汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線的SPC質(zhì)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

何君竹

摘要：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線是發(fā)動(dòng)機(jī)順序裝配的流水線工藝過(guò)程，由于工藝的復(fù)雜性，裝配線在整個(gè)生產(chǎn)中較關(guān)鍵?；诖耍疚恼撌隽似嚢l(fā)動(dòng)機(jī)裝配線的SPC質(zhì)量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線;SPC質(zhì)量;控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

SPC統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制是從企業(yè)信息化角度，借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和提高生產(chǎn)質(zhì)量的過(guò)程控制工具。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)采用基于SPC的6 分析方法進(jìn)行處理，根據(jù)分析結(jié)果確定系統(tǒng)因素，并做出相應(yīng)調(diào)整，使過(guò)程維持在僅受隨機(jī)因素影響的受控狀態(tài)，以此確保裝配線的生產(chǎn)質(zhì)量。

一、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線概述

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車領(lǐng)域技術(shù)最密集的關(guān)鍵部件，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程中，由于被裝配零件的多樣性、工藝的繁瑣性，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線顯得尤為重要。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線是一個(gè)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)順序裝配的流水線工藝過(guò)程，每個(gè)工位間是流水線生產(chǎn)，因此，各環(huán)節(jié)控制必須具備高可靠性和一定的靈敏度，才能保證生產(chǎn)連續(xù)性和穩(wěn)定性。合理地規(guī)劃發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線能更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高精度、高效率、高柔性和高質(zhì)量。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線主要包括總裝線、分裝線、工位器具及線上工具等。在總裝線和分裝線上，國(guó)內(nèi)普遍采用柔性輸送線輸送工件，并在線上配置自動(dòng)化裝配設(shè)備以提高效率。柔性輸送線主要有：摩擦輥道和啟停式動(dòng)力輥道。裝配線上的自動(dòng)化設(shè)備主要有自動(dòng)打號(hào)機(jī)、擰緊機(jī)、自動(dòng)翻轉(zhuǎn)機(jī)及其它專用裝配設(shè)備等，可大幅提高裝配線的裝配能力。

二、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線質(zhì)量控制

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線的質(zhì)量控制需了解裝配線整體生產(chǎn)流程、各工位功能、操作實(shí)施模式，分析關(guān)鍵工序，選擇質(zhì)量特征參數(shù)，采集有效數(shù)據(jù)。發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線包括長(zhǎng)發(fā)裝配線、短發(fā)裝配線、缸蓋裝配線、活塞連桿裝配線、出廠試驗(yàn)線和包裝線。

三、SPC質(zhì)量控制分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、質(zhì)量分析控制邏輯框架。SPC質(zhì)量控制分析系統(tǒng)認(rèn)為，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程僅受隨機(jī)因素影響時(shí)，過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài);當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中存在系統(tǒng)性因素時(shí)，該過(guò)程在統(tǒng)計(jì)上處于失控狀態(tài)。在失控狀態(tài)下，過(guò)程分布不再服從穩(wěn)定的隨機(jī)分布而發(fā)生變化，SPC分析過(guò)程波動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律而進(jìn)行質(zhì)量控制。在SPC分析準(zhǔn)備階段，確定關(guān)鍵工序節(jié)點(diǎn)及關(guān)鍵工藝特性，制定相應(yīng)的控制計(jì)劃及標(biāo)準(zhǔn)，采集工藝特性參數(shù);第二階段確定分析控制圖中的關(guān)鍵工序節(jié)點(diǎn)，判別分析控制圖是否異常，若存在異常，需重新確定關(guān)鍵工序節(jié)點(diǎn)，若正常，則進(jìn)一步分析工序能力。若工序能力不符合要求，則必須查找原因，糾正問(wèn)題，改進(jìn)工藝和質(zhì)量，并重新采集工藝特征參數(shù)，若工序能力滿足要求，進(jìn)入第三階段（監(jiān)控階段），定期抽樣、描點(diǎn)，監(jiān)控過(guò)程受控狀態(tài)，判斷控制圖是否異常，若異常，查找原因，改進(jìn)工藝方法，若正常，則進(jìn)行日常管理。

與傳統(tǒng)的SPC技術(shù)相比，基于MES的SPC質(zhì)量控制分析系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)集中采集、分析處理、裝配線關(guān)鍵工序質(zhì)量控制等功能。發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線車間的制造裝配工藝復(fù)雜多樣，關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制是高效生產(chǎn)的核心。圖1是基于MES的質(zhì)量分析控制流程圖，包括質(zhì)量參數(shù)獲取、繪制控制圖、質(zhì)量診斷與調(diào)整三個(gè)階段。根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線上各加工工序作用和相互關(guān)系，繪制關(guān)鍵工序流程圖和工藝質(zhì)量治理網(wǎng)絡(luò)圖等，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析和評(píng)價(jià)做準(zhǔn)備。

Delphi是系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具，具有豐富的成形控件，能提高數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)效率，簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)過(guò)程。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用Microsoft Access，這是Windows環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，軟件安裝簡(jiǎn)單，面向用戶的桌面易于操作。系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循“自上而下、逐步細(xì)化”的原則，底層模塊包括用戶登錄模塊、系統(tǒng)初始化模塊、設(shè)置控制限數(shù)據(jù)模塊、查看數(shù)據(jù)模塊、判異準(zhǔn)則設(shè)置模塊、控制圖查看數(shù)據(jù)模塊、控制圖數(shù)據(jù)移動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)報(bào)表模塊和數(shù)據(jù)備份模塊。

