動力總成裝配線MES實施過程中關鍵問題控制策略

李婷 伊麗莉 唐磊

摘要：本文針對動力總成裝配線在實施MES過程中的幾種關鍵問題提出解決方案及控制策略，在此基礎上開發MES系統能是其更加適應動力總成生產線的運作需求。

關鍵詞：動力總成裝配線；MES；控制策略

引言

生產制造執行系統（簡稱MES）是一種實時、集成化的生產管理平臺，通過一個集成數據庫，及時下達生產計劃任務，跟蹤在制品，通過與生產線自動化設備的接口集成，實時監控生產狀態，采集關鍵質量數據，對品質進行控制，服務于廠內制造、物流及質量等。并可將該平臺數據匯聚到企業信息平臺，進行統一發布，及時提供各類報表和文檔，自動對管理人員、調度人員、生產人員等進行相關提示，為生產管理提供決策支持；利用該系統進行管理，可盡量避免人工管理的失誤和延遲性，從而實現高效率的生產自動化管理[1]。

在動力總成裝配線上需要對所有的質量數據進行采集、對所有的設備運行狀態進行監控，對設備的報警信息進行廣播，同時還存在著一些關鍵的工位需要MES的參與運行才能保證生產線的自動化和數據采集的完整性。同時對于防錯和返修等此類關鍵問題也需要MES提供相應的控制策略[2]。

本文結合某發動機公司實際在MES開發實施過程遇到的關鍵問題的解決方法進行總結分析，提出相應的控制策略。

1.數據采集控制

產品隊列跟蹤策略

由于裝配線部分工位沒有配備RFID讀寫頭，MES無法根據每個工位的電子標簽中的發動機號實現整個裝配線發動機隊列的完整再現，針對該問題，可通過以下方案解決該問題：

1）MES系統可將整條裝配線劃分為n個隊列跟蹤區域，每個裝配區域配置一個起始隊列跟蹤點和一個終止隊列跟蹤點（RFID控制點）。

2）當發動機經過第i個隊列跟蹤區域終止隊列控制點時刷新第i個和第i+1個隊列跟蹤區域，根據信號檢錯出對應的工位，并將獲得的工位、產品ID、產品狀體等寫入數據庫對應數據表中，更新裝配隊列序號，監控畫面中實時顯示出混流裝配線的生產狀態、在制品裝配隊列、在制品所處位置等信息。

3）發動機下線返修時，從相應的隊列跟蹤區域中提出當前發動機號即可。

取決前道工序的裝配工位數據采集方案

對于需要經過電子標簽向下一個工位傳送計算數據的工位，設備對于自治性要求非常高，不允許存在較多的數據傳輸環節。

1）對于工位的參數計算和工位測量等需要前道工位的計算參數，設備廠商一般選擇的傳遞方式是電子標簽，該類設備MES系統開放讀寫頭控制和線體控制，由設備廠商自行控制，避免傳輸過程中數據的誤傳導致選配和測量的不準。

2）對于完全依靠PC設備的工位，且其測量值直接判定發動機是否合格。托盤到位，MES發送發動機號給設備，設備將測量結果與發動機號綁定存入本地及MES系統，MES系統將結果反饋給線體后寫入電子標簽合格位，并將檢查值和發動機號綁定存儲，流經合格判定位可直接判定是否需要下線返修。

基于數據庫的采集方式

對于檢查數據較多的設備，如冷試設備、熱試設備等，MES系統PLC無法將檢測值全部保存到PLC中進行實時采集，因此可通過本地數據庫存儲解決該問題；

1）托盤到位，設備讀取托盤電子標簽發動機信息，并將驅動程序號選擇程序。

2）測量結束后，將設備檢查值與發動機ID號綁定存入設備數據庫中。

3）MES系統根據地質配置讀取設備數據庫服務器中檢測數據，并將已抓取的檢測數據進行標識，防止重復抓取。

基于PLC的質量數據采集

對于整機加油、泄漏量檢測等工位一次性檢查數據較小的工位，可以采用基于PLC的檢測數據實時采集方案。該方式需配置PLC檢測數據采集項配置工位檢測值參數為依據，應具備一次性全配置和基于配置參數的柔性組態，使用人員可以根據工藝需求選擇需要采集的質量數據，通過MES系統PLC與設備PLC的實時交互，最終完成基于PLC的質量數據采集，實現質量檢測數據實時采集。

