高精度槍及其數據采集系統生產優化

徐堅

（上汽大眾汽車有限公司儀征分公司，江蘇 揚州 211400）

【摘 要】高精度槍數據采集系統的使用，保證了擰緊數據的穩定性和安全性，并且也實現了部分手工扳手所很難保證的例如擰緊角度之類的要求，相比扭力扳手可謂是一個大的飛躍。然而在使用的過程中，依然會遇到一些問題亟待解決，如特殊頭使用壽命短、數據報警不及時等。通過采取優化措施，減少設備損耗，降低故障率，減少備件采購費用，實現將本增效。

【關鍵詞】高精度槍；數據采集；特殊頭；螺栓等級；優化

一、背景介紹

高精度槍及其數據采集系統，現代化工廠的亮點工程，擁有優于其他系統的明顯優點。高精度槍的使用，在很大程度上保證了擰緊數據的穩定性和安全性，并且也實現了部分手工扳手所很難保證的例如擰緊角度之類的要求，相比扭力扳手可謂是一個大的飛躍。

數據采集系統，分為控制與數據采集兩個部分，控制部分由西門子PLC實現，穩定性強，受外部的影響因素較小；采集部分由上位機采集軟件實現。將數據采集與控制嚴格分開，各自不會影響各自的工作。PLC控制部分與數據采集部分都是基于XML2.1開發的標準軟件，通訊快捷而且協議開放性好。通過采用VW XML 2.1 版本作為采集數據協議，將螺栓數據采集并依據PMON協議上傳給FIS（生產信息）系統，為車輛數據的查詢和追蹤提供準確可靠的數據來源。

然而在運行過程中，仍然會出現一些問題，比如備件費用過高、備件損耗過快、故障不能被及時發現等。

二、解決優化方案

（一）特殊頭備件優化

高精度槍特殊頭，應用于前后門外螺栓的擰緊。特殊頭以其精密的齒輪結構，將扭矩精確傳輸至控制器。但現場的情況：實際扭矩無限接近于特殊頭本身所承受的最大扭矩。特殊頭的設計承受扭矩為50NM，而實際有10%的擰緊數據已達到50NM，另有60%的數據在48NM左右。這也就意味著，特殊頭長期處于滿負荷運行的狀態。在長期高強度工作下，這樣的弊端更是顯露無疑。特殊頭的使用壽命大大縮短，官方宣稱的50萬次的擰緊次數，實際應用下來也只有10萬次左右，壽命減少近80%，這是一個非常駭人的數據。

隨著使用壽命的大幅減少，備件采購的數量大大上升，備件費用自然也是大幅提升。由于該備件的采購周期較長，最短也有8個月，這也意味著單次采購的數量相對較多。為了降低備件費用，同時保證生產，必須對特殊頭加以優化。

主要有以下兩種方案：

方案一：重新設計特殊頭的強度，使其能承受更大的扭矩，延長使用壽命。經過現場觀察和咨詢供應商，發現目前特殊頭的寬度剛好與車門和車身之間的空間相匹配。如果要加大承受的扭矩，就必須加寬特殊頭的寬度，但會與車門和車身干涉。所以該方案無法實現。

方案二：針對特殊頭損壞的部位做備件，不必全部更換。經過現場的觀察以及拆卸，發現特殊頭損壞的部位主要集中在套筒部位，如圖所示。該套筒由于長期處于滿負荷運作，出現了開裂甚至斷裂的現象。經過測試，發現只需更換套筒，特殊頭就就可以繼續使用。

這樣，原本特殊頭的備件就由一個套筒來替代。一個特殊頭的市價在3.5萬元左右，而一個套筒只有約0.29萬元。每一次更換就節約了3.5-0.29=3.21萬元。

推算至整個車間一年的用量：

年產36萬輛車，每輛車有8顆螺栓需要用特殊頭來擰，即一共擰36萬*8=288萬次

而一個特殊頭的實際使用壽命為10萬次，則所需的備件數量為288萬/10萬=29個

即一年可節約3.21萬元*29=93萬元

（二）支架結構優化

每一個工位的高精度槍少則3把，多則5把，均勻分布在工位的兩側，擺放槍的是白色的尼龍塊。在某一段時間內，報修的槍有一個共同的問題，就是槍的使能按鈕損壞。

一開始認為工人操作野蠻，將按鈕按壞。但是經過現場觀察，發現擺放高精度槍的尼龍塊剛好壓在的半節開關上，使得每次放槍時，開關都會受到撞擊。久而久之，開關就失靈損壞。發現問題后，我們便將尼龍塊的位置做了一下改動。將尼龍塊稍稍向外移動，既避開了開關的位置，又不影響工人的正常動作。

通過這樣一個改動，高精度槍開關壞的次數明顯降低。

改動前3個月總計損壞6次，平均每月2次。而改動后6個月總計損壞1次平局每月0.16次。故障率明顯降低。每把開關損壞的槍維修費用為3000元，優化后比優化前節約了（2*12-0.16*12）*3000≈66000元

（三）數據報警以及打包工位

目前使用的高精度槍控制系統，分為控制與數據采集兩個部分，控制部分由西門子PLC實現，穩定性強，受外部的影響因素較小；數據采集部分由上位機采集軟件實現。將數據采集與控制嚴格分開，不會影響各自的工作。

螺栓數據最終要上傳給Fis（生產信息）系統。在報交線的末尾處，設有質保的EQS系統，該系統主要用來查看每一輛報交車的螺栓是否合格。而EQS數據的獲得，是要通過Fis系統下發數據的。如果螺栓數據沒有上傳給Fis，那么質保的EQS將會接收不到螺栓數據。根據規定，沒有經過質保EQS確定的車是不能夠報交的。不能報交的車就只能下線，這對于分鐘工廠來說，絕對是一個很大的損失。

針對這一問題，我們主要從以下兩個方面入手。

1）加裝報警燈，可以提前知曉本地的數據沒有上傳給Fis系統。

報警燈主要檢測以下信息：

①數據報文格式有誤，FIS回復AD0005

②dbo.Tbl_ScrewPacket螺栓數據表中數據包累計未發送的數據包條數大于60條（即五輛車）時，則燈亮。可能數據通訊異常。

③dbo.Tbl_PacketVIN_Last打包車輛表中累計未打包的車輛數大于10輛，則燈亮。可能打包程序異常或被關閉，抑或是打包時間過長，造成打包車輛數據累積。

2）針對導致數據沒有上傳成功的問題，制定快速響應的方案解決問題。從裝配線輸出到報交線共有62個工位，如果這62個工位車輛的數據都沒有上傳成功，則需重新上傳。由于原服務器的上傳程序只從最新打的數據開始上傳，之前打的螺栓依然排隊等待，無法上傳，影響報交。為了將這些排隊的數據優先上傳，在返修工位處新增了一個打包點，工人通過掃描條碼，將排隊等待的數據優先上傳，保證報交正常。

通過改動，故障維修時間明顯減少。故障發生頻次由平均每周兩次減為兩周一次；故障時間也由平均每周43min將為每周2min。

三、效益成果總結

（一）故障率降低

通過對設備的改造，如高精度槍支架的改造，減少了設備發生故障的頻次，使得設備本身性能得到提高。

（二）維修時間減少

報警燈的制作以及打包優先功能的實現，使得維修時間減少，設備開動率穩步提升。

（三）備件費用降低

通過設備的改進，如特殊頭備件優化，高精度槍支架優化，使得備件費用大大降低。