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MES和Andon系统在汽车制造行业的应用

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28
Nov
2018
  汽车行业的制造执行系统是汽车制造业中信息交换的核心,特别是现在对汽车的质量要求的不断提高,已经汽车产业的强制召回制度的实施,对于汽车整车厂商实施制造执行系统是必须的。但是现在多数厂商在实施制造执行系统时,往往将制造执行系统中的各个部分分开,形成一些信息的断层或信息不能更好的利用。另一种模式是有的车厂在实施系统时,只是从一个方面去考虑,在企业内部根据不同的需求部署不同的系统,不断有新的需求,不断上新的系统,造成企业内有很多的系统,又为系统之间的交互实施很多的接口。应该来说,目前整车制造厂商的制造执行系统的需求相对其它行业还是比较清晰的,因此对于整车制造企业来说,在规划制造执行系统时,应该要从长远的需求以及企业发展对于新的信息需求上考虑。
 
  整车制造执行系统从功能需求上来划分,大致有排程及序列化,自动车辆识别,物料及物流管理,质量管理,安灯系统,缓冲区管理, 制造防错,制造指导,和ERP及PLM,CRM 等的集成等,在以下的章节中,我们分别阐述制造执行系统必须包含的功能的每个部分。
 

  1.动态生产排程及序列化系统

 
  在整车制造执行系统中,根据不同车厂的生产模式,其排程点的选择及排程的方式也不相同。目前多数车厂的生产模式都是采用的是主动(拉动模式)和被动(推动模式)结合的模式。在这种模式下,冲压车间及车身车间的生产订单是由高级排程系统根据和分销商的多级计划协调会生成的客户需求(预测),到滚动的生产计划,生成周生产计划,到确认的日生产计划。通常ERP系统的确定之前的生产计划主要是用于周期较长的物料或一些通用的物料的采购做指导。下载到生产执行系统的订单一般都是确定的订单。生产执行系统首先需要将ERP的订单转化为生产执行系统的执行工单,也就是生成一车一单的模式。这种过程一般是在生产执行的后台来进行自动操作的。在生产执行系统的实施过程中还需要考虑到ERP下载的生产订单是否可以被修改,或删除,这是由企业的业务操作流程及模式所决定的。
 
  从将来的发展趋势来说,整车的生产方式将趋向于客户的销售订单拉动的模式进行生产, 在这种模式下能最大程度减少整车的库存,物料的库存等,从而降低整车的制造成本。在越来越多的客户化的订单的趋势下,按照客户订单的拉动模式更符合这种生产的需求。但是这种拉动模式的生产对于信息的交互要求更实时化,更准确。
 
  在从车身车间开始的生产工单,都是一车一单的模式,在生产排程系统中,需要更多的考虑到生产工单的调整,这种调整可能是车辆生产过程中设备的需要,资源的需要,或是质量稳地等等。生产执行系统中必须具备可以对这种例外能进行调整的功能。这种调整要求是所见及所得的,因为生产的计划如果改变,会影响到相应的其他的各个流程。
 
  车辆序列化是在车辆生产过程中在不同车间精确跟踪车辆的生产序列,以及在生产过程中进行生产防错的一种方式。例如在总装生产线上,上线之前,车辆经序列化后,每辆车都有了装配序列号,在子线上线时,通过校验车辆的装配序列次序避免系统跟踪的车辆和实际车辆的位置不同。车辆的序列化对于车辆的防错以及正确的生产线物料的需求拉动十分重要。随着整车厂的物料的管理精细化程度越来越高,以及整车生产的个性化程度及混线程度越来越高,越来越多的物料采用JIS(按序拉动物料)的模式供应物料。对于采用JIS供应的物料,正确的序列是制造防错的一种方式。
 

  2. 自动车辆识别系统

 
  在整车制造执行系统中,车辆识别是跟踪车辆的一种手段,通过识别车辆,匹配车辆的特征参数,BOM等。在不同的车厂,不同的车间,车辆识别的方式不同,采用何种识别方式取决于投资成本和管理模式。车辆识别系统包含车辆的识别,车辆的跟踪,车辆序列的维护,及车辆特征数据的匹配等,另外车辆识别系统还为其他的子系统提供车辆序列信息。另外车辆的识别是和车间控制系统,如传送链控制系统紧密联系的,以正确跟踪车辆的生产序列。车辆自动识别系统作为制造执行系统 的重要组成部分, 主要功能将包括以下几方面:
 
  ·监视车体在重要区域的移动,并根据生产计划、向控制缓冲线的设备发出命令,决定车体的下一步加工路径;
 
  ·同时通过一系列的自动化和信息设备,自动的对车身进行识别,同时对车身在各个不同工艺段间的操作信息进行存储, 以方便形成唯一车身的生产信息档案。
 
  ·自动车辆识别系统将与工厂内的生产计划系统或ERP系统, 安灯系统, 质量管理系统进行后台数据共享和互传, 同时也和各车间内的自动化信息层网络进行通讯, 从而通过此系统可有效的解决生产过程中的各种瓶颈, 为相关各部门提供全面的生产信息服务,最终形成企业生产制造执行系统操作平台。
 
