涂裝車間的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)

滿靜，宋衍國

（1.一汽-大眾汽車有限公司規(guī)劃部涂裝規(guī)劃科，吉林 長春 130011；2.機(jī)械工業(yè)第九設(shè)計研究院有限公司，吉林 長春 130011）

前言

涂裝車間生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對全車間生產(chǎn)過程監(jiān)控，是保證涂裝車間正常有序生產(chǎn)的重要手段。該系統(tǒng)可以對車身流進(jìn)行控制、實時收集生產(chǎn)信息形成報表、實時顯示報警信息，為車間更好的制定生產(chǎn)計劃提供了重要支撐。生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)主要分為兩部分，即現(xiàn)場操作目視化系統(tǒng)和Andon系統(tǒng)。

1 現(xiàn)場操作目視化系統(tǒng)

在涂裝車間各個生產(chǎn)區(qū)域布置了各種功能的目視化電腦，包括工藝設(shè)備、機(jī)器人以及機(jī)械化設(shè)備。不同電腦提供不同的操作功能，在正常生產(chǎn)過程中起到監(jiān)控工藝參數(shù)調(diào)整生產(chǎn)以及根據(jù)儲備信息調(diào)整生產(chǎn)等功能。當(dāng)某一個區(qū)域機(jī)械化設(shè)備出現(xiàn)問題時，可以通過目視化操作系統(tǒng)進(jìn)行手動操作，保證不影響正常生產(chǎn)。下面將介紹目前兩個廣泛用于制作目視化的軟件系統(tǒng)。

1.1 以Intouch為基礎(chǔ)的目視化系統(tǒng)

自上世紀(jì)90年代起，Intouch作為主要的目視化界面載體，得到了各大涂裝車間的廣泛應(yīng)用，具有操作簡單、引領(lǐng)市場的創(chuàng)新科技、無與倫比的投資保護(hù)性、出眾的圖形效果、一流的通訊連接、業(yè)內(nèi)最好的技術(shù)支持等。備受贊譽(yù)的InTouch 軟件是一項開放的、可擴(kuò)展的監(jiān)控 HMI 和SCADA解決方案，獲得最大績效、提高靈活性、降低成本和風(fēng)險并保障安全性。

關(guān)鍵優(yōu)勢：

1）真正經(jīng)典的易用性，幫助開發(fā)員與操作員提高生產(chǎn)力；

2）無與倫比的設(shè)備集成性，以及與每一設(shè)備和系統(tǒng)無縫連接的性能；

3）卓越的圖表視覺表現(xiàn)力以及操作互動性，可確保在正確的時間向正確的人發(fā)送正確的信息；

4）可創(chuàng)建有關(guān)程序遷移至最新版本的無與倫比的歷史記錄，以保護(hù)您在人機(jī)界面應(yīng)用工程上的投資；

5）兼容性大，可以支持獨立公司開發(fā)的各種軟件。

在涂裝車間，目前機(jī)器人的目視化仍采用 Intouch進(jìn)行目視化開發(fā)。

1.2 以EMES為基礎(chǔ)的目視化系統(tǒng)

EMES是一種以網(wǎng)頁為基礎(chǔ)的目視化系統(tǒng)，也是當(dāng)今社會發(fā)展的一種必然趨勢。EMES NG系統(tǒng)是德國艾森曼公司目前主推的一個目視化系統(tǒng)。它具有如下功能：

1）數(shù)據(jù)呈現(xiàn)：工藝過程值圖表（過程值、設(shè)定-實際值對比等）；歷史數(shù)據(jù)查詢；維護(hù)（最多錯誤清單、停臺分析）；

2）數(shù)據(jù)歸檔：輸入數(shù)值；設(shè)備狀態(tài)（錯誤、操作模式）；工藝流程反饋；

3）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：目標(biāo)值；訂單數(shù)據(jù)；工藝流程；

4）數(shù)據(jù)支持：KPI評估；

深度研討分析（通過對主要問題不同層級的分析進(jìn)行指導(dǎo)）；歷史評估（趨勢）。

EMES控制配置如下（參見圖1）：

圖1 EMES控制配置圖

EMES服務(wù)器系統(tǒng)與之前的服務(wù)器系統(tǒng)相比硬件有所減少，利用虛擬系統(tǒng)VM Vare實現(xiàn)了通訊服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)域名服務(wù)器以及病毒服務(wù)器的功能。在設(shè)備維護(hù)上更方便。

