姜合萍，王若平，張大舜，姜繼春

(長春設(shè)備工藝研究所，吉林 長春 130012)

某廠柴油發(fā)動機整機裝配采用傳統(tǒng)工藝，缺乏數(shù)字化裝配手段，致使裝配一致性難以保證，裝配效率不高。以柴油發(fā)動機整機裝配車間為研究對象，搭建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持下的數(shù)字化裝配過程管理平臺，在車間各裝配工位，采用基于條碼或智能終端方式，實現(xiàn)裝配過程信息的采集。研發(fā)發(fā)動機裝配管理應(yīng)用系統(tǒng)，對采集到的信息進行存儲、分類、統(tǒng)計、查詢及顯示，使管理人員能夠?qū)崟r了解發(fā)動機生產(chǎn)線裝配進度、物料消耗和在制品質(zhì)量等情況，從而實施及時的生產(chǎn)控制，保證生產(chǎn)線運行狀態(tài)良好、質(zhì)量穩(wěn)定，提高柴油發(fā)動機裝配效率。

1 柴油發(fā)動機裝配流程分析

柴油發(fā)動機的組成主要包括缸體、曲軸連桿結(jié)構(gòu)、配氣機構(gòu)、燃料供給系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及啟動系統(tǒng)[1]。其裝配流程圖如圖1所示。

圖1 柴油發(fā)動機整機裝配流程圖

在發(fā)動機裝配生產(chǎn)線上，根據(jù)裝配作業(yè)計劃及裝配工藝要求，完成裝配資源準(zhǔn)備后，裝配生產(chǎn)線開始運行。以工序為單位的裝配流程圖如圖2所示，流程說明如下。

1)根據(jù)廠級訂單制定車間計劃，裝配車間接收車間計劃，按照產(chǎn)品優(yōu)先級及進度要求對裝配車間計劃進行分解，形成裝配作業(yè)計劃。

2)車間作業(yè)計劃下達，根據(jù)裝配作業(yè)計劃，生成物料需求計劃；物料管理人員根據(jù)物料需求計劃查詢庫存，進行裝配齊套性檢查。如果物料滿足齊套要求，則反饋信息，并進行作業(yè)計劃確認(rèn)，將滿足物料齊套要求的計劃下達到裝配車間執(zhí)行；如果物料不能滿足齊套要求，則需要修改作業(yè)計劃，并進行再次確認(rèn)，形成可下達作業(yè)計劃。

3)生成電子的產(chǎn)品工序流轉(zhuǎn)單，與產(chǎn)品唯一標(biāo)識進行綁定，記錄發(fā)動機產(chǎn)品裝配所需經(jīng)過的所有流程，裝配所需的零部件、人員、質(zhì)量要求及時間進度等。

4)工序裝配前，通過條碼掃描形式識別裝配件，將采集的裝配件信息與產(chǎn)品唯一標(biāo)識進行綁定[2]；工序裝配完成后，進行質(zhì)量檢驗，若工序裝配質(zhì)量合格，進行工序完工上報后，進入下一個裝配流程。

5)全部工序裝配完成后，裝配過程信息存入數(shù)據(jù)庫，形成信息完備的產(chǎn)品工序流轉(zhuǎn)單，記錄各個工序裝配過程信息、裝配件信息、進度信息及質(zhì)量信息，裝配流程結(jié)束。

圖2 以工序為單位的裝配流程圖

2 柴油發(fā)動機裝配過程監(jiān)控技術(shù)

柴油發(fā)動機裝配過程監(jiān)控貫穿于產(chǎn)品裝配的全過程，其目的是保證生產(chǎn)流程順暢。當(dāng)發(fā)生異常時，可以被及時發(fā)現(xiàn)，并采取有效措施進行處理。其核心內(nèi)容包括如下三部分。

1)計劃執(zhí)行狀態(tài)監(jiān)控。監(jiān)控作業(yè)計劃執(zhí)行狀態(tài)，包含產(chǎn)品類型、數(shù)量和進度等信息顯示，對整個車間裝配效率進行整體評估，發(fā)生異常狀況時能及時發(fā)現(xiàn)并處理。

2)物料消耗狀態(tài)監(jiān)控。實時監(jiān)測車間現(xiàn)場各工位的物料狀態(tài)，隨時掌握各工序物料動態(tài)消耗，以便及時補充，將所需物料按照正確數(shù)量、在規(guī)定時間內(nèi)運送至正確的工位，保證生產(chǎn)的正常進行。

3)產(chǎn)品裝配進度監(jiān)控。對每一件具有唯一標(biāo)識的發(fā)動機產(chǎn)品在各工位的裝配進度進行監(jiān)控，對產(chǎn)品已完成工序、正在執(zhí)行工序及未完成工序進行動態(tài)的可視化顯示。

柴油發(fā)動機裝配過程監(jiān)控功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)是發(fā)動機裝配過程管理系統(tǒng)，它是基于WEB的B/S結(jié)構(gòu)開發(fā)的軟件平臺，在裝配過程管理系統(tǒng)控制下，整個裝配車間高效、有序地運行。

3 柴油發(fā)動機裝配過程管理系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 柴油發(fā)動機裝配過程管理系統(tǒng)功能

柴油發(fā)動機裝配過程管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。管理系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運行，以網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫及基于條碼/RFID/智能終端的車間現(xiàn)場多維異構(gòu)數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)。