  自动车辆识别系统所涉及范围将包括从: 装焊车间上线;装焊车间内;白车身存储区上线;白车身存储区下线;涂装车间内;颜色车身存储上线;颜色车身存储出口;装配上线到装配结束的整个工艺过程。其中需要监视车体移动的重要区域包括:装焊车间;装焊涂装之间缓冲区;涂装车间;涂装与装配之间的缓冲区,装配车间的整个工艺过程。
 
  车辆的识别模式一般有两种主要模式,也是目前在应用比较广泛的两种模式。
 

  A. RFID模式

 
  RFID模式,采用的是无限射频技术,一般采用RFID模式的自动识别系统的设备包含RFID读/写器和RFID标签两部分。
 
  利用无线载码体设备实现车体的跟踪与监控在汽车制造过程中是当前比较流行的技术趋势。它的主要工作原理是在车身上或吊具和滑撬上贴附可读写信息的载码体, 在生产线相关的重要位置设置载码体读写头, 由制造执行系统来控制这些读写头来读写这些信息, 同条码识别设备所组成的跟踪系统相比较, 在技术实现和工程施工上有如下相同之处:
 
  ·它们具有相同的网络控制结构
 
  ·载码体读写头与条码识别设备安装位置基本相同
 
  ·后台应用软件基本相似
 
  同时由于载码体设备上的数据即可读又可写, 系统开发与实施相对简单,由其是在涂装车间载码体使用和维护起来更加简单方便。一般来说利用无线载码体技术来实现车体跟踪时, 在载码体安装位置上区分主要有两种方式:
 
  (1)载码体随车身走, 在装焊车间车身上线时, 通过特制的紧固件, 载码体直接安装在车身上用以记载车身的相关信息,一直到总装车间车身下线为止。装配工将载码体卸下, 交还装焊车间循环反复使用。采用这种方式可以在从焊装到总装下线采用同一种载码体进行跟踪,在不同的生产线,写入不同的车体特征数据。其特点是在需要操作工装卸载码体。随着载码体的成本越来越低,将来的趋势是将载码体留在车辆内,并在车辆下线或是出厂时,将车辆的一些特征数据写入载码体,相当于是车辆永久的一个芯。有利于车辆的识别以及维修等。
 
  (2)载码体随滑撬/吊具走,在装焊车间车身上线时, 载码体先不进行安装, 而是仍利用条码设备来实现车身的跟踪, 而在涂装和总装车间内, 载码体被安装在滑撬或吊具上, RFID读写头通过读写吊具或滑撬上的信息来实现车身识别与跟踪,由于涂装车间的特殊性,也有的只是在涂装车间使用RFID的识别技术。
 

  B.条码识别模式

 
  采用条码跟踪的模式是比较传统的一种方式,由于其成本低,而且比较容易操作,对于自动化系统的要求比较低,因此是多数厂商使用的一种识别方式。采用条码识别的模式,一般需要有制造车单打印部分,条码扫描及防错部分。制造车单的打印一般采用标准的激光打印机,格式一般包含车身号码的条码,制造序列号的条码,以及重要制造内容的列表,如总装线通常会列出重要部件及不同的部件及安装工位等信息。以下是一个制造行车单的例子。
 
  一般在生产线的首工位,或重要生产工位(需要确认车身号码的)都需要扫描行车单的车身号码,通过车声号码确认其制造序列,并判断其序列是否正确。通过车身号码,可以获得车身的特性数据,车身的特性数据可以用来指导设备操作,确认物料等。
 
  通常在整车制造厂的自动车辆识别系统采用的是两种模式相结合的方式,既能节约整体投资水平,又能达到车辆识别的目的。一般在涂装车间采用RFID的识别模式,其他车间采用条码识别的模式。主要是由于涂装车间的环境及操作需要采用非接触式。并且在涂装车间采用RFID时,必须考虑到载码体的高温,耐腐蚀的工业等级问题。
 
  上面介绍了车辆识别的两种模式,事实上要达到车辆的自动识别,需要和车间生产线的控制系统相结合,实现生产车辆的序列构建及自动更新。例如在总装车间通常是在生产线的首工位扫描车辆的条码,自动车辆识别系统自动根据生产线的移动,自动生成车辆的生产序列。一般集成传送链的控制系统,通过传送链系统的节拍更新信号自动更新制造执行系统的车辆序列,保持和实际的序列一致,通过集成传送链的编码器信号,可以具体了解车辆移动到的位置,通过光眼信号,可以判断载架上是否有车辆。当自动识别系统在判断序列有异常时,根据异常的级别,将会发布一个即时或固定位置停车信号给传送链。
 
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