給QC臺的控制，實(shí)時(shí)記錄抽檢的工件二維碼信息，并將二維碼信息和檢測內(nèi)容綁定并傳送到就地?cái)?shù)據(jù)采集機(jī)。

4 批次追溯功能

4.1工件歷史的查詢：通過人機(jī)界面，可查詢過去某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，加工過的工件列表，顯示了由哪些設(shè)備加工完成的，上線時(shí)間，下線時(shí)間、生產(chǎn)節(jié)拍等。

4.2 刀具信息的實(shí)時(shí)顯示：顯示了某個(gè)或全部工序的的實(shí)時(shí)刀具信息。

4.3 歷史報(bào)警的查詢：可查詢過去某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，某個(gè)工序出現(xiàn)的報(bào)警進(jìn)行列表。還可指定條件，多條件查詢等。

4.4實(shí)時(shí)設(shè)備狀態(tài)的顯示：可實(shí)時(shí)顯示每臺設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，通過點(diǎn)擊某臺設(shè)備，可看到設(shè)備現(xiàn)有的報(bào)警。

5 結(jié)論

通過應(yīng)用二維碼自動(dòng)追溯系統(tǒng)，長城公司發(fā)動(dòng)機(jī)加工生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)了工件信息的及時(shí)收集，方便了生產(chǎn)過程中異常問題快速溯源，縮短了工人查找時(shí)間，提升了長城汽車產(chǎn)品質(zhì)量競爭力，為消費(fèi)者產(chǎn)品選型提供信心。