質(zhì)量·產(chǎn)能·設(shè)備綜合診斷管理系統(tǒng)
——過(guò)程可視系統(tǒng)

★賀毅，鄧榮龍（廣州明珞汽車裝備有限公司，廣東 廣州 510530）

★應(yīng)成，薛吉（上海電器科學(xué)研究院，上海 200063）

質(zhì)量·產(chǎn)能·設(shè)備綜合診斷管理系統(tǒng)
——過(guò)程可視系統(tǒng)

★賀毅，鄧榮龍（廣州明珞汽車裝備有限公司，廣東 廣州 510530）

對(duì)生產(chǎn)線體的產(chǎn)品質(zhì)量，線體產(chǎn)能和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)一管理，綜合診斷；能有效監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，預(yù)報(bào)線體故障，監(jiān)控工位/線體節(jié)拍平衡，提升線體運(yùn)行OEE；智能管理備品備件，減少呆滯庫(kù)存；與工廠MES，ERP系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)線體智能化生產(chǎn)。

PVS；故障預(yù)報(bào)；產(chǎn)能提升；設(shè)備監(jiān)控；質(zhì)量監(jiān)控

1 項(xiàng)目背景

在生產(chǎn)力和生產(chǎn)資料越來(lái)越發(fā)達(dá)的今天，設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中承擔(dān)著越來(lái)越重要的角色。如何將設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)好，使其生產(chǎn)能力完全發(fā)揮出來(lái)，傳統(tǒng)的方法是培養(yǎng)屬于自己公司的維護(hù)保養(yǎng)團(tuán)隊(duì)，二十四小時(shí)不間斷巡查，保養(yǎng)設(shè)備。這種方式不但浪費(fèi)大量稀缺的技術(shù)人力資源，而且對(duì)于公司來(lái)說(shuō)，技術(shù)人才的短缺與流失，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)得不到有效傳承等因素都值得生產(chǎn)管理者長(zhǎng)期去思考。

2 PVS原理簡(jiǎn)介

類似于人類的心電圖診斷技術(shù)，通過(guò)儀器檢測(cè)出我們的心電圖，醫(yī)生根據(jù)我們心電圖的趨勢(shì)及變化能有效判斷出身體各器官部件是否健康，是否正常，是否有發(fā)生病變的風(fēng)險(xiǎn)，以及在將來(lái)如何更好地保養(yǎng)和使用我們的身體。同樣的道理，我們的設(shè)備和生產(chǎn)線也存在一個(gè)固有的機(jī)器心電圖。通過(guò)對(duì)這個(gè)機(jī)器心電圖的準(zhǔn)確檢測(cè)及實(shí)時(shí)解讀，可以判斷出我們的設(shè)備以及生產(chǎn)線各個(gè)設(shè)計(jì)功能是否正常運(yùn)行，是否存在停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，某些特殊執(zhí)行功能件（如氣缸、電機(jī)、傳感器等）是否需要及時(shí)更換。PVS就是這樣一種對(duì)機(jī)器設(shè)備和生產(chǎn)線的心電圖檢測(cè)及診斷技術(shù)。PVS使得機(jī)器設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的每一個(gè)動(dòng)作和事件都可視化。輸出準(zhǔn)確的機(jī)器心電圖。這個(gè)機(jī)器心電圖能夠展現(xiàn)給我們實(shí)時(shí)的動(dòng)作信息，告訴我們?cè)鯓尤p少無(wú)計(jì)劃停機(jī)和節(jié)約節(jié)拍，從而達(dá)到增加產(chǎn)能，減少浪費(fèi)的目的。

圖1 PVS原理

3 PVS系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

PVS是一款全新理念的設(shè)備維護(hù)管理工具。它從統(tǒng)計(jì)的角度實(shí)時(shí)告訴我們此刻哪里有問(wèn)題？哪里將會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題？生產(chǎn)線隱藏的產(chǎn)能在哪里？

圖2 PVS創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 基于工藝的設(shè)備管理，

將工藝樹巧妙地植入到系統(tǒng)中，允許用戶從工藝的角度觀察設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，出現(xiàn)故障或潛在問(wèn)題時(shí)能有效產(chǎn)生預(yù)警，確保生產(chǎn)線長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

圖3 PVS工藝顯示界面

3.2 與PLC同步的掃描周期[1]

通過(guò)專利技術(shù)的使用，我們系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的周期保持與PLC同步，確保系統(tǒng)能捕捉到任何細(xì)微的變化。

圖4 故障預(yù)警原理

3.3 自動(dòng)生成PLC程序

系統(tǒng)能自動(dòng)生成PLC程序包，通過(guò)與原有程序的合并，能方便快速地導(dǎo)入系統(tǒng)，大幅度縮減導(dǎo)入周期。

圖5 PLC程序自動(dòng)生成

3.4 完善的報(bào)表系統(tǒng)