圖3 柴油發(fā)動機裝配過程管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

柴油發(fā)動機裝配過程管理系統(tǒng)主要包括計劃調(diào)度管理、裝配工藝管理、裝配物料管理、裝配資源管理、裝配現(xiàn)場管理、物料配送管理、條碼管理及系統(tǒng)權(quán)限管理等核心功能。系統(tǒng)提供了異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫訪問接口，可以實現(xiàn)與企業(yè)其他應(yīng)用系統(tǒng)(如產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PDM、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)SCM和企業(yè)資源計劃管理系統(tǒng)ERP)的信息集成與共享。管理系統(tǒng)功能具體說明如下。

1)計劃調(diào)度管理。根據(jù)工廠下達到裝配車間的計劃，編制車間裝配作業(yè)計劃，綜合考慮裝配線能力及物料齊套性，經(jīng)過確認(rèn)后的作業(yè)計劃下達到裝配工位。

2)裝配工藝管理。實現(xiàn)發(fā)動機整機裝配工藝規(guī)程管理。對關(guān)鍵裝配工序，形成裝配動畫，現(xiàn)場操作人員通過車間現(xiàn)場計算機終端，觀看裝配動畫，完成現(xiàn)場裝配。

3)裝配物料管理。實現(xiàn)物料的出庫管理、入庫管理和存儲貨物分配管理等。根據(jù)車間作業(yè)計劃及裝配工藝，統(tǒng)計各種物料需求的數(shù)量，查詢庫存，將物料庫存及時反饋計劃調(diào)度模塊，當(dāng)庫存不足時，及時協(xié)調(diào)補充。

4)裝配資源管理。根據(jù)車間作業(yè)計劃及裝配工藝，完成各工序裝配所需的工具、工裝和輔具等的生產(chǎn)準(zhǔn)備，資源狀態(tài)完好且全部準(zhǔn)備完成，發(fā)送信息到計劃調(diào)度模塊，可以開始裝配作業(yè)。

5)裝配現(xiàn)場管理。接收計劃調(diào)度模塊下達的車間作業(yè)計劃，通過條碼掃描或登錄等方式，獲取工序裝配任務(wù)、讀取產(chǎn)品工序流轉(zhuǎn)單、獲取正確的零部件信息，按照工藝完成各工序裝配，并進行工序裝配完工上報。監(jiān)控計劃執(zhí)行狀態(tài)、每件產(chǎn)品裝配進度的物料消耗情況等，通過裝配過程信息的實時采集、統(tǒng)計分析及可視化顯示，使車間管理人員及時了解裝配車間運行動態(tài)。

6)物料配送管理。分析生產(chǎn)線物料需求，根據(jù)裝配工藝所需物料種類及需求時間，制定配送方案，利用物料運輸設(shè)備，將所需的各類物料準(zhǔn)確、及時、合理配送到各工位，保證生產(chǎn)有序進行。

7)條碼管理。裝配車間實行基于條碼的信息采集與管理，對裝配車間內(nèi)的產(chǎn)品、人員、物料、資源和工序等信息進行分類編碼，各裝配工位、管理計算及裝配現(xiàn)場終端配置條碼掃描設(shè)備，進行條碼識別，獲取裝配過程信息。

8)系統(tǒng)權(quán)限管理。對系統(tǒng)中各應(yīng)用人員進行用戶權(quán)限設(shè)置與管理，不同用戶對應(yīng)不同的角色及權(quán)限，對權(quán)限范圍內(nèi)的內(nèi)容進行操作。

3.2 裝配過程管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境構(gòu)建

建立裝配過程管理系統(tǒng)運行的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(見圖4)，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用管理服務(wù)器、裝配計劃調(diào)度管理、裝配工藝管理、物料管理與物料配送、條碼管理、裝配現(xiàn)場管理等計算機終端。裝配過程管理系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)、計算機、掃描及運輸設(shè)備環(huán)境支持下，完成各項功能，使車間管理人員能夠?qū)崟r監(jiān)控車間裝配計劃的執(zhí)行狀態(tài)。

圖4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及硬件配置

3.3 裝配過程管理系統(tǒng)實現(xiàn)

裝配過程管理系統(tǒng)采用基于WEB形式的瀏覽器/服務(wù)器(B/S)模式設(shè)計與開發(fā)，在這種模式下管理系統(tǒng)在服務(wù)器端部署成功后，客戶端可以通過瀏覽器打開系統(tǒng)主頁訪問系統(tǒng)，與企業(yè)其他應(yīng)用系統(tǒng)通過開放的數(shù)據(jù)庫集成接口實現(xiàn)集成。系統(tǒng)典型用戶界面示意圖如圖5和圖6所示。

圖5 物料統(tǒng)計查詢界面示意圖

圖6 裝配工序要求界面示意圖

4 結(jié)語

本文以柴油發(fā)動機全三維研制為背景，針對發(fā)動機裝配過程，開展生產(chǎn)流程驅(qū)動的執(zhí)行監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究，研發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)動機裝配過程管理系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)發(fā)動機裝配車間現(xiàn)場信息的智能采集與裝配執(zhí)行過程管理與監(jiān)控。

[1] 李曉丹. 柴油機裝配工藝可視化關(guān)鍵技術(shù)研究及實現(xiàn)[D]. 遼寧：大連交通大學(xué)，2009.

[2] 王強. 基于物聯(lián)網(wǎng)的機械產(chǎn)品裝配過程監(jiān)測與控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 合肥：合肥工業(yè)大學(xué), 2012.