朱興宇，趙銀花，宋 濤

ZHU Xing-yu, ZHAO Yin-hua, SONG Tao

（長春工業(yè)大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，長春 130012）

0 引言

安全氣囊是消費(fèi)者最關(guān)注的汽車零部件之一，也是衡量汽車安全系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)[1]。安全氣囊的生產(chǎn)首先要保證精確性，每一件產(chǎn)品都要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)應(yīng)具備可追溯性。在車禍中，如果氣囊無法打開，一旦確定是安全氣囊自身的質(zhì)量問題，就需要查找氣囊組成部件的數(shù)據(jù)信息。通過檢查數(shù)據(jù)信息，可以發(fā)現(xiàn)不僅能夠發(fā)現(xiàn)氣囊質(zhì)量問題的原因，還可以進(jìn)一步確認(rèn)，在哪個(gè)時(shí)間段、哪個(gè)班次、哪個(gè)生產(chǎn)批次也采用了這些有相同問題的安全氣囊，從而及時(shí)地通知汽車廠商，組織汽車召回，消除安全隱患。

安全氣囊生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不僅用于生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)和質(zhì)量監(jiān)控方面，同時(shí)還具備質(zhì)量跟蹤的功能，因此必須要保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性[2]；由于生產(chǎn)數(shù)據(jù)不能由人工記錄，所以數(shù)據(jù)只能由生產(chǎn)線工人簡單操作完成。目前安全氣囊零件供應(yīng)商普遍采用的條碼技術(shù)為功能實(shí)現(xiàn)提供了可靠地保證。

本文依托某安全氣囊產(chǎn)品生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)、開發(fā)了一套安全氣囊生產(chǎn)追溯系統(tǒng)。該系統(tǒng)針對安全氣囊生產(chǎn)工藝，完成生產(chǎn)管理、生產(chǎn)線監(jiān)控[3]，自動(dòng)記錄生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；利用條碼技術(shù)，來進(jìn)行防錯(cuò)、監(jiān)控、實(shí)時(shí)分析和追蹤等。提高了生產(chǎn)效益和產(chǎn)品質(zhì)量，大大地提高了客戶的滿意度。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

該安全氣囊生產(chǎn)線由6個(gè)工位組成，各工位工序如下：10工位，人工工位，將氣體發(fā)生器和發(fā)生器導(dǎo)氣片裝配到一起，發(fā)生器和氣袋進(jìn)行預(yù)裝。20工位，氣袋折疊工位，由安全氣囊自動(dòng)折袋裝置[4]，對氣袋進(jìn)行折疊。30工位，擰緊工位，將六角法蘭螺母擰緊到發(fā)生器擋板的螺栓柱上。 40工位，壓罩蓋工位，由壓罩設(shè)備將氣袋放置到飾蓋中。50工位，檢測工位，將線束和裝配件進(jìn)行組裝檢測。60工位，生產(chǎn)線控制工位，設(shè)置生產(chǎn)產(chǎn)品，生成產(chǎn)品計(jì)劃，監(jiān)控生產(chǎn)過程，根據(jù)零件條碼生成總成條碼，生產(chǎn)追溯等。

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)用戶需求，本系統(tǒng)選用三菱FX2N系列80MR型號(hào)和Q系列00UJ型號(hào)兩種PLC，10工位-50工位選用研華工控計(jì)算機(jī)，60工位選用研華工業(yè)服務(wù)器。計(jì)算機(jī)間使用局域網(wǎng)進(jìn)行通訊，計(jì)算機(jī)與PLC之間使用RS-232進(jìn)行通訊。

2 軟件系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)分為生產(chǎn)工位上位機(jī)系統(tǒng)和服務(wù)器管理信息系統(tǒng)兩部分，其中工位上位機(jī)系統(tǒng)主要用來通過PLC控制生產(chǎn)設(shè)備動(dòng)作和監(jiān)控氣囊裝配生產(chǎn)過程；服務(wù)器用來生產(chǎn)信息設(shè)置、生產(chǎn)過程監(jiān)控、產(chǎn)品追溯等。