5）優(yōu)點：

a專門的畫面設(shè)計軟件，采用統(tǒng)一的模塊，畫面統(tǒng)一性好；

b鏈接變量更方便；

c畫面修改快捷，只需在某一個 PC畫面上進(jìn)行修改更新，其他所有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電腦畫面均自動更新；

d可在移動端進(jìn)行查看。

6）缺點：

a畫面比較單一，缺少美觀性；

b受網(wǎng)絡(luò)因素影響較大；

c如果某一臺設(shè)備畫面修改出現(xiàn)問題，會影響其他所有目視化電腦。

下面以涂裝車間前處理工藝為例，介紹一下EMES目視化系統(tǒng)對生產(chǎn)監(jiān)控的作用。

下圖2所示為前處理區(qū)域目視化概覽，從中我們可以看到共分為11個區(qū)域，需要有溫度要求的區(qū)域會有設(shè)定溫度及實時溫度顯示在界面上，供生產(chǎn)人員判斷條件是否滿足生產(chǎn)。其他與前處理工藝相關(guān)的設(shè)備也會顯示在目視化界面上，例如熱交換器、軸封水等。點開每個設(shè)備，還會有詳細(xì)信息顯示（圖3）。正常情況下，界面上圖標(biāo)應(yīng)顯示為綠色，表示設(shè)備正常運行在自動狀態(tài)下；當(dāng)出現(xiàn)黃色圖標(biāo)時，表示該設(shè)備目前處于手動狀態(tài)；當(dāng)出現(xiàn)紅色圖標(biāo)時，表示該設(shè)備出現(xiàn)報警或錯誤，用于提醒生產(chǎn)、維修人員進(jìn)行查看。

圖2 前處理區(qū)域概覽圖

圖3 前處理工藝細(xì)節(jié)圖

在每臺目視化電腦上，我們可以看到整個車間的布局圖（圖4），用于整體監(jiān)控全車間的設(shè)備狀態(tài)，有利于我們第一時間發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，減少了停臺時間。

綜上，現(xiàn)場操作目視化系統(tǒng)與涂裝車間的正常生產(chǎn)是分不開的，它為生產(chǎn)人員、管理人員以及維修人員提供了清晰明了的故障文本、生產(chǎn)狀態(tài)，讓人們可以更好的配合生產(chǎn)。

圖4 車間概覽圖

2 Andon系統(tǒng)

Andon系統(tǒng)主要包含以下部件：拉索、指示燈、開關(guān)以及顯示器。Andon系統(tǒng)的目標(biāo)是改善生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)質(zhì)量。相應(yīng)的信息報告以及其它信號都可以在不同的Andon顯示板（監(jiān)視器）上看到。監(jiān)視器分為三種：生產(chǎn)線上有 LCD監(jiān)視器（46寸）和LED燈；車間主通道有LCD-大屏幕（70寸）；涂裝車間管理層、所有中控室電腦和內(nèi)網(wǎng)用戶的分析及顯示界面。

2.1 拉索、指示燈、開關(guān)

每個工作節(jié)拍（1節(jié)拍=滿線生產(chǎn)時相鄰兩車中心間距）要在拉索的側(cè)面（藍(lán)色）安裝一個拉繩開關(guān)，拉索的拉手高度大約為1.87m，距工位中心線在大約2.00m的地方安裝此開關(guān)，在每個工位兩側(cè)安裝黃色報警指示燈（如圖5所示）。拉索的主要作用是用來判斷發(fā)生質(zhì)量問題的工位位置以及停臺時間。

圖5 安全拉繩示意圖

2.2 生產(chǎn)線界面

當(dāng)某一工位拉下拉索時，指示燈閃爍，發(fā)生警報，該節(jié)拍結(jié)束時，生產(chǎn)線停止，同時在顯示屏上顯示報警信息（如圖6所示），顯示屏喇叭播放相應(yīng)音樂。

綠色=正常

黃色=質(zhì)量警報拉響（節(jié)拍結(jié)束停止）

紅色=該工段已處于節(jié)拍結(jié)尾（固定位置）

如果發(fā)生某種狀況，表示該狀況的標(biāo)志（如急停，機(jī)器人故障等）會在相應(yīng)區(qū)域顯示，每個故障的標(biāo)志都是不同的。

