发动机装配MES解决方案在国内某知名汽车企业的应用

56AUTOMATIONPANORAMA2014.2Column专栏现代制造发动机装配MES解决方案在国内某知名汽车企业的应用摘要：为了提高发动机装配生产线的生产效率及产品质量，加强生产管理、过程跟踪及质量追溯等要求，通用电气智能设备上海有限公司（简称GEIP）基于GEProficyMES软件平台，结合自身在汽车行业及离散装配制造行业多年的MES解决方案项目经验，推出了较为完善的发动机装配MES解决方案，并在国内某知名汽车企业总装车间ETS系统中成功应用，并取得了良好的效果。关键词：MES；汽车；发动机装配通用电气智能设备（上海）有限公司王振华1　发动机装配车间MES系统功能需求发动机装配线是一个比较复杂精密的顺序装配流水线工艺过程，一般包括：总装线、分装线、冷试区、热试区、返修区等区域，其中分装线主要有：活塞连杆装配线、缸盖分装线。装配线工位主要有自动工位、半自动工位、手动工位、测试工位及返修工位等组成。发动机在总装线及分装线的输送多采用辊道输送，发动机放在托盘上，到工位时由停止器挡住，操作工开始装配工作，完成装配后停止器放行至下一工位。MES主要功能包括：（1）计划、订单管理主要包括从上层ERP系统接收生产计划、订单以及装配BOM，进行订单的分解、下发，生产计划及订单状态跟踪、完工汇报，班次作息管理。（2）自动识别与跟踪建立发动机装配跟踪队列，跟踪信息可以实时显示在监控界面上，同时支持查询功能能够跟踪监控具体发动机的装配过程。（3）质量与物料ANDON系统通过质量ANDON系统，工位当发生质量问题或者设备故障等情况时，操作工触发ANDON呼叫，响起ANDON音乐，ANDON板显示呼叫信息及呼叫工位，班组长、维护人员及时到现场解决问题，降低故障率，提高生产效率及质量。通过物料ANDON，操作工在缺料的情况下及时通知仓库补料，送料工通过ANDON提示信息进行送料。（4）设备接口及数据采集MES系统需要对设备进行联网，对每种设备定义数据接口方式，通过车间级的数据采集站（PDU），采集设备的状态信息、生产数据、质量数据、测量数据等。设备的接口主要包括如：PLC接口、RFID接口、扫描站接口、电枪及拧紧机接口、泄漏测试仪、测量机、打号机等设备接口。（5）生产过程监控通过生产过程监控（PMC）系统对车间设备进行实时监控，在第一时间将底层设备的必要信息显示在企业服务器和所有浏览工作站上，用户可以非常准确地知道该条生产线的生产状况，例如产量，以及各条机运链、操作工位、关键设备的运行状态和运行参数等，如设备状态、故障信息、停机时间等，以便其快速解决问题，从而达到减少停线时间，提高生产效率的目的。（6）装配防错包括工艺参数防错以及零部件装配防错。工艺参数防错是指将系统实时采集到的装配数据与系统针对每种机型预定义的标准合格工艺参数进行比对，如发现装配数据不符合工艺要求则报警，如拧紧机拧紧力矩防错等。对于有条码的关键零部件在装配时扫描条码，系统获得零部件信息后会与系统BOM比对，如发现2期ok.indd562014-2-1423:09:11572014.2AUTOMATIONPANORAMA零部件的型号或批次不符合装配工艺要求则弹出报警提示信息。（7）质量管理与质量追溯系统将采集到的发动机质量数据与发动机号进行绑定，建立产品质量档案，便于当发现质量问题时进行追溯，查询到不合格发动机的装配历史记录、不合格零部件信息（批次、供应商、装配时间……）、不合格装配工位及人员信息。同时可以生成统计报表便于生产线质量优化改进。系统对关键工艺参数进行SPC质量统计与分析，通过各种SPC图表反映工艺参数的质量过程控制，自动生成质量问题报告。在装配线关键工位和下线点设置质检站，合格发动机放行下线，不合格发动机可以查看具体质量问题，以及控制流转到返修区返修。（8）关键零部件管理关键零部件需要扫描具体零部件信息，并与发动机号绑定，系统判断零部件与发动机机型匹配，不匹配则报警。系统中还可以设置某些批次的零部件禁用，系统自动判断避免装配了被拒绝的零部件批次。关键零部件管理还能做到售后的质量追溯，为产品召回管理提供方便。系统还可以生成关键零部件的使用报表，记录关键零部件的使用数量。（9）设备效率、停机管理系统中自动记录各种生产事件，建立停机原因树，按不同的停机原因以及按班次计算停机时间，计算设备总体效率OEE、MTTR、MTBF、FTT、JPH和进行KPI关键指标分析。并提供根据各种图表分析工具，找出生产瓶颈，提高生产线运行效率。（10）返修管理发动机装配线返修管理一般分为线上返修和线下返修，在关键的质量检查工位，系统通过自动判断以及质检人员手动选择录入的方式，发现并归类装配不合格的质量问题，并自动根据返修工作流将发动机流转到返修区或在生产线上进入下一轮循环，通过自动的工作流软件采用标准的返修管理流程来规范管理，返修人员能够通过系统界面提示了解到所需进行的返修步骤以及返修后自动流转到指定工位上线。