GE FANUC工業網絡系統在奇瑞發動機二廠中的應用

　　奇瑞汽車有限公司成立于1997年，由安徽省及蕪湖市五個投資公司共同投資興建的國有大型股份制企業，坐落在水陸空交通條件非常便利的國家級開發區――蕪湖經濟技術開發區。公司于1997年3月18日正式破土動工，至2003年3月，已全部完成一期至二期投資建設，占地面積130多萬平方米，總投資41.52億，現已經形成年產40萬臺發動機和30萬輛整車的生產能力。三、四期工程正在建設中，預計四期工程都完成后，奇瑞的產能將達到100萬輛。轎車廠、發動機廠生產設備均達到并超過世界先進水平。

　　其中奇瑞發動機二廠產品技術、生產線設備主要由國外成套引進，主要由德國Cross-Huller、Heller、Gerhing、Junker、Mauser 等世界一流廠家提供，采用Hommel和Marposs量儀和檢具，裝配線設備由意大利Comau公司提供。對于總計有100多套CNC和PLC設備的發動機二廠來說，一套功能完善的工業網絡系統對于提高整個工廠運營的需求也就呼之欲出了，在此基礎上，GE Fanuc承接了發動機二廠工業網絡系統的整體實施工作。

　　奇瑞發動機二廠的工業網絡系統覆蓋了缸體、框架、缸蓋，連桿，曲軸，凸輪軸等六條加工線以及連接裝試線的生產監控系統，GE Fanuc所承接的工業網絡系統項目包括需求分析、詳細設計、系統開發、設備采購、機柜制造、現場安裝、系統調試、項目培訓和文檔開發。

　　GE Fanuc實施的工業網絡系統是建立在GE Fanuc 的Proficy 軟件模塊和歷經考驗的控制技術基礎上的，該系統具有一個分布式的客戶機/服務器體系結構。網絡中的不同服務器節點不需要額外的配置或編程、就可以共享數據信息。從用戶的角度來看，整個系統（包括網絡、服務器節點和終端）是一個虛擬的完整系統。系統結構如下圖所示：

　　工業網絡系統硬件上采用兩層網絡結構，頂層的企業&數據庫服務器采用TCP/IP以太網將各生產線的數據采集站、操作員站、LED 顯示板相連，并同時與整個車間和辦公以太網進行連接，使所有支持以太網接口的終端構筑在同一平臺上，保證數據傳輸的通暢性。第二層通過生產線的數據采集站也采用TCP/IP以太網向下連接各生產線上的CNC、PLC和檢測設備。

　　· 企業&數據庫服務器位于中央控制室，負責存儲從各生產線上采集的數據，以及設備監控畫面的開發，報表開發及質量監控。

　　· 線端數據采集站，負責采集并管理各生產線的生產和報警信息。在六條生產線上均設置線端數據采集站。

　　· 維修計算機用來對企業&數據庫服務器上開發的畫面進行瀏覽，為維修工作人員提供參考數據。

2 系統數據流

　　工業網絡系統軟件平臺基于Microsoft Windows 2003/2000操作系統，采用GE Fanuc的Proficy HMI / SCADA – CIMPLICITY軟件，以完成采集現場設備層的數據的任務，并將這些信息通過SQL 2000數據庫進行存取，用以進行數據處理和報表查詢。系統數據流如下圖所示：

3 系統網絡設計

　　奇瑞發動機二廠主要生產和裝配發動機部件，生產廠房為單層結構，因此布線系統主要包括廠房內連接每個生產工藝節點的環形光纖骨干，廠房內從每個生產工藝節點到最終工控設備之間的超五類屏蔽雙絞線。GE Fanuc采用的設計思路和網絡結構完全依據上述要求，力爭使系統配置更具超前性，并且更加合理和經濟。

　　奇瑞發動機二廠工業網絡主要為獨立的生產工業網絡，主要提供各生產設備的通訊連接，其應用特點是通訊量有限，但是可靠性要求比較高，同時網絡設備的安裝環境和工作環境相對較差，工作溫度范圍大，電磁干擾強。因此，對網絡設備的要求與普通的網絡設備不同。