2.1 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

本系統(tǒng)采用微軟Visual Studio 2008為系統(tǒng)開發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)生產(chǎn)監(jiān)控和生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。在針對系統(tǒng)中三菱系列PLC，以三菱MX組件為基礎(chǔ)，采用C#調(diào)用ACT控件提供的API函數(shù)庫，通過串口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC之間的通信。

上位機(jī)工作流程如圖2所示。

圖2 上位機(jī)工作流程

首先操作工掃描工位所需零件條碼，上位機(jī)檢查零件條碼是否符合零件條碼規(guī)則，同時(shí)檢查該零件是否完成上一工位的裝配。然后將零件放置到工位設(shè)備上進(jìn)行裝配或進(jìn)行檢測，其中ST10工位檢測氣體發(fā)生器重量，同時(shí)與廠家提供的該發(fā)生器進(jìn)行比較；檢測合格，將發(fā)生器擋板壓裝到發(fā)生器上同時(shí)檢測壓裝力。ST20工位不產(chǎn)生檢測數(shù)據(jù)。ST30工位檢測擰緊過程中產(chǎn)生的扭矩、落座角等檢測數(shù)據(jù)。ST40工位不產(chǎn)生檢測數(shù)據(jù)。ST50工位檢測安全氣囊線束的絕緣電阻、短路電阻、工作電阻，檢測并記錄電阻數(shù)據(jù)。

每個(gè)工位裝配結(jié)束后，將裝配件放置到流轉(zhuǎn)臺(tái)上供下一工位使用。ST50電阻檢測工位檢測結(jié)束后，裝配件流轉(zhuǎn)到ST60服務(wù)器，操作工在掃描裝配件的零件條形碼，將根據(jù)該產(chǎn)品的條碼規(guī)則自動(dòng)生成總成條碼。

2.2 服務(wù)器管理信息系統(tǒng)

服務(wù)器端功能分為5個(gè)主要模塊，功能框圖如圖3所示。

圖3 服務(wù)器端功能模塊

1）用戶管理

添加用戶：為系統(tǒng)添加人員，設(shè)定人員密碼及定義人員權(quán)限。

用戶權(quán)限管理：修改人員的角色和使用權(quán)限，系統(tǒng)角色主要分系統(tǒng)管理、生產(chǎn)管理、操作者、檢驗(yàn)員等。

檢驗(yàn)員密碼設(shè)定：設(shè)定生產(chǎn)線檢驗(yàn)員密碼，當(dāng)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生報(bào)廢件時(shí)，檢驗(yàn)員通過輸入密碼進(jìn)行確認(rèn)。

2）產(chǎn)品管理

新建總成產(chǎn)品功能：設(shè)定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝，包括產(chǎn)品零件裝配順序，零部件使用數(shù)量，零部件條碼規(guī)則，設(shè)定檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的范圍。

總成產(chǎn)品管理：對生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品信息進(jìn)行維護(hù)。

條碼規(guī)則生成器：生成裝配件的總成條碼規(guī)則。裝配件組裝完成后，經(jīng)檢驗(yàn)員檢驗(yàn)合格，掃描零部件條碼根據(jù)總成條碼規(guī)則將生成唯一的總成條碼。

電機(jī)參數(shù)設(shè)置：折疊工位和壓罩蓋工位使用的三菱的伺服電機(jī)，根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)，管理員設(shè)定電機(jī)參數(shù)后，才能啟動(dòng)生成。

圖4 總成條碼規(guī)則定義

3）生產(chǎn)管理

工位設(shè)置：設(shè)置各工位的IP地址。

生產(chǎn)計(jì)劃設(shè)置：選定生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品，制定生產(chǎn)計(jì)劃。

抽檢規(guī)則設(shè)置：根據(jù)用戶需求，抽檢規(guī)則采用柔性化設(shè)置，允許用戶自定義抽檢規(guī)則。

4）生產(chǎn)監(jiān)控

生產(chǎn)監(jiān)控：監(jiān)控生產(chǎn)產(chǎn)品的批次，完成數(shù)量，廢品數(shù)量，生產(chǎn)過程（包括裝配件在各工位流轉(zhuǎn)的裝配狀態(tài)，生產(chǎn)時(shí)間）。

