文/顏正釗·神龍汽車有限公司技術(shù)中心

沖壓生產(chǎn)管理系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

文/顏正釗·神龍汽車有限公司技術(shù)中心

本文描述了神龍三廠沖壓線是如何在一廠的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)形成了新版本的生產(chǎn)管理系統(tǒng)的。文章從課題的背景、管理系統(tǒng)的用戶需求等角度出發(fā)，詳細(xì)描述了各功能模塊的結(jié)構(gòu)、用途。

神龍公司的第三工廠于2010年開始進(jìn)行規(guī)劃前的研究，2011年開始工廠投資，2012年進(jìn)入設(shè)備安裝階段，2013年正式投產(chǎn)。根據(jù)公司的規(guī)劃，三廠引入PSA新一號(hào)平臺(tái)，主要生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型轎車。一期規(guī)劃在44輛份/小時(shí)。

由于是生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型的車，在生產(chǎn)過(guò)程中必須嚴(yán)格實(shí)行精益化生產(chǎn)，減少各項(xiàng)浪費(fèi)。其中生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程的精益化是首先要做到的。為了配合該項(xiàng)工作，生產(chǎn)線生產(chǎn)管理系統(tǒng)被提到相當(dāng)?shù)母叨葋?lái)對(duì)待。因此在神龍三廠建設(shè)初期，工程技術(shù)人員及生產(chǎn)管理人員就為生產(chǎn)管理系統(tǒng)的改進(jìn)改善花費(fèi)了大量時(shí)間。

當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)沖壓生產(chǎn)線上的生產(chǎn)管理系統(tǒng)形形色色，各廠家要求達(dá)到的目的也不一樣。有些廠家的生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)是供應(yīng)商自帶的，投產(chǎn)后沒有很好的應(yīng)用，因此也沒有深入的研究。所以在生產(chǎn)管理、信息系統(tǒng)上，具體的實(shí)施方法、功能模塊設(shè)置上也各有優(yōu)缺點(diǎn)。神龍公司在生產(chǎn)管理和信息系統(tǒng)的應(yīng)用上，也是從無(wú)到有，從有到好。

神龍公司的各沖壓生產(chǎn)線都有生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，這可以幫助技術(shù)人員分析各零件生產(chǎn)的節(jié)拍、效率、換模時(shí)間、調(diào)整時(shí)間等，找出可以優(yōu)化的地方。但這也存在一些問(wèn)題，例如：沒有生產(chǎn)呼叫系統(tǒng)，生產(chǎn)線出了問(wèn)題后靠對(duì)講機(jī)和電話呼叫維修人員到場(chǎng)，沒有呼叫、等待及維修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間記錄；維修人員到達(dá)不及時(shí)，沒有體現(xiàn)停線如救火的緊張狀態(tài)；辦公室和維修陣地沒有生產(chǎn)線運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示，管理人員及技術(shù)人員對(duì)生產(chǎn)線停線不能夠及時(shí)關(guān)注。久而久之，員工包括維修人員對(duì)停線狀態(tài)就比較麻木了。

為了傳承生產(chǎn)線已有的好的功能，改進(jìn)不足之處，需要對(duì)生產(chǎn)線的生產(chǎn)管理系統(tǒng)作深入系統(tǒng)地研究，找出解決方案并實(shí)施。

用戶需求

為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)搜集分析、找出可以改善提高的生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)這樣的目的，同時(shí)也需要讓生產(chǎn)線減少停機(jī)時(shí)間，并且在一旦發(fā)生停機(jī)的狀態(tài)，相關(guān)人員需要迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。所以，項(xiàng)目組組織自動(dòng)化操作員、設(shè)備維修人員、模具維修人員、工藝人員討論各自的功能需求、希望的數(shù)據(jù)等，形成了功能矩陣圖。具體如下：

功能需求

⑴實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)過(guò)程中各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)，使現(xiàn)場(chǎng)每一個(gè)人都能夠隨時(shí)看到?jīng)_壓生產(chǎn)信息（計(jì)劃、分鐘節(jié)拍、小時(shí)節(jié)拍、換模時(shí)間、目標(biāo)完成情況等）。這是以前生產(chǎn)線已有的功能，使用效果較好，所以保留。

⑵記錄生產(chǎn)過(guò)程中事件(如設(shè)備故障、機(jī)器人故障、模具故障、質(zhì)量停機(jī)等），自動(dòng)生成各類統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表格（如效率損失、生產(chǎn)計(jì)劃執(zhí)行完成率等），便于技術(shù)部門分析改善生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題，從而促進(jìn)設(shè)備綜合利用率的提高。該功能為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的改進(jìn)提供了強(qiáng)有力的依據(jù)，保留該功能。

