數(shù)字化防錯漏裝技術(shù)應(yīng)用研究

范希軍 郭欣宇 杜洋 劉星 董騏 谷淼

（1.吉林省新慧汽車零部件科技有限公司，長春130021；2.中國第一汽車集團有限公司，長春130021；3.一汽大眾汽車有限公司，長春130021）

1 前言

當(dāng)前汽車總裝生產(chǎn)線多采用多車型混流生產(chǎn)為主，操作者需要區(qū)分不同車型不同配置的多種零部件，面臨著巨大的錯漏裝風(fēng)險。有效的防錯漏裝手段對于提升生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和裝配質(zhì)量具有重要的意義。當(dāng)前采用的防錯方式主要以設(shè)計防錯和過程防錯為主[1]，設(shè)計防錯主要在產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中，采用減少差異件、結(jié)構(gòu)防錯、標(biāo)識防錯等方式實現(xiàn)，過程防錯主要通過工藝流程防錯，設(shè)備防錯，零件配送系統(tǒng)（Set Parts Supply，SPS）配送防錯等方式實現(xiàn)。而防漏裝方式主要是過程防漏裝，如SPS配送，設(shè)備防漏裝等[2]。

隨著數(shù)字化技術(shù)的逐步發(fā)展，越來越多的數(shù)字化手段應(yīng)用于總裝生產(chǎn)線中，防錯漏裝水平得到顯著提升[3]。為了有效解決當(dāng)前生產(chǎn)線防錯漏裝的需求，設(shè)計了一套數(shù)字化防錯漏裝系統(tǒng)，能夠通過自動化識別和信息匹配，實現(xiàn)裝配指導(dǎo)，防錯漏裝，數(shù)據(jù)分析和追溯等功能，提升了裝配效率和質(zhì)量。

2 問題背景

某總裝車間共生產(chǎn)4種車型，涉及配置120種，零部件類型較多，錯漏裝問題常發(fā)，常規(guī)的防錯方式無法繼續(xù)提升錯漏裝問題。錯漏裝問題已成為制約裝配效率和裝配質(zhì)量提升的重要因素。為解決此問題，需探索更為先進的數(shù)字化手段，實現(xiàn)更有效的裝配指導(dǎo)、防錯漏裝和數(shù)據(jù)追溯。

3 數(shù)字化防錯漏裝技術(shù)應(yīng)用

數(shù)字化防錯漏裝技術(shù)的應(yīng)用主要基于當(dāng)前車間的工藝現(xiàn)狀、數(shù)字化建設(shè)情況以及車間管理水平，選定合理的實施方向，與現(xiàn)有數(shù)字化系統(tǒng)形成良好對接，在完成既定目標(biāo)的同時，形成更好的整體數(shù)字化系統(tǒng)架構(gòu)，避免產(chǎn)生信息孤島或信息冗余，造成混亂的數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)。

3.1 數(shù)字化防錯漏裝系統(tǒng)功能

數(shù)字化防錯漏裝系統(tǒng)主要實現(xiàn)裝配指導(dǎo)、防錯漏裝、數(shù)據(jù)儲存和追溯三大功能。裝配指導(dǎo)功能通過投影技術(shù)實現(xiàn)，可以比紙質(zhì)裝配單呈現(xiàn)更加豐富的內(nèi)容，同時畫面更加友好。防錯漏裝功能通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)的BOM結(jié)構(gòu)和工藝排布形成不同車型不同配置的裝配數(shù)據(jù)庫，與實際裝配內(nèi)容進行比對匹配來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)儲存與追溯功能主要通過內(nèi)置數(shù)據(jù)庫和外接車間級生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)來實現(xiàn)。

3.2 數(shù)字化防錯漏裝系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流

數(shù)字化防錯漏裝系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要依托工廠原有網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)終端通過自身無線交換機直接與工廠路由器對接，通過上述網(wǎng)絡(luò)連接整個系統(tǒng)即可通暢運行。其數(shù)據(jù)流交互模型見圖1。

圖1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流交互模型

以車輛VIN號為唯一識別號，射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）設(shè)備自動識別生產(chǎn)線車輛，將識別到的VIN信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給防錯漏裝系統(tǒng)終端。防錯系統(tǒng)終端根據(jù)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)獲取的VIN號與車型匹配算法，解析VIN獲得車型，通過車型獲得系統(tǒng)預(yù)設(shè)的信息（包括工位信息、車型信息、裝配物料清單、物料識別碼、裝配指導(dǎo)圖等信息），系統(tǒng)處理后將指導(dǎo)信息投影至地面，產(chǎn)線裝配操作者根據(jù)提示信息，通過掃描攝像頭或掃碼槍掃描裝配物料，在系統(tǒng)中完成防錯漏裝比對，將相應(yīng)結(jié)果和提示信息呈現(xiàn)給操作者，系統(tǒng)最終將裝配結(jié)果上傳至服務(wù)器。