終檢復(fù)掃：確保出廠的產(chǎn)品的總成條碼沒問題，在總成條碼打印出來后必須用掃碼槍復(fù)掃，如不通過則報(bào)錯(cuò)提示。

補(bǔ)打條碼：允許具有“生產(chǎn)管理員”以上權(quán)限用戶，重新打印已經(jīng)生成的總成條碼。

條碼放棄：允許具有“生產(chǎn)管理員”以上權(quán)限用戶，在操作員培訓(xùn)過程中刪除各工位生成的裝配數(shù)據(jù)。

零件返修：在由某個(gè)單獨(dú)零件引起的裝配件報(bào)廢件情況下，在經(jīng)檢驗(yàn)員確認(rèn)后，可以將其他可用零件在生產(chǎn)線內(nèi)進(jìn)行返修。未經(jīng)返修的零件不允許出現(xiàn)在生產(chǎn)線上，由返修件裝配的產(chǎn)品，追溯報(bào)表中以特殊符號(hào)進(jìn)行標(biāo)記。

5）產(chǎn)品追溯

根據(jù)總成條碼查出該產(chǎn)品在各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量、設(shè)備、人員、時(shí)間、檢測結(jié)果、安全關(guān)鍵件編號(hào)等信息；根據(jù)缺陷產(chǎn)品或部件的條碼進(jìn)行批次追溯，確定追溯查詢范圍；按總成碼追溯單個(gè)零部件，也可以通過單個(gè)零部件追溯總成件；根據(jù)單個(gè)零件條碼、零件批次、生產(chǎn)批次、總成條碼等條件進(jìn)行追溯；生成追溯報(bào)表（包括批次、數(shù)量、產(chǎn)品代號(hào)、工藝參數(shù)、操作者以及總成相關(guān)零件信息）。數(shù)據(jù)報(bào)表可導(dǎo)出到Excel文件、PDF文件、WORD文件等格式。

圖6 產(chǎn)品追溯

3 結(jié)論

安全氣囊是一種汽車安全系統(tǒng)的產(chǎn)品，生產(chǎn)質(zhì)量關(guān)系人的安全，加強(qiáng)在生產(chǎn)過程監(jiān)控和產(chǎn)品的追溯，可以大大提高操作工人的生產(chǎn)熟練度和責(zé)任意識(shí)，能夠提供高安全氣囊的質(zhì)量。

本文所開發(fā)的安全氣囊生產(chǎn)追溯系統(tǒng)已應(yīng)用于某汽車安全系統(tǒng)有限公司，提高了企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場管理的水平，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

1）在線監(jiān)控各個(gè)工位，及時(shí)反映工位生產(chǎn)進(jìn)度，生產(chǎn)批次信息，批次生產(chǎn)進(jìn)度狀況，改良生產(chǎn)措施，提高了企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行管理水平。

2）具有一部分管理的能力，這就加強(qiáng)了管理層和控制層的聯(lián)系，消除了企業(yè)中存在的信息孤島，幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，減少失誤，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，最終提高企業(yè)的運(yùn)營效率，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

3）利用條碼技術(shù)，可以準(zhǔn)確地追溯到生產(chǎn)線任意產(chǎn)品和零件，對汽車安全生產(chǎn)提供了更高的可靠性。

[1] 劉子建,黃天澤,張建華.安全氣囊對汽車乘員碰撞損傷防護(hù)的研究[J],機(jī)械工程學(xué)報(bào).2000,37(5):12-17.

[2] 胡榮,沈俊杰.基于VB6.0的汽車安全氣袋追溯系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表.2008,(6):27-30.

[3] 陸劍峰,胡江林,朱志浩,劉宏威.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多品種生產(chǎn)裝配線生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化.2008,30(2):21-24.

[4] 王曉東,陳輝,張宏哲,張煒,張德江.一種汽車安全氣囊自動(dòng)折袋裝置的研制[J],制造業(yè)自動(dòng)化.2013,35(1):110-113.