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汽车装配过程中SPS系统的应用

2020-07-06 268 上传者：管理员

摘要：汽车工业是一个巨大而复杂的系统工程,其中的捡料与零件安装工程,是汽车工业至关重要的一环,一辆汽车的品质是否检验合格,能否出厂走向市场,都与这一环节密不可分。进行SPS技术在汽车工业成本管控中的应用的全面研究,希望为汽车工业生产工作的全面开展奠定稳定的基础。

关键词：
SPS技术
应用
成本管理
汽车工业
汽车装配系统
管控
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汽车制造是一个巨大而复杂的系统工程，其中的捡料与零件安装工程，是汽车工业至关重要的一个环节，一辆汽车的品质是否检验合格，能否出厂走向市场，都与这一环节密不可分。然而，在个性化的时代，人们对汽车的要求也是个性化的，这就要求一条生产线上，要能够生产出不同的汽车类型,但是，汽车的型号越多、规格越多，而这也就意味着汽车零部件的种类越复杂、越繁复。在今天的汽车总装线上，都有一个庞大的混线车型的零部件储存库，承载着不同规格的零部件——通过总装线，它们将变成多种类型、多种规格的汽车。如何将海量、不同规格的零部件进行高效、准确的分拣和集配，就成为一项新的课题。

1、传统的集配方式

传统的集配方式，主要依靠人工分拣：在装配过程中，工人往往需要手持预先设计、打印好的装配单据，严格按照当前产品型号对应的规格，对零部件进行分拣、采集、安装。整个过程需要安装工人高度集中精力，不能有丝毫懈怠。如果一旦切换产品型号，捡料师傅需要对新产品的集配方式进行全方位的了解、学习，熟悉新产品需要的各种零部件规格。在一段时间内，如果产品型号相对固定，装配工人会拥有较高的熟练度，产品装配的出错率也会得到有效控制，但是，如果产品的柔性度较高，往往会出现不同的产品型号，这将导致装配工人必须迅速切换适应新的产品规格需求。而这将对装配工人提出很高的要求。在现实生产中，除了装配工人的认真装配，往往还需要安排一名经验丰富的工人，对分拣及后续的装配工程进行检验，以降低装配过程中出现的错误。但即便如此，人工分拣方式仍有1.3%的部件装配错误率。一旦检验发现这些装配错误的车辆，必须对车辆进行重新装配。

2、柔性制造的时代需求

传统的人工分拣方式虽然简单、直接，但其缺点也十分明显，那就是容易出错，具有较严重的质量缺陷隐患。这在柔性制造时代，又会加倍放大。综上所述，为适应柔性制造对汽车生产线的反应速度和适应性的要求，满足以消费者为导向、按需定产的总目标，构建错误发生率小、分拣准确度高的自动分拣系统，具有很强的现实意义。这种自动分拣系统，通过对特定车型所需的零部件按照装配逻辑进行编码，再以合适的方式提示装配工人进行分拣、装配，就可以实现车辆零部件的自动分拣。这不但将大大提高分拣的效率，还将极大地减少和降低错误率的发生。

3、某公司SPS系统

得益于互联网技术、自动化技术的推陈出新，某公司构建出了零部件分拣系统（SetPartsSystem，简称SPS），该系统最大的优点，是提前对零部件的分配和选择进行了预编程，安装工人不需要费心挑选零部件，而能将更多精力专注于安装工程。该SPS系统首批集成了300余种车型的零部件装配系统。其主要思路是：通过零部件货架上的信号灯，提示装配工人进行零部件分拣操作。这就让装配工人彻底告别了人眼识别、比照的工序。而且，由于系统背后是精确运行的自动化计算程序，准确率可达100%。该SPS系统的结构，由上位机、iSee软件系统、PLC亮灯提示系统、自动料架车、工业数据库、工业互联网共同构成。SPS系统作业流程图如图1。

图1 SPS系统作业流程图

3.1 工业数据库

首先，是工业数据库，这是存储生产数据的记忆库，所有的可生产车型、车型搭配数据，都储存于工业数据库之中。数据库中，主要储存了零件、料架、车种、部品特征等信息。同时，工业数据库，还会对生产操作进行记录，既记录上位机的信息发布，也记录现场人员的操作，从而实现指令下发与现场操作过程的可查询、可追述。该SPS系统，采用了DcsRdb数据库，该数据库具有稳定、小巧、易用、灵活等特征。根据生产需要，该项目数据库目前存储了300余种车型信息，但仍有很大的扩展空间，完全可以满足生产线数据扩展需求。

3.2 上位机系统

该SPS系统的上位机系统是名为PAGSet的应用软件，直接安装在PC机上，上位机系统是整个系统的控制关键，系统的逻辑开发、编码、数据交互，都是通过上位机来完成。鉴于上位机的重要性和关键性，在操作设定上，采取了分级权限设定：其中，拥有最高权限的系统管理员，他们不但能对系统的数据库地址、下发PLC的IP进行设定，与现场通讯约定数据交换的通讯协议。而且能够设定、修改生产线上的汽车型号，并从数据库中调取对应车型所需的零件、料架、车种、部品等信息。拥有普通权限的是普通操作人员，他们只有查看、执行、监控等权限。上位机在完成设定操作信息、调用数据库之后，即可下发SPS操作指令。上位机的系统设定，决定了SPS系统的全部工作流程和内容。

3.3 PLC亮灯提示系统与自动料架车

PLC现场控制系统，相当于SPS系统的眼睛和手臂，集成于现场规模庞大的零件料架之上,对现场的电子标签进行管理。PLC亮灯提示系统，主要接受来自上位机的操作指令。上位机通过车种选择，来确定现场料架的零件选取规格、选取量以及选取顺序。自动料架车是一种程控小车，当系统指令发出之后，自动料架会接受到进行零件承载的指令。接到指令后，自动料架车会按照上位机编订的逻辑，依次达到料架选取区域。在零件料架区，有专业的零件装配操作员，他会根据PLC亮灯提示，将对应的零部件放置到自动料架车上，从而完成一次零件选取和装配操作。操作完成后，自动料架车会自动走向下一个取料目标区。

3.4 iSee通讯软件

上位机与PLC现场设备的链接与通讯，主要依靠iSee软件系统。同时，该系统还是一套当前操作的监控系统，同时，部署于上位PC机和自动料架车之上，这就让操作员可以同时在上位机与现场对取料操作进行操作监控。此外，通过iSee软件的显示与亮灯系统的对比，便可轻易发现系统中可能出现的问题，从而联系相关人员迅速纠偏。

4、运行结果

该系统目前已经应用于该企业的集配生产线，平稳运行了1年左右。SPS上线之后，产品错误率减少到0，不但极大降低了分拣工人的工作强度，而且每年节省机会成本可达1000余万元。SPS系统与传统分拣模式效果对比一览表如表1。

表1 SPS系统与传统分拣模式效果对比一览表

5、结语

开展SPS技术在汽车工业成本管控中的应用的全面研究，明确SPS这一技术的整体应用优势，并且将这一应用效用全面发挥于汽车工业生产的开展进程中，能为汽车工业行业的全面发展提供巨大的推动力。

参考文献：

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