3.2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)方式

系統(tǒng)實現(xiàn)方式主要如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)實現(xiàn)方式

3.2.3 系統(tǒng)布置形式

系統(tǒng)布置形式如圖3所示，主要由RFID自動識別部分、零部件信息采集部分，操作指導(dǎo)部分（投影儀、顯示屏）、信息處理部分等部分構(gòu)成。參考圖為可移動式，適用于多工位切換場景使用，實際產(chǎn)線應(yīng)用應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)線的實際進行詳細設(shè)計。

圖3 系統(tǒng)布置形式

3.3 數(shù)字化防錯漏裝系統(tǒng)應(yīng)用

3.3.1 防錯漏裝關(guān)鍵重要件選擇

防錯漏裝關(guān)鍵重要件的選擇是系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵，一般從兩個維度進行考慮，即重要度和易錯度。重要度主要針對部件錯漏裝所造成的后果進行考慮，建議與精確追溯件系統(tǒng)合并實施，同時滿足三包、環(huán)保和中國強制性產(chǎn)品認證（China Compulsory Certification，CCC）等要求，所選擇的零部件發(fā)生錯漏裝后容易造成嚴(yán)重后果的；易錯度主要考慮的是實際發(fā)生頻次，如果發(fā)生錯漏裝的頻次較高，返修或引發(fā)的質(zhì)量風(fēng)險足以滿足系統(tǒng)使用的經(jīng)濟性，則有必要納入管理范圍。

3.3.2 系統(tǒng)覆蓋工位選擇

防錯漏裝關(guān)鍵重要件選擇完成后，要依據(jù)詳細的設(shè)備排布。主要考慮以下3方面。

a.有必要通過投影方式進行配置信息提示的工位；

b.有零部件防錯漏裝需求的工位；

c.注意與裝配工藝排布進行協(xié)同工藝設(shè)計，可有效節(jié)約實施成本。

3.3.3 系統(tǒng)預(yù)置信息的維護

系統(tǒng)預(yù)置信息包括工位信息、車型信息、裝配物料清單、裝配指導(dǎo)圖。按照預(yù)先設(shè)定的維護規(guī)則進行信息配置。本系統(tǒng)設(shè)定了如下命名規(guī)則：“序號”+“.”+“前置序號”+“_”+“部件號”+“_”+“名稱”。特別強調(diào)的是，維護規(guī)則應(yīng)體現(xiàn)裝配順序，通過前置序號能夠保證裝配的順序符合要求。

3.3.4 系統(tǒng)操作工藝流程

系統(tǒng)的操作以自動化操作為主，盡量減少人工操作，減少使用系統(tǒng)帶來的附加工作，主要操作過程如下。

a.車輛進入工位RFID感應(yīng)區(qū)后，如果該車輛為需進行裝配輔助的車輛，系統(tǒng)將自動顯示車輛待裝內(nèi)容信息；

b.操作人員使用無線/固定式掃碼設(shè)備按照軟件提示順序掃描待裝部件，系統(tǒng)將顯示該部件是否為當(dāng)前所需裝配部件，如果為當(dāng)前待裝部件則顯示當(dāng)前掃描件裝配詳情，如果為已裝部件則提示注意裝配順序，如果為無關(guān)部件則提示部件錯誤；

c.裝配正確零部件；

d.下一個車輛進入，重復(fù)以上操作。

4 數(shù)字化防錯漏裝技術(shù)應(yīng)用效果

數(shù)字化防錯漏裝技術(shù)的應(yīng)用，能夠極大減少錯漏裝的發(fā)生，提升生產(chǎn)效率和裝配質(zhì)量。但同時也帶來了工時增加和投資增加。

某車間應(yīng)用此系統(tǒng)對45個關(guān)鍵零部件進行了防錯漏裝管理，完全解決了此45個零部件的錯漏裝問題，預(yù)估節(jié)約返修工時346.5 h/年，將本系統(tǒng)與零部件追溯系統(tǒng)合并實施可實現(xiàn)32個追溯件的追溯需求，并節(jié)約單車操作工時48 s以上。投影的應(yīng)用能夠給予操作者便捷的操作指導(dǎo)，提升人員的操作熟練度，對于車型導(dǎo)入初期具有重要意義。

5 結(jié)論

面對多車型混流生產(chǎn)存在的錯漏裝問題，應(yīng)用數(shù)字化防錯漏裝技術(shù)可以有效提升生產(chǎn)效率和裝配質(zhì)量。進行與生產(chǎn)現(xiàn)狀契合的防錯漏裝工藝設(shè)計具有重要意義。本文所論述的數(shù)字化防錯漏裝系統(tǒng)的應(yīng)用，提供了一個具有借鑒意義的范例。