通过系统的自动工作流软件自动记录返修工作内容，并记录返修数据，作为产品档案信息与发动机绑定存储在系统的数据库里。（11）物料配送及仓库管理装配线物料配送及仓库管理主要为了及时地将发动机装配所需的物料配送到相应的工位，实时统计线边物料消耗情况，及时补料，并将物料信息上传给ERP系统。（12）报表系统MES系统提供丰富的图标工具，灵活的报表形式，通过web方式使得经过授权的管理人员能够及时地了解各种生产信息、质量信息、效率信息、统计信息。2　GE发动机装配车间MES系统解决方案系统实现分为几个层次，包括：底层自动化层、数据采集层、系统服务器层。首先在现场自动化层面由PLC通过现场总线（ProfibusDP）连接RFID读写站读写RFIDTAG，并与设备PLC及机运PLC通信，PLC通过传感器及RFID判断发动机托盘到位，通过控制工位指示灯按钮盒提示操作状态，并可通过手动按钮强制放行，通过控制停止器电磁阀放行托盘。扫描站触摸屏连接条码扫描枪，并通过现场总线与PLC通信，将读取到的条码信息通过PLC发送给ETS系统。MES系统建立跟踪队列，同时在PLC里保存基本队列信息，在MES系统故障的情况下不影响生产继续运行。装配线数据由同一个数据采集站（PDU）来采集设备数据，采集站采用GEProficyCimplicityHMI软件，为了使数据采集系统更加可靠，也可以采用冗余的数据采集服务器架构。在跟上层服务器通信中断的情况下，PDU可以暂存系统数据，通讯恢复后自动上传至服务器，保证系统数据可靠性、完整性。在系统应用服务器层面采用GEProficyMES软件架构，分为监控服务器、报表信息系统服务器、生产管理及工作流服务器、数据库服务器。具体服务器架构如图1所示：图1具体服务器架构系统监控服务器发布监控画面，如图2所示，客户端可以为C/S架构或B/S架构，通过GE新版本的CIMPLICITYGlobalView软件可以提供基于浏览器访问的全功能HMI监控界面，通过平台化的GlobalView软件，无需做网页编程，无需程序开发工作。PDUCIMPLICITYRuntimeCollectDatafromProductionLinePRODUCTIONMANAGEMENTPlantApplicationWorkflowRecordProductiondataandrepairstrategyHISTORICAL&WEBHistorianInformationPortalLogHistoricalDataReportMONITORCIMPLICITYDevelopmentGlobalViewHMIDisplayREPAIRSTATIONWorkflowClientDisplayRepairProcessDATABASESQLServer2005DatabaseforProductiondata2期ok.indd572014-2-1423:09:1558AUTOMATIONPANORAMA2014.2Column专栏图2系统监控服务器监控画面报表及信息系统服务器（如图3所示）采用GEReal-timeInformationPortal软件作为生产管理信息的实时门户，提供基于web的访问方式，提供丰富的图表库，通过组态的方式将所需的功能拖拽到界面上，能发布各种类型的图形、报表，内置计算公式。图3报表及信息系统服务器生产管理及工作流服务器（如图4所示）采用GEPlantApplicationServer基于S95的工厂MES管理软件，提供工厂建模、产品建模、谱系追踪、生产追踪、质量管理、效率管理等一些列模块化功能。采用GEWorkflow标准工作流软件，采用电子SOP，强制各个角色的人员按照标准的工作流程进行管理操作便于系统自动记录，人员自动响应。现代制造图4生产管理及工作流服务器采用统一的数据库存储业务数据及历史数据，完成数据备份以及查询的工作。3　发动机ETS系统应用图5装配管理系统描述装配线系统由柯马（COMAU）总包生产线设备，如图5所示，由GE负责设计实施ETS系统，主要功能包括：生产监控、发动机跟踪、装配防错、质量管理、SPC、质量追溯、关键零部件管理、设备效率、停机管理以及返修管理，客户端通过Web方式能访问到全部监控界面及信息界面，通过GE的报表工具提供了丰富的报表功能。系统目前已经通过测试运行，取得了良好的运行效果和客户满意度。2期ok.indd582014-2-1423:09:26发动机装配MES解决方案在国内某知名汽车企业的应用作者：王振华作者单位：通用电气智能设备上海有限公司刊名：自动化博览英文刊名：AutomationPanorama年，卷(期)：2014(2)本文链接：