設備應具備本地存儲數據庫，使用雙存儲，保證數據的安全性和完整性。

2.防錯及返修控制策略

擰緊機重復擰緊解決方案

由于發動機返修下線或者再上線后到達裝配自動操作工位時經常出現重復擰緊的現象，該問題直接導致發動機二次裝配，可通過MES防止該問題發生：

1）電子標簽中規劃擰緊機操作位，用以標識當前發動機在該工位已經進行了擰緊操作；

2）當發動機在擰緊工位操作結束后，MES系統根據擰緊所傳送的信息將當前發動機所對應的托盤電子標簽中的工位擰緊機操作狀態修改為1；

3）當發動機下線返修時，MES系統對當前發動機所對應的電子標簽中所有發動機數據進行轉移，返修合格上線時，MES系統根據員工手動輸入的發動機號，將當前返修發動機對應的電子標簽數據全部轉移到電子標簽中。

4）當返修發動機流經擰緊機工位，擰緊機判斷本工位是否已操作，如果為1，擰緊機停止并報警和提示，在手動模式下，人員可以進行操作，操作結束后也要寫入合格和操作完成到電子標簽中。

電動擰緊工具數據采集及防錯方案

相同套筒針對不同型號所要求的擰緊工藝不同時電動擰緊工具采集和放錯的難點，可通過在MES中設定機型與程序的對應關系，在上線時將相應工位的電動擰緊工具的程序號寫入到TAG，托盤到位后，線體將發動機ID和程序號發送給電功工具，電功工具擰緊結束后，將擰緊值和ID號綁定存儲到數據庫，MES到數據庫中取數據即可。

3.產品補號及補號上線策略

發動機在裝配過程中因為各種原因導致發動機需要重新上線進行二次拆卸裝配或者使用新件進行裝配，為了提高工作效率和不影響現有正在執行任務單執行情況，MES系統采用如下方案：

1）對于正在執行任務單的發動機需要重新補號上線，直接進行補號即可，MES系統可根據發動機序列最小號原則對已經補號的發動機進行操作。

2）對于不屬于正在執行任務單的發動機需要補號時，MES系統在缸體上線模塊提供“補號模式”操作功能，員工只需要一鍵切換界面，在“補號模式”下操作即可。

3）補號結束后，一鍵切換至“正常模式”MES系統根據發動機序列最小號原則對已經補號的發動機進行上線操作。

4）補號之前的數據將被保存至系統的歷史檔案庫。

售后機處理流程

發動機號是發動機裝配過程和出廠的唯一標識，售后機信息和發動機第一次裝配信息屬于重復，如何區分發動機售后機信息和發動機第一次裝配是關鍵所在。

1）售后機數據采集方案，從電子標簽中獲取發動機號和售后機標識，如果當前發動機是售后機，則將該售后機在不同工位的裝配過程數據用售后機標識位區分。

2）售后機關鍵件采集，如采用讀寫頭采集發動機號，如果為售后機，則將所裝配的關建軍號標識位售后機關鍵零部件；掃碼槍或手動錄入發動機號，MES系統需要判斷數據庫中同一個發動機號是否存在多條記錄，如果有多條，以序號最大原則判斷發動機號為售后機，并將所裝配的關鍵件標識為售后機關鍵零部件。

3）售后機質量數據采集，由于質量數據的采集方式采用同意發動機號不同狀態下的全部質量檢測數據全保存的方式，并使用新舊對檢測數據進行標識，系統提供同一發動機號檢測數據按最新數據和全部數據的顯示方式，具有較強柔性，方便查詢。

4.總結

本文結合實際的MES項目在動力總成裝配線上的實施過程中遇到數據采集控制問題、防錯控制問題、返修控制問題等進行總結分析并提出相應的解決方案，對后續的MES實施具有指導性建議。

參考文獻：

[1] 黃學文.制造執行系統（MES）的研究和應用[D].大連理工大學，2003.

[2] 蔡瀟雨.基于MES實時數據采集與控制系統的研究與設計[D].上海交通大學，2012.