何君竹

摘要：汽車發(fā)動機裝配線是發(fā)動機順序裝配的流水線工藝過程，由于工藝的復雜性，裝配線在整個生產中較關鍵?；诖?，本文論述了汽車發(fā)動機裝配線的SPC質量控制系統(tǒng)設計。

關鍵詞：發(fā)動機裝配線;SPC質量;控制系統(tǒng)設計

SPC統(tǒng)計過程控制是從企業(yè)信息化角度，借助數(shù)理統(tǒng)計，實時監(jiān)測和提高生產質量的過程控制工具。對生產過程進行分析評價，對采集到的數(shù)據(jù)采用基于SPC的6 分析方法進行處理，根據(jù)分析結果確定系統(tǒng)因素，并做出相應調整，使過程維持在僅受隨機因素影響的受控狀態(tài)，以此確保裝配線的生產質量。

一、發(fā)動機裝配線概述

發(fā)動機是汽車領域技術最密集的關鍵部件，在汽車發(fā)動機裝配過程中，由于被裝配零件的多樣性、工藝的繁瑣性，汽車發(fā)動機裝配線顯得尤為重要。汽車發(fā)動機裝配線是一個對發(fā)動機順序裝配的流水線工藝過程，每個工位間是流水線生產，因此，各環(huán)節(jié)控制必須具備高可靠性和一定的靈敏度，才能保證生產連續(xù)性和穩(wěn)定性。合理地規(guī)劃發(fā)動機裝配線能更好地實現(xiàn)產品的高精度、高效率、高柔性和高質量。

汽車發(fā)動機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，國內普遍采用柔性輸送線輸送工件，并在線上配置自動化裝配設備以提高效率。柔性輸送線主要有：摩擦輥道和啟停式動力輥道。裝配線上的自動化設備主要有自動打號機、擰緊機、自動翻轉機及其它專用裝配設備等，可大幅提高裝配線的裝配能力。

二、汽車發(fā)動機裝配生產線質量控制

汽車發(fā)動機裝配線的質量控制需了解裝配線整體生產流程、各工位功能、操作實施模式，分析關鍵工序，選擇質量特征參數(shù)，采集有效數(shù)據(jù)。發(fā)動機裝配線包括長發(fā)裝配線、短發(fā)裝配線、缸蓋裝配線、活塞連桿裝配線、出廠試驗線和包裝線。

三、SPC質量控制分析系統(tǒng)的設計

1、質量分析控制邏輯框架。SPC質量控制分析系統(tǒng)認為，當生產過程僅受隨機因素影響時，過程處于統(tǒng)計受控狀態(tài);當生產過程中存在系統(tǒng)性因素時，該過程在統(tǒng)計上處于失控狀態(tài)。在失控狀態(tài)下，過程分布不再服從穩(wěn)定的隨機分布而發(fā)生變化，SPC分析過程波動的統(tǒng)計規(guī)律而進行質量控制。在SPC分析準備階段，確定關鍵工序節(jié)點及關鍵工藝特性，制定相應的控制計劃及標準，采集工藝特性參數(shù);第二階段確定分析控制圖中的關鍵工序節(jié)點，判別分析控制圖是否異常，若存在異常，需重新確定關鍵工序節(jié)點，若正常，則進一步分析工序能力。若工序能力不符合要求，則必須查找原因，糾正問題，改進工藝和質量，并重新采集工藝特征參數(shù)，若工序能力滿足要求，進入第三階段（監(jiān)控階段），定期抽樣、描點，監(jiān)控過程受控狀態(tài)，判斷控制圖是否異常，若異常，查找原因，改進工藝方法，若正常，則進行日常管理。

與傳統(tǒng)的SPC技術相比，基于MES的SPC質量控制分析系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)集中采集、分析處理、裝配線關鍵工序質量控制等功能。發(fā)動機裝配生產線車間的制造裝配工藝復雜多樣，關鍵工序的質量控制是高效生產的核心。圖1是基于MES的質量分析控制流程圖，包括質量參數(shù)獲取、繪制控制圖、質量診斷與調整三個階段。根據(jù)汽車發(fā)動機裝配線上各加工工序作用和相互關系，繪制關鍵工序流程圖和工藝質量治理網(wǎng)絡圖等，為后續(xù)數(shù)據(jù)分析和評價做準備。

Delphi是系統(tǒng)的開發(fā)工具，具有豐富的成形控件，能提高數(shù)據(jù)庫開發(fā)效率，簡化開發(fā)過程。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用Microsoft Access，這是Windows環(huán)境下的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，軟件安裝簡單，面向用戶的桌面易于操作。系統(tǒng)設計遵循“自上而下、逐步細化”的原則，底層模塊包括用戶登錄模塊、系統(tǒng)初始化模塊、設置控制限數(shù)據(jù)模塊、查看數(shù)據(jù)模塊、判異準則設置模塊、控制圖查看數(shù)據(jù)模塊、控制圖數(shù)據(jù)移動模塊、數(shù)據(jù)報表模塊和數(shù)據(jù)備份模塊。

