宋 微

(中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司青島機(jī)車車輛監(jiān)造項(xiàng)目部 山東 青島 266111)

0 引言

計(jì)算機(jī)輔助裝配(Computer-Aided Assembling，以下簡稱“CAA”)作為信息化與工業(yè)化融合的一項(xiàng)典型技術(shù)在制造類企業(yè)中的應(yīng)用已日趨廣泛[1]。軌道車輛制造企業(yè)通常面臨的難題是在交期緊張的情況下如何保證復(fù)雜產(chǎn)品裝配過程中成百上千項(xiàng)關(guān)鍵零部件的裝配質(zhì)量。伴隨智能制造工作向生產(chǎn)現(xiàn)場的逐步推進(jìn)，對動車組產(chǎn)品各專業(yè)子系統(tǒng)的裝配工藝按照“現(xiàn)場寫實(shí)、數(shù)據(jù)建模、系統(tǒng)開發(fā)”的技術(shù)路線在總裝分廠建設(shè)了能夠滿足不同零部件裝配要求的CAA系統(tǒng)，目標(biāo)是將裝配質(zhì)量控制由人員保證轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)保證，通過系統(tǒng)內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)步驟和計(jì)算機(jī)識別技術(shù)來減少總組裝過程中的裝配問題，提高裝配效率。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

CAA系統(tǒng)以工業(yè)環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)，以電動扭力工具為數(shù)據(jù)采集終端，以標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)步驟為基準(zhǔn)，構(gòu)建了一個(gè)與現(xiàn)場作業(yè)設(shè)備緊密融合，實(shí)時(shí)集成，高可靠性的計(jì)算機(jī)輔助裝配管理平臺，系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

作為信息化整體架構(gòu)中的一部分，CAA系統(tǒng)預(yù)留了與PDM、MES、QMS等系統(tǒng)的接口，可以從PDM源頭獲取工藝和過程檢驗(yàn)策劃數(shù)據(jù)，支持讀取MES工單并回傳執(zhí)行結(jié)果，并將采集的質(zhì)量記錄上傳QMS系統(tǒng)。

2 功能實(shí)現(xiàn)

2.1 工藝數(shù)據(jù)管理

CAA系統(tǒng)主要管理工藝路徑和工藝文件兩種數(shù)據(jù)，工藝路徑定義好了班組在零部件裝配過程中的作業(yè)步驟，包括工序/工步、班組、工位等信息。工藝文件進(jìn)行版本控制，按流程審核、批準(zhǔn)后方可推送到現(xiàn)場使用[2]。

2.2 質(zhì)量數(shù)據(jù)管理

質(zhì)檢部門在CAA系統(tǒng)中基于工藝路徑和工藝文件進(jìn)行零部件裝配作業(yè)的過程檢驗(yàn)策劃，維護(hù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)工具等。

在現(xiàn)場作業(yè)過程中，CAA系統(tǒng)通過工位終端實(shí)時(shí)采集開工信息、完工信息、扭力信息、裝配信息、設(shè)備數(shù)據(jù)信息等。

2.3 人員管理

CAA系統(tǒng)人員管理的內(nèi)容包括人員資質(zhì)管理和人員權(quán)限管理。對于資質(zhì)管理，工藝人員按照工序施工要求設(shè)置人員資質(zhì)要求；分廠管理人員則按照培訓(xùn)結(jié)果維護(hù)作業(yè)人員的資質(zhì)；當(dāng)操作人員在工位終端刷卡開工時(shí)，CAA系統(tǒng)自動進(jìn)行資質(zhì)校核，對于不符合資質(zhì)要求的人員進(jìn)行報(bào)警提示。對于權(quán)限管理，CAA系統(tǒng)支持按照工藝人員、操作人員、質(zhì)檢人員等不同專業(yè)的崗位需求進(jìn)行權(quán)限設(shè)置。

2.4 工藝驗(yàn)證管理

在新產(chǎn)品試制過程中，公司工藝部門首先按車型、工序組織相關(guān)業(yè)務(wù)部門進(jìn)行首件鑒定，并將作業(yè)步驟及參數(shù)、過程檢驗(yàn)要求等鑒定內(nèi)容維護(hù)到CAA系統(tǒng)；當(dāng)發(fā)生設(shè)計(jì)或工藝變更時(shí)，工藝和質(zhì)檢部門分別對系統(tǒng)中的工藝路徑、工藝文件以及過程檢驗(yàn)要求進(jìn)行變更。

3 業(yè)務(wù)變革點(diǎn)

CAA系統(tǒng)的應(yīng)用對動車組裝配業(yè)務(wù)帶來的變化主要體現(xiàn)為零部件安裝工序中關(guān)于質(zhì)量控制模式的變革。

原先工人安裝車下設(shè)備、端部設(shè)備以及設(shè)備艙等零部件時(shí)使用機(jī)械扳手進(jìn)行扭矩緊固，可能存在扭矩值人工設(shè)定錯(cuò)誤或漏打扭矩風(fēng)險(xiǎn)，主要依靠作業(yè)人員執(zhí)行自檢、互檢然后提交現(xiàn)場質(zhì)控人員專檢的模式來進(jìn)行質(zhì)量控制[3]。

現(xiàn)在，隨著電動扭力扳手在分廠班組的批量配備和CAA計(jì)算機(jī)輔助裝配系統(tǒng)的投入使用，工人進(jìn)行零部件安裝作業(yè)時(shí)，一方面CAA系統(tǒng)將預(yù)先設(shè)計(jì)好的工藝裝配步驟實(shí)時(shí)顯示在工位終端屏幕上進(jìn)行提示；另一方面，電動扭力工具產(chǎn)生的實(shí)際扭矩值通過工位終端實(shí)時(shí)回傳給CAA后臺數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)設(shè)定的扭矩值自動比較，并通過系統(tǒng)的扭矩超差報(bào)警功能來避免扭矩值的錯(cuò)打和漏打，從而將互檢、專檢這種依靠事后人工檢查的質(zhì)控模式改為裝配過程中基于系統(tǒng)的事中控制模式，簡化了工序中對扭矩值的互檢操作步驟，在保證裝配質(zhì)量的前提下提升了作業(yè)效率。系統(tǒng)裝配作業(yè)步驟用序號排序，簡單易懂，界面如圖2所示。

圖2 CAA裝配作業(yè)步驟界面截圖

4 應(yīng)用效果

CAA系統(tǒng)的應(yīng)用范圍如圖3所示。

總裝分廠B2廠房CAA系統(tǒng)現(xiàn)場應(yīng)用范圍

系統(tǒng)已覆蓋了E44、E32C等動車組產(chǎn)品車下設(shè)備、端部設(shè)備、設(shè)備艙等主要零部件的安裝過程，在這些工位實(shí)現(xiàn)了裝配質(zhì)量控制由人員保證向系統(tǒng)保證，由事后檢查向事中控制的轉(zhuǎn)變。提高了零部件裝配作業(yè)的一次性合格率，避免了事后檢查發(fā)現(xiàn)問題可能帶來的返工浪費(fèi)，現(xiàn)場反饋良好。