圖6 Andon生產(chǎn)線界面

圖6是生產(chǎn)線Andon顯示板，從節(jié)拍1到8，節(jié)拍1該工段已處于節(jié)拍結(jié)尾，節(jié)拍2質(zhì)量警報報警狀態(tài)，均要求呼叫小組長。如果一個節(jié)拍上有多個信號等待顯示，顯示屏?xí)磧?yōu)先級原則進(jìn)行顯示：1.急停；2.機(jī)器人故障；3.開關(guān)；中間部分顯示每個班次計劃產(chǎn)量（Shift TG）, 計劃產(chǎn)量根據(jù)當(dāng)時的規(guī)劃制定，還有當(dāng)前實際產(chǎn)量（Actual）和以百分比表示的生產(chǎn)線利用率（OPR）；在產(chǎn)量的左右兩側(cè)顯示該工段前、后生產(chǎn)線上車輛緩存數(shù)量信息，該工段工人可以根據(jù)該信息進(jìn)行隨時的工作調(diào)整。例如該工段工人發(fā)現(xiàn)后儲備區(qū)車輛數(shù)量過多，則在該工段的工人則會暫時停止生產(chǎn)，直至后儲備區(qū)域滿足正常的生產(chǎn)儲備需求；產(chǎn)量信息下方顯示每個節(jié)拍剩余的節(jié)拍時間，綠色區(qū)域從左到右逐漸變小，當(dāng)剩余節(jié)拍時間為20%時，綠色變?yōu)辄S色，剩余的節(jié)拍時間會另外在旁邊的顯示框中用數(shù)字表示出來。即使節(jié)拍長短不同，節(jié)拍顯示欄也會在第一個節(jié)拍時被激活；最下方顯示的是計劃加班時間以及實際手動調(diào)整的加班時間。

2.3 工位界面

當(dāng)工位出現(xiàn)報警后，畫面會跳轉(zhuǎn)到該工位界面（圖7），顯示5秒鐘。之后又返回到生產(chǎn)線界面。當(dāng)一個信息報告未被處理，這一跳轉(zhuǎn)過程會一直重復(fù)。界面顯示時間（跳到工位界面和返回到生產(chǎn)線界面）可以通過用戶保護(hù)界面自由設(shè)定參數(shù)。下圖展示的是節(jié)拍1和節(jié)拍2出現(xiàn)質(zhì)量警報，要求呼喚小組長。如有其它狀況發(fā)生（如急停，開關(guān)等），此處會顯示相應(yīng)標(biāo)志。

圖7 Andon工位界面

2.4 概覽圖

在車間通道、中控室或管理人員辦公室區(qū)域設(shè)置的大屏幕會顯示車間整體概覽信息，包括各個區(qū)域車身數(shù)據(jù)（圖8），讀寫站概覽圖（圖9）以及整個車間的生產(chǎn)信息概覽（圖10）。相關(guān)人員根據(jù)監(jiān)控的這些數(shù)據(jù)進(jìn)行該班次、下班次的生產(chǎn)計劃調(diào)整，對安排生產(chǎn)有重要意義。

圖8 工廠車身概覽圖

圖9 讀寫站概覽

圖10 生產(chǎn)概覽

2.5 信息傳遞方案

在涂裝車間中控室內(nèi)部，有一個Andon服務(wù)器，用于與現(xiàn)場PLC進(jìn)行實時通訊并收集數(shù)據(jù)，同時將我們選擇的有效信息顯示在Andon顯示屏上?，F(xiàn)場輸送功能塊與Andon系統(tǒng)有相應(yīng)接口，所需要的所有信息會通過該功能模塊進(jìn)行傳輸，如現(xiàn)場拉繩的工位、拉繩時間等等。

這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以作為質(zhì)量監(jiān)控的一個標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)某一個工位頻繁的出現(xiàn)拉繩情況，則相應(yīng)負(fù)責(zé)人需要重點關(guān)注該工位，確定出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因，減少后續(xù)工序返修時間，提高車身質(zhì)量。

圖11 信息傳遞概覽圖

3 結(jié)語

一個涂裝車間的良好運營離不了生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，而一個好的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)可以為車間正常生產(chǎn)提供詳細(xì)的信息支持。隨著時代的發(fā)展進(jìn)步，生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)也會不斷的優(yōu)化，相應(yīng)的信息也會不斷詳盡，為生產(chǎn)、維修和管理人員更好的制定生產(chǎn)計劃、監(jiān)控生產(chǎn)提供良好的輔助。