支持用戶自主編輯的報(bào)表開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，可以根據(jù)客戶不同的需求創(chuàng)建不同的報(bào)表模板。

圖6 報(bào)表樣例

4 使用案例及效果分析

下面以某汽車主機(jī)廠側(cè)圍線為例分析線體在系統(tǒng)使用后能給我們帶來(lái)的效果。

4.1 線體LAYOUT

側(cè)圍線分為左右各5個(gè)工位，以下的分析以左側(cè)圍為例。

圖7 線體LAYOUT

4.2 工位節(jié)拍總覽

從五個(gè)工位的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出：各個(gè)工位的最小節(jié)拍值是理想的，也就是規(guī)劃初期比較好，但是節(jié)拍平均值較高且離散，說(shuō)明設(shè)備穩(wěn)定性不夠。

圖8 工位節(jié)拍總覽

4.3 人工上件工位分析[2]

我們抽取出其中一個(gè)人工上件工位進(jìn)行分析，從圖9中可以看出：該工位的理想完成節(jié)拍是≤18s，但是，可能由于我們操作員工未經(jīng)過(guò)培訓(xùn)或操作不熟練，導(dǎo)致整個(gè)平均節(jié)拍為22s。

圖9 上件工位統(tǒng)計(jì)

4.4 機(jī)器人抓放件分析

抽取其中一臺(tái)機(jī)器人的抓放件動(dòng)作時(shí)長(zhǎng)分析，如圖10所示。

圖10 機(jī)器人工位統(tǒng)計(jì)

4.5 氣缸的不同步性分析

同一組氣缸的打開(kāi)時(shí)長(zhǎng)相差0.5s。

圖11 氣缸組動(dòng)作一覽

4.6 優(yōu)化結(jié)論評(píng)估

在不增加任何硬件的情況下，整線Cycle預(yù)計(jì)可以由原來(lái)的172.46s，提升到149.76s，提升比率為13%，通過(guò)適當(dāng)?shù)挠布黾樱A(yù)計(jì)整線節(jié)拍提升空間可達(dá)111.17s，提升比例為35%。

圖12 優(yōu)化評(píng)估一覽

5 系統(tǒng)應(yīng)用總結(jié)

傳統(tǒng)的HMI采用的是事后報(bào)警系統(tǒng)，也就是只有當(dāng)故障發(fā)生了之后，才能發(fā)現(xiàn)并指導(dǎo)維護(hù)人員現(xiàn)場(chǎng)處理。這樣帶來(lái)的弊端很明顯：（1）故障發(fā)生了意味著停機(jī)，帶來(lái)直接的產(chǎn)能浪費(fèi)；（2）設(shè)備、線體是否運(yùn)行在健康狀態(tài)，無(wú)從知曉；（3）設(shè)備、線體產(chǎn)能是否充分發(fā)揮，有沒(méi)有提升的可能性，無(wú)法判斷；（4）設(shè)備、線體各工位是否平衡，無(wú)法判斷。

PVS系統(tǒng)的導(dǎo)入，以上問(wèn)題都迎刃而解：（1）故障預(yù)報(bào)功能，有效避免非計(jì)劃停機(jī)；（2）設(shè)備、線體健康診斷，能使其延長(zhǎng)使用壽命；（3）各工位線體平衡性分析，判斷，能有效提升線體當(dāng)前產(chǎn)能并預(yù)測(cè)線體產(chǎn)能提升空間。

[1] David Wang, Daisy Red, Ivan Nausley. Automation management system and method. US 8843221 B2, 2014，9.

[2] 賀毅. 基于Microsoft VB和PLC的工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)[J]. 可編程控制器與工廠自動(dòng)化, 2011, ( 8 ) ： 1 - 4.

Quality · Capacity · Equipment Integrated Diagnostics and Management System——Process Visibility System (PVS)

Integrated diagnostics and management of quality, capacity, equipment operating status in production line can effectively monitor product quality, pre-alarm of production line breakdown, monitor JPH balance of station and line and promote equipment OEE in production line. Moreover, they can also contribute to intelligent management of spare parts and reduction of inactive stocks. In this way, this system can build seamless connections with factory MES and ERP systems, making intelligent production line come true.

PVS; Pre-alarm; Capacity promotion; Equipment monitoring; Quality monitoring

The Synchronous Instruction Based on PLC

★應(yīng)成，薛吉（上海電器科學(xué)研究院，上海 200063）

B

1003-0492(2017)01-0100-03

TP273

賀毅（1980-），男，湖南益陽(yáng)人，中級(jí)工程師，碩士，現(xiàn)就職于廣州明珞汽車裝備有限公司，主要研究方向自動(dòng)化控制與系統(tǒng)集成。