⑶實(shí)時(shí)傳送生產(chǎn)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到管理人員工作區(qū)域，便于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程迅速干預(yù)（新增），主要目的是讓管理人員和技術(shù)人員在辦公場(chǎng)所能發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常，從而迅速干預(yù)。

⑷呼叫功能（新增），主要目的是形成停線時(shí)的快速反應(yīng)。在生產(chǎn)線停線時(shí)，要求機(jī)電維修人員或模具維修人員快速到達(dá)、快速解決。

管理需求

⑴實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)結(jié)果目視化管理（需對(duì)原來(lái)的系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)）。需要在信息顯示屏上加入一些較為重要的信息，如顯示下一個(gè)生產(chǎn)的零件，以便操作人員及時(shí)準(zhǔn)備板料、容器；生產(chǎn)線停線用紅色大字顯示停線信息，讓操作人員在生產(chǎn)區(qū)域的任何地方都能及時(shí)知道；等等。

⑵縮短快速反應(yīng)時(shí)間，提高工作效率（這是新的管理思路），ANDON系統(tǒng)能夠?qū)⒐收系木唧w位置及操作人員預(yù)判的故障原因迅速準(zhǔn)確地傳遞到相關(guān)人員的位置，并能記錄故障發(fā)出時(shí)間、維修人員到達(dá)時(shí)間、故障解決時(shí)間、完成時(shí)間等等。

用戶需求可以用圖1來(lái)表示。

功能模塊

為了達(dá)到用戶的需求，實(shí)現(xiàn)上述功能分析的目的，對(duì)各種需求進(jìn)行了模塊化的分解，并確定了各功能模塊的實(shí)現(xiàn)方法，具體如下：

ANDON生產(chǎn)呼叫系統(tǒng)（新增）

ANDON呼叫系統(tǒng)包含1臺(tái)PLC和7臺(tái)ANDON呼叫顯示設(shè)備.ANDON系統(tǒng)在設(shè)計(jì)選型時(shí)需遵循沖壓車間設(shè)備的整體電氣框架，建議參照下列框架進(jìn)行設(shè)計(jì)：控制系統(tǒng)基于SIEMENS公司的PROFINET架構(gòu)，采用ET200S子站就近布置各監(jiān)控點(diǎn)。ANDON呼叫系統(tǒng)如圖2所示。

圖1 用戶需求圖

出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員通過(guò)呼叫系統(tǒng)呼叫維修人員。呼叫系統(tǒng)具備計(jì)時(shí)功能，分別顯示維修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)以及處理故障時(shí)間。模具維修、機(jī)電維修區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)有三盞燈，分別對(duì)應(yīng)沖壓A線、沖壓B線及開卷線。每條線一臺(tái)（共三臺(tái)）ANDON控制及顯示設(shè)備，包含人機(jī)界面、按鈕、三色燈柱和蜂鳴器，按鈕應(yīng)該包含維修、模修、故障、抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)和生產(chǎn)恢復(fù)5個(gè)不同色按鈕，蜂鳴器音樂可設(shè)置，音量可調(diào)節(jié)。維修班長(zhǎng)工作室及維修陣地各需要一臺(tái)ANDON顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備僅顯示各自部分的信息，包含人機(jī)界面和蜂鳴器；綜合辦公室也需要一臺(tái)ANDON顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備需要顯示維修和模修的所有信息。

數(shù)據(jù)采集及處理模塊（圖3）

數(shù)據(jù)采集程序：通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的OPC協(xié)議，實(shí)時(shí)采集各條生產(chǎn)線PLC的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)處理程序：把數(shù)據(jù)采集程序采集到的PLC數(shù)據(jù)，分類存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

設(shè)備監(jiān)控模塊（圖4）

設(shè)備監(jiān)控模塊包括沖壓車間整體的設(shè)備監(jiān)控，監(jiān)控畫面可以逐層進(jìn)入（車間總覽→生產(chǎn)線→設(shè)備），顯示當(dāng)前每條生產(chǎn)線的生產(chǎn)信息、網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，并能夠滾動(dòng)顯示最新的故障報(bào)警信息，用戶需要對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行確認(rèn)和消除。針對(duì)設(shè)備不能準(zhǔn)確報(bào)出的故障，用戶需要選擇并填寫詳細(xì)故障分類及原因。