2、質量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)?；贛ES的SPC質量控制系統(tǒng)采用B/S結構，將生產線上采集的實時數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場總線上傳至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，并以網(wǎng)頁形式將數(shù)據(jù)以報表形式呈現(xiàn)，為企業(yè)質量部門及管理層提供實時、準確的產品質量信息，從而達到質量控制目的。

數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控是質量數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的核心，在汽車發(fā)動機裝配線的生產過程中，關鍵工序及質量參數(shù)種類繁多，關系復雜。

SPC分析圖用于區(qū)分異常原因引起的波動或過程中固有的隨機原因引起的偶然波動。此外，在質量控制分析系統(tǒng)中，可先實現(xiàn)的功能是零件狀態(tài)查詢，包括加工件及外購件。在系統(tǒng)界面，能先了解項目名稱、機床號、組號、零件號、零件狀態(tài)、零件類型、零件種數(shù)、零件件數(shù)、機床圖號、投產狀態(tài)、工藝狀態(tài)、出入庫狀態(tài)等信息。在設計的零件短線表中，可查看工位類型、區(qū)域、部套號、部別、工序等信息;在加工進度查詢界面，可查看不同類型零件的加工進度;工序列表及工藝名稱可在工藝卡界面詳細查看。在裝配部分，裝配質量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實時監(jiān)控各裝配線的狀態(tài)，機床上電及循環(huán)開始狀態(tài)、裝配線上出現(xiàn)的問題（下料堵塞/上料無件/工位生產/技術中斷等）能及時發(fā)現(xiàn)。以缸蓋分裝線為例，缸蓋分總成裝配需要經過零件上分裝線、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、進排氣道試漏、下線檢查等12道工序。其中鎖片激光檢查和進排氣道試漏的過程數(shù)據(jù)需要作為質量參數(shù)進行采集。

3、裝配過程質量追溯。在汽車發(fā)動機裝配過程中，通過工件編碼全程跟蹤工件，可隨時查詢物料信息，包括訂單號、工件型號、流水號、工序名稱等信息，并導出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)層中實際業(yè)務邏輯的抽象，了解這些信息的流向，有助于方便快捷地實時查詢工件或工位的生產質量和裝配質量，及時調節(jié)出現(xiàn)的問題。QE可通過工件信息查詢系統(tǒng)對生產的工件質量數(shù)據(jù)進行分析;ME人員能實時掌握現(xiàn)場生產狀況;經理可實時掌握現(xiàn)場生產數(shù)據(jù)。通過工件信息查詢系統(tǒng)，能實現(xiàn)快速、對策健全的工件質量監(jiān)控。

四、基于MES的SPC質量控制分析系統(tǒng)測試與優(yōu)化

系統(tǒng)測試是系統(tǒng)正式投入使用前的必要準備工作，制定一個好的系統(tǒng)測試計劃將節(jié)省測試時間并獲得有價值的測試結果。根據(jù)測試結果對系統(tǒng)進行必要的優(yōu)化，能提高軟件系統(tǒng)功能。對基于MES的SPC質量控制分析系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)的真實性非常重要，因此在系統(tǒng)投入使用前，必須對數(shù)據(jù)的準確性和完整性進行測試。另外，系統(tǒng)的部分組成結合了硬件設備，又需保證設備的穩(wěn)定運行，充分預估設備原因對系統(tǒng)的影響。軟件系統(tǒng)測試旨在盡快發(fā)現(xiàn)潛在的錯誤及缺陷。信息系統(tǒng)的測試應包括軟硬件及網(wǎng)絡測試。硬件、網(wǎng)絡測試可根據(jù)具體性能指標進行。

五、結論

本文以汽車發(fā)動機裝配線為研究對象，根據(jù)其裝配線特點，分析了裝配線質量控制要求，了解了裝配線整體生產流程、各工位功能及操作實施模式，分析關鍵工序，選擇質量特征參數(shù)，采集有效數(shù)據(jù)。根據(jù)需求，設計裝配線質量控制分析系統(tǒng)，建立了SPC分析圖，選擇了質量控制參數(shù)形狀特征、精度特征和約束關系的檢測數(shù)據(jù)進行分析。實時監(jiān)控關鍵工序的質量參數(shù)，確保工件及裝配線的質量符合要求。在裝配過程的質量追溯環(huán)節(jié)中，通過工件編碼全員追蹤工件，通過工件信息查詢系統(tǒng)實現(xiàn)快速及對策健全的工件質量監(jiān)控。

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