　　工業網絡的整個布線系統只提供數字通訊，網絡連接為100 Mbps，端口采用標準8芯RJ45插口，采用超五類插座用于百兆數據傳輸連接。車間骨干網絡采用光纖環形拓撲結構，使用HIRSCHMANN 的RS2 工業交換機，形成完整的HIRER-RING 拓撲結構。車間設備的分支網絡采用Allied Telesis 交換機組成，這些網絡交換機分布在發動機車間各生產線，機床設備中的CNC和PLC通過雙絞線連接到附近的交換機。

4 工業網絡系統功能介紹

　　工業網絡系統從功能上講，包含了以下六大功能：

　　· 設備聯網

　　· 生產線和設備監控

　　· 產量記數

　　· OEE和停機時間統計

　　· SPC管理

　　· 統計分析報表

　　4.1 生產線設備的聯網

　　奇瑞發動機二廠的生產設備中由于控制設備的品牌較多，控制接口協議也不統一，并且有一些非標控制器設備（如測量設備），而且生產線設備的聯網對于系統的成功關系重大，針對這一現狀，GE Fanuc在系統中就不同的設備采用了不同的通訊方式與OEM設備進行通訊。設備種類包括：

　　· MAZAK CNC設備

　　· FANUC CNC設備

　　· SIEMENS CNC設備

　　· SIEMENS PLC設備

　　· SPC測量裝置

　　4.2 生產線和設備監控

　　實現圖形化的方式，動態顯示車間內流水線及工位的生產狀態、生產信息，為現場操作員提供及時信息。操作員可以通過下一級畫面（機加工或分裝線的區域）查看更詳細的信息，動態顯示操作/設備的狀態，如運行或故障，堵塞或待料，高于或低于設定循環時間等。

　　4.3 生產線產量記數

　　實現以生產小時為單位的產量計數以及該班次的目標累計產量。通過顏色動畫顯示產量與目標的差異（超過目標產量為綠色，低于目標產量為紅色）。顯示該班次當前累計產量，目標產量及預測到該班次結束時的產量曲線。可以提供三個班次的產量趨勢圖。

　　4.4 生產線OEE和停機時間統計

　　實現每條機加工線或者分裝線各區域的設備的OEE顯示，顯示方式通過表格或棒狀圖。實現每條機加工線或者分裝線各區域的以生產小時為單位的總停機時間（以分鐘為單位）以及發生停機的次數。顯示每條機加工線或者分裝線各區域的% UPTIME。

　　4.5 SPC分析

　　實現加工線上的測量裝置的SPC分析，例如用來檢測發動機零部件的加工精度等。系統采用文件交換的格式從測量裝置定時或不定時獲取數據。

　　4.6 報表

　　針對奇瑞的需求，系統提供以下幾類報表：

　　· 報警報表

　　 報警詳細報表

　　 報警匯總報表

　　 前 N 個報警按時間

　　 前 N 個報警按次數

　　· 產量報表

　　 日產量報表

　　 月產量報表

　　 時間報表

　　 日時間報表

　　 月時間報表

　　· OEE報表

5 工業網絡系統特點

　　GE Fanuc針對奇瑞發動機二廠實施的工業網絡系統具有以下幾個特點：

　　· 系統平臺的統一：采用GE Fanuc 統一的系統平臺Proficy，包括數據通訊，人機界面，數據庫，MES應用及面向Web的應用。

　　· 系統平臺的開放：所有軟件均為開放平臺，無須特別定制和開發。且接口均為標準接口。

　　· 系統平臺的標準化：基于標準架構ISA95的系統平臺，系統構架的靈活。滿足將來系統的擴展。

　　· 系統方案的成熟：GE Fanuc針對發動機車間的需求所開發出的成熟的解決方案。

6 實施結果

　　通過工業網絡系統的成功實施，能夠提高奇瑞發動機對車間設備的管理能力，獲得大量的有助于提升產品質量的有效數據，從而助力奇瑞實現發動機的澎湃動力。以下是客戶從項目中所獲得的部分收益：

　　· 監視生產過程參數和對每個生產出的發動機的統計

　　· 生產參數和統計在很短的時間內即可獲得

　　· 可獲取基于近實時的精確的生產信息

　　· 工廠的管理經理可見看到實時的系統停機以及哪種型號的發動機生產了多少

　　· 生產信息可獲得的位置：

　　 在生產線的末端

　　 在生產線的任意站點

　　 實現停機時間跟蹤和效率