安全氣囊生產追溯系統的設計與應用

朱興宇，趙銀花，宋 濤

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

（長春工業大學 應用技術學院，長春 130012）

0 引言

安全氣囊是消費者最關注的汽車零部件之一，也是衡量汽車安全系統的一個重要指標[1]。安全氣囊的生產首先要保證精確性，每一件產品都要達到設計要求，同時生產過程中產生的數據應具備可追溯性。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量問題，就需要查找氣囊組成部件的數據信息。通過檢查數據信息，可以發現不僅能夠發現氣囊質量問題的原因，還可以進一步確認，在哪個時間段、哪個班次、哪個生產批次也采用了這些有相同問題的安全氣囊，從而及時地通知汽車廠商，組織汽車召回，消除安全隱患。

安全氣囊生產過程中會產生大量數據，這些數據不僅用于生產統計和質量監控方面，同時還具備質量跟蹤的功能，因此必須要保證數據的準確性[2]；由于生產數據不能由人工記錄，所以數據只能由生產線工人簡單操作完成。目前安全氣囊零件供應商普遍采用的條碼技術為功能實現提供了可靠地保證。

本文依托某安全氣囊產品生產線，設計、開發了一套安全氣囊生產追溯系統。該系統針對安全氣囊生產工藝，完成生產管理、生產線監控[3]，自動記錄生產過程中產生的數據；利用條碼技術，來進行防錯、監控、實時分析和追蹤等。提高了生產效益和產品質量，大大地提高了客戶的滿意度。

1 系統架構

該安全氣囊生產線由6個工位組成，各工位工序如下：10工位，人工工位，將氣體發生器和發生器導氣片裝配到一起，發生器和氣袋進行預裝。20工位，氣袋折疊工位，由安全氣囊自動折袋裝置[4]，對氣袋進行折疊。30工位，擰緊工位，將六角法蘭螺母擰緊到發生器擋板的螺栓柱上。 40工位，壓罩蓋工位，由壓罩設備將氣袋放置到飾蓋中。50工位，檢測工位，將線束和裝配件進行組裝檢測。60工位，生產線控制工位，設置生產產品，生成產品計劃，監控生產過程，根據零件條碼生成總成條碼，生產追溯等。

系統架構設計方案如圖1所示。

圖1 系統架構設計方案

根據用戶需求，本系統選用三菱FX2N系列80MR型號和Q系列00UJ型號兩種PLC，10工位-50工位選用研華工控計算機，60工位選用研華工業服務器。計算機間使用局域網進行通訊，計算機與PLC之間使用RS-232進行通訊。

2 軟件系統功能

該系統的軟件系統分為生產工位上位機系統和服務器管理信息系統兩部分，其中工位上位機系統主要用來通過PLC控制生產設備動作和監控氣囊裝配生產過程；服務器用來生產信息設置、生產過程監控、產品追溯等。

2.1 上位機監控系統

本系統采用微軟Visual Studio 2008為系統開發工具，實現了上位機生產監控和生產數據采集。在針對系統中三菱系列PLC，以三菱MX組件為基礎，采用C#調用ACT控件提供的API函數庫，通過串口實現上位機與PLC之間的通信。

上位機工作流程如圖2所示。

圖2 上位機工作流程

首先操作工掃描工位所需零件條碼，上位機檢查零件條碼是否符合零件條碼規則，同時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備上進行裝配或進行檢測，其中ST10工位檢測氣體發生器重量，同時與廠家提供的該發生器進行比較；檢測合格，將發生器擋板壓裝到發生器上同時檢測壓裝力。ST20工位不產生檢測數據。ST30工位檢測擰緊過程中產生的扭矩、落座角等檢測數據。ST40工位不產生檢測數據。ST50工位檢測安全氣囊線束的絕緣電阻、短路電阻、工作電阻，檢測并記錄電阻數據。

每個工位裝配結束后，將裝配件放置到流轉臺上供下一工位使用。ST50電阻檢測工位檢測結束后，裝配件流轉到ST60服務器，操作工在掃描裝配件的零件條形碼，將根據該產品的條碼規則自動生成總成條碼。