2、質(zhì)量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)?；贛ES的SPC質(zhì)量控制系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，將生產(chǎn)線上采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線上傳至PLC，然后，MES管理系統(tǒng)、ANDON電子看板系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)采集上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)，并以網(wǎng)頁(yè)形式將數(shù)據(jù)以報(bào)表形式呈現(xiàn)，為企業(yè)質(zhì)量部門及管理層提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的產(chǎn)品質(zhì)量信息，從而達(dá)到質(zhì)量控制目的。

數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控是質(zhì)量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的核心，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線的生產(chǎn)過(guò)程中，關(guān)鍵工序及質(zhì)量參數(shù)種類繁多，關(guān)系復(fù)雜。

SPC分析圖用于區(qū)分異常原因引起的波動(dòng)或過(guò)程中固有的隨機(jī)原因引起的偶然波動(dòng)。此外，在質(zhì)量控制分析系統(tǒng)中，可先實(shí)現(xiàn)的功能是零件狀態(tài)查詢，包括加工件及外購(gòu)件。在系統(tǒng)界面，能先了解項(xiàng)目名稱、機(jī)床號(hào)、組號(hào)、零件號(hào)、零件狀態(tài)、零件類型、零件種數(shù)、零件件數(shù)、機(jī)床圖號(hào)、投產(chǎn)狀態(tài)、工藝狀態(tài)、出入庫(kù)狀態(tài)等信息。在設(shè)計(jì)的零件短線表中，可查看工位類型、區(qū)域、部套號(hào)、部別、工序等信息;在加工進(jìn)度查詢界面，可查看不同類型零件的加工進(jìn)度;工序列表及工藝名稱可在工藝卡界面詳細(xì)查看。在裝配部分，裝配質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控各裝配線的狀態(tài)，機(jī)床上電及循環(huán)開(kāi)始狀態(tài)、裝配線上出現(xiàn)的問(wèn)題（下料堵塞/上料無(wú)件/工位生產(chǎn)/技術(shù)中斷等）能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。以缸蓋分裝線為例，缸蓋分總成裝配需要經(jīng)過(guò)零件上分裝線、凸輪軸蓋螺栓分解、凸輪軸蓋拆卸、錐螺堵擰緊、氣門油封安裝、氣門安裝、氣門彈簧及鎖片保持座安裝、氣門鎖片壓裝、鎖片激光檢查、氣門拍打、進(jìn)排氣道試漏、下線檢查等12道工序。其中鎖片激光檢查和進(jìn)排氣道試漏的過(guò)程數(shù)據(jù)需要作為質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行采集。

3、裝配過(guò)程質(zhì)量追溯。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配過(guò)程中，通過(guò)工件編碼全程跟蹤工件，可隨時(shí)查詢物料信息，包括訂單號(hào)、工件型號(hào)、流水號(hào)、工序名稱等信息，并導(dǎo)出Excel表格，工件信息查詢界面包含所有工件信息的系統(tǒng)可查詢工件各工位的全部質(zhì)量數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中各種信息數(shù)據(jù)的流向是數(shù)據(jù)層中實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯的抽象，了解這些信息的流向，有助于方便快捷地實(shí)時(shí)查詢工件或工位的生產(chǎn)質(zhì)量和裝配質(zhì)量，及時(shí)調(diào)節(jié)出現(xiàn)的問(wèn)題。QE可通過(guò)工件信息查詢系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)的工件質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;ME人員能實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)狀況;經(jīng)理可實(shí)時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。通過(guò)工件信息查詢系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)快速、對(duì)策健全的工件質(zhì)量監(jiān)控。

四、基于MES的SPC質(zhì)量控制分析系統(tǒng)測(cè)試與優(yōu)化

系統(tǒng)測(cè)試是系統(tǒng)正式投入使用前的必要準(zhǔn)備工作，制定一個(gè)好的系統(tǒng)測(cè)試計(jì)劃將節(jié)省測(cè)試時(shí)間并獲得有價(jià)值的測(cè)試結(jié)果。根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的優(yōu)化，能提高軟件系統(tǒng)功能。對(duì)基于MES的SPC質(zhì)量控制分析系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)的真實(shí)性非常重要，因此在系統(tǒng)投入使用前，必須對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性進(jìn)行測(cè)試。另外，系統(tǒng)的部分組成結(jié)合了硬件設(shè)備，又需保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，充分預(yù)估設(shè)備原因?qū)ο到y(tǒng)的影響。軟件系統(tǒng)測(cè)試旨在盡快發(fā)現(xiàn)潛在的錯(cuò)誤及缺陷。信息系統(tǒng)的測(cè)試應(yīng)包括軟硬件及網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。硬件、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試可根據(jù)具體性能指標(biāo)進(jìn)行。

五、結(jié)論

本文以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線為研究對(duì)象，根據(jù)其裝配線特點(diǎn)，分析了裝配線質(zhì)量控制要求，了解了裝配線整體生產(chǎn)流程、各工位功能及操作實(shí)施模式，分析關(guān)鍵工序，選擇質(zhì)量特征參數(shù)，采集有效數(shù)據(jù)。根據(jù)需求，設(shè)計(jì)裝配線質(zhì)量控制分析系統(tǒng)，建立了SPC分析圖，選擇了質(zhì)量控制參數(shù)形狀特征、精度特征和約束關(guān)系的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵工序的質(zhì)量參數(shù)，確保工件及裝配線的質(zhì)量符合要求。在裝配過(guò)程的質(zhì)量追溯環(huán)節(jié)中，通過(guò)工件編碼全員追蹤工件，通過(guò)工件信息查詢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速及對(duì)策健全的工件質(zhì)量監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

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