信息顯示屏（圖5）

根據(jù)用戶導(dǎo)入的生產(chǎn)計(jì)劃，目視板上顯示計(jì)劃信息，以及下個(gè)零件的生產(chǎn)準(zhǔn)備信息；根據(jù)設(shè)備上傳的實(shí)際產(chǎn)量信息，顯示實(shí)際生產(chǎn)信息與目標(biāo)之間的差異；顯示當(dāng)前沖壓節(jié)拍、效率等指標(biāo)，以及是否需要延點(diǎn)補(bǔ)產(chǎn)和當(dāng)班崗位人數(shù)；動(dòng)態(tài)顯示生產(chǎn)線停機(jī)部位及停線時(shí)間。

圖2 ANDON呼叫系統(tǒng)示意圖

圖3 數(shù)據(jù)采集及處理模塊示意圖

圖4 生產(chǎn)及設(shè)備監(jiān)控模塊圖

圖5 信息顯示屏

生產(chǎn)管理模式

該模塊包括工作日歷設(shè)置和生產(chǎn)計(jì)劃導(dǎo)入及調(diào)整模塊，還有停機(jī)類別錄入的按鍵盒。生產(chǎn)計(jì)劃為用戶提前錄入的信息，允許用戶修改。生產(chǎn)線非設(shè)備故障引起的停線時(shí)，需要操作工通過(guò)按鍵輸入停機(jī)類別，才能再次啟動(dòng)生產(chǎn)線。圖6為生產(chǎn)管理模式下的頁(yè)面截圖。

停機(jī)類別包含：⑴設(shè)備停機(jī)：自動(dòng)化類電氣類（包含清洗機(jī)）、自動(dòng)化類機(jī)械類（包含清洗機(jī)）、壓力機(jī)電氣類、壓力機(jī)機(jī)械類。⑵模具停機(jī)：模具故障、清廢料、拉毛、掉鋅。⑶自動(dòng)化調(diào)整：吸盤調(diào)整、機(jī)器人點(diǎn)位調(diào)整。⑷物流停機(jī)：等待板料、等待容器、檢查板料、更換托盤。⑸材料停機(jī)：板料臟、板料劃傷、板料積瘤、零件檢查、板料積油。⑹質(zhì)量停機(jī)：首件檢查、零件抽檢、擦模。⑺更換批次：上批次最后一個(gè)零件出來(lái)和下批次第一個(gè)零件出來(lái)。⑻管理停機(jī)：系統(tǒng)默認(rèn)的停機(jī)原因，如果操作工不進(jìn)行選擇，則默認(rèn)為管理停機(jī)。

圖6 生產(chǎn)管理頁(yè)面截圖

圖7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)查詢圖例

數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)及報(bào)表模塊（延時(shí)推進(jìn)）

該模塊主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)功能，并生成相關(guān)生產(chǎn)報(bào)表。形成的查詢及報(bào)表清單主要有：⑴生產(chǎn)日?qǐng)?bào)：反映各條生產(chǎn)線當(dāng)天生產(chǎn)信息；⑵周報(bào)：統(tǒng)計(jì)各條生產(chǎn)線本周內(nèi)生產(chǎn)信息；⑶月報(bào)：跟蹤各條生產(chǎn)線當(dāng)月信息（小時(shí)產(chǎn)量/換模時(shí)間/效率等指標(biāo)完成情況、以及效率損失統(tǒng)計(jì)）。圖7所示為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)查詢圖例。

系統(tǒng)管理模塊

該模塊主要包含用戶及權(quán)限管理和系統(tǒng)日志管理。系統(tǒng)日志包含，用戶日志、關(guān)鍵操作日志、系統(tǒng)通信日志等多種詳細(xì)日志記錄與查詢。

為了向以上功能模塊提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)（生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)零件數(shù)、生產(chǎn)節(jié)拍、小時(shí)產(chǎn)量等等）及各類信息（停線的種類、排產(chǎn)等等），生產(chǎn)線需要在整線控制柜內(nèi)的PLC機(jī)架上增加一個(gè)CP通訊模塊。信息通過(guò)CP模塊的交換，傳到機(jī)房的數(shù)據(jù)庫(kù)通訊服務(wù)器上，系統(tǒng)的通訊服務(wù)器與生產(chǎn)線的PLC和生產(chǎn)呼叫系統(tǒng)的PLC直接通訊，采集設(shè)備數(shù)據(jù)。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是，可以通過(guò)神龍公司的內(nèi)網(wǎng)閱讀生產(chǎn)數(shù)據(jù)及相關(guān)信息。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐和理論分析研究，使得神龍的生產(chǎn)管理系統(tǒng)得以更加完善，技術(shù)更加成熟。同時(shí)，該項(xiàng)目中的自我開發(fā)設(shè)計(jì)部分的大膽嘗試，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，也向同行展示了成功的范例，提供可以查詢借鑒的經(jīng)驗(yàn)，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。