2.2 服務器管理信息系統

服務器端功能分為5個主要模塊，功能框圖如圖3所示。

圖3 服務器端功能模塊

1）用戶管理

添加用戶：為系統添加人員，設定人員密碼及定義人員權限。

用戶權限管理：修改人員的角色和使用權限，系統角色主要分系統管理、生產管理、操作者、檢驗員等。

檢驗員密碼設定：設定生產線檢驗員密碼，當生產過程中產生報廢件時，檢驗員通過輸入密碼進行確認。

2）產品管理

新建總成產品功能：設定產品生產工藝，包括產品零件裝配順序，零部件使用數量，零部件條碼規則，設定檢驗數據的范圍。

總成產品管理：對生產線生產的產品信息進行維護。

條碼規則生成器：生成裝配件的總成條碼規則。裝配件組裝完成后，經檢驗員檢驗合格，掃描零部件條碼根據總成條碼規則將生成唯一的總成條碼。

電機參數設置：折疊工位和壓罩蓋工位使用的三菱的伺服電機，根據產品參數，管理員設定電機參數后，才能啟動生成。

圖4 總成條碼規則定義

3）生產管理

工位設置：設置各工位的IP地址。

生產計劃設置：選定生產線生產的產品，制定生產計劃。

抽檢規則設置：根據用戶需求，抽檢規則采用柔性化設置，允許用戶自定義抽檢規則。

4）生產監控

生產監控：監控生產產品的批次，完成數量，廢品數量，生產過程（包括裝配件在各工位流轉的裝配狀態，生產時間）。

終檢復掃：確保出廠的產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掃，如不通過則報錯提示。

補打條碼：允許具有“生產管理員”以上權限用戶，重新打印已經生成的總成條碼。

條碼放棄：允許具有“生產管理員”以上權限用戶，在操作員培訓過程中刪除各工位生成的裝配數據。

零件返修：在由某個單獨零件引起的裝配件報廢件情況下，在經檢驗員確認后，可以將其他可用零件在生產線內進行返修。未經返修的零件不允許出現在生產線上，由返修件裝配的產品，追溯報表中以特殊符號進行標記。

5）產品追溯

根據總成條碼查出該產品在各個生產環節的質量、設備、人員、時間、檢測結果、安全關鍵件編號等信息；根據缺陷產品或部件的條碼進行批次追溯，確定追溯查詢范圍；按總成碼追溯單個零部件，也可以通過單個零部件追溯總成件；根據單個零件條碼、零件批次、生產批次、總成條碼等條件進行追溯；生成追溯報表（包括批次、數量、產品代號、工藝參數、操作者以及總成相關零件信息）。數據報表可導出到Excel文件、PDF文件、WORD文件等格式。

圖6 產品追溯

3 結論

安全氣囊是一種汽車安全系統的產品，生產質量關系人的安全，加強在生產過程監控和產品的追溯，可以大大提高操作工人的生產熟練度和責任意識，能夠提供高安全氣囊的質量。

本文所開發的安全氣囊生產追溯系統已應用于某汽車安全系統有限公司，提高了企業生產現場管理的水平，具體表現在以下三個方面。

1）在線監控各個工位，及時反映工位生產進度，生產批次信息，批次生產進度狀況，改良生產措施，提高了企業生產執行管理水平。

2）具有一部分管理的能力，這就加強了管理層和控制層的聯系，消除了企業中存在的信息孤島，幫助企業降低生產成本，減少失誤，提高產品質量和產量，最終提高企業的運營效率，獲得最大的經濟效益。

3）利用條碼技術，可以準確地追溯到生產線任意產品和零件，對汽車安全生產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的研究[J],機械工程學報.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設計[J].自動化儀表.2008,(6):27-30.

[3] 陸劍峰,胡江林,朱志浩,劉宏威.汽車發動機多品種生產裝配線生產監控系統的開發與應用[J].制造業自動化.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折袋裝置的研制[J],制造業自動化.2013,35(1):110-113.