GE FANUC 9070PLC在上海通用汽車(chē)公司北盛QAS系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　上海通用汽車(chē)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)SGM）是由上海汽車(chē)工業(yè)（集團(tuán)）總公司和美國(guó)通用汽車(chē)公司共同出資組建的、迄今為止國(guó)內(nèi)最大的中美合資制造企業(yè)。作為轎車(chē)生產(chǎn)商和全面的銷(xiāo)售服務(wù)提供者，SGM始終致力于中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的振興和發(fā)展，并不斷為用戶(hù)提供體現(xiàn)世界先進(jìn)技術(shù)的高質(zhì)量產(chǎn)品和快捷高效的產(chǎn)品服務(wù)。繼生產(chǎn)和銷(xiāo)售別克GL、別克GLX、別克新世紀(jì)三款轎車(chē)之后，SGM又推出了與別克轎車(chē)共線(xiàn)生產(chǎn)的別克GL8公務(wù)商務(wù)旅行車(chē)、賽歐緊湊型轎車(chē)，其產(chǎn)品體現(xiàn)了當(dāng)今世界先進(jìn)技術(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。SGM不但引進(jìn)了國(guó)際上最先進(jìn)汽車(chē)制造工藝和設(shè)備，而且同時(shí)引進(jìn)了通用汽車(chē)公司先進(jìn)的管理方法。在國(guó)內(nèi)取得長(zhǎng)足發(fā)展的同時(shí)，SGM還積極拓展國(guó)際市場(chǎng)、開(kāi)展國(guó)際合作和參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，成功實(shí)現(xiàn)了別克GL10公務(wù)商務(wù)旅行車(chē)的出口，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)中高檔轎車(chē)出口首次真正的零的突破。

　　上海通用汽車(chē)有限公司的目標(biāo)就是：建立一套完整的、具有世界先進(jìn)水平的信息系統(tǒng)，將企業(yè)的物流、資金流和信息流統(tǒng)一起來(lái)進(jìn)行管理，對(duì)企業(yè)所擁有的人力、資金、材料、設(shè)備、生產(chǎn)技術(shù)、信息和時(shí)間等各項(xiàng)資源進(jìn)行綜合平衡和充分考慮，最大限度地利用企業(yè)的現(xiàn)有資源取得更大的經(jīng)濟(jì)效益，科學(xué)有效地管理企業(yè)人、財(cái)、物、產(chǎn)、供、銷(xiāo)等各項(xiàng)具體業(yè)務(wù)工作。并逐漸向電子商務(wù)方向發(fā)展。

　　SGM北盛是上海通用汽車(chē)公司在沈陽(yáng)的生產(chǎn)基地，此次項(xiàng)目的目的就是要在SGM沈陽(yáng)廠區(qū)的總裝、車(chē)身及油漆車(chē)間分別設(shè)計(jì)、制造和安裝一套QAS系統(tǒng)，以更好更好地支持上海通用汽車(chē)有限公司業(yè)務(wù)快速發(fā)展的要求。

　　QAS系統(tǒng)全稱(chēng)為質(zhì)量ANDON系統(tǒng)，是利用聲音和視覺(jué)顯示當(dāng)前生產(chǎn)線(xiàn)工作狀態(tài)的信息系統(tǒng)。它提醒與某個(gè)工位上所發(fā)生的問(wèn)題相關(guān)的組員，班組長(zhǎng)，維修人員和管理人員及時(shí)作出響應(yīng)。作為一種尋求幫助的工具。QAS具有請(qǐng)求幫助、防錯(cuò)和傳遞信息的功能。QAS系統(tǒng)的質(zhì)量管理功能支持同步生產(chǎn)的原則，即制造產(chǎn)品時(shí)采用在線(xiàn)維修的方法而不是采用制造完成后維修的方法。QAS的質(zhì)量管理功能讓每一個(gè)操作員有能力完成他們對(duì)制造產(chǎn)品的貢獻(xiàn)，防止質(zhì)量問(wèn)題傳到下一個(gè)工位。當(dāng)問(wèn)題在操作員的工位內(nèi)解決了，生產(chǎn)線(xiàn)重新運(yùn)行。

　　項(xiàng)目包括系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)，系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)，設(shè)備采購(gòu)，制造安裝和調(diào)試。項(xiàng)目也包括系統(tǒng)所需的所有網(wǎng)絡(luò)及總線(xiàn)電纜及其橋架、系統(tǒng)所需電源設(shè)施。對(duì)系統(tǒng)使用、維護(hù)和管理的培訓(xùn)以及遞交符合SGM系統(tǒng)開(kāi)發(fā)規(guī)范的整套項(xiàng)目文檔也是項(xiàng)目的一部分。

2 客戶(hù)需求

　　Andon，也稱(chēng)“暗燈”、“安燈”等，原為日語(yǔ)的音譯，日語(yǔ)的意思為“燈”、“燈籠”。我們現(xiàn)在的Andon系統(tǒng)不僅僅是“燈光”，而是一個(gè)聲光的、多重的、多媒體的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。它是一套專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)生產(chǎn)、裝配線(xiàn)設(shè)計(jì)的信息管理和控制系統(tǒng)，已經(jīng)成為汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)完整的一部分，系統(tǒng)能夠收集生產(chǎn)線(xiàn)上有關(guān)設(shè)備及質(zhì)量管理的信息，加以處理后，控制分布于車(chē)間各處的燈光和聲音報(bào)警系統(tǒng)。Andon系統(tǒng)現(xiàn)已成為汽車(chē)行業(yè)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。在汽車(chē)四大工藝車(chē)間中的總裝、車(chē)身（焊裝）、涂裝中廣泛被使用。

　　質(zhì)量ANDON系統(tǒng)支持在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下、同步制造產(chǎn)品的原理，即采用在生產(chǎn)過(guò)程中及時(shí)解決產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題，而不是在產(chǎn)品制造的最后質(zhì)檢工序中解決產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題。質(zhì)量ANDON系統(tǒng)提示每一個(gè)操作員在其工位上完成產(chǎn)品制造的正確工序，防止將制造中的過(guò)失傳遞到下一工序。

　　質(zhì)量ANDON系統(tǒng)由可編程控制器為核心，通過(guò)PROFIBUS和AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接分布在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)傳感器、拉桿信號(hào)、ANDON顯示板而構(gòu)成。

　　質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的功能簡(jiǎn)述如下：

　　· 在相應(yīng)的工位安裝拉桿/拉繩，操作員就近拉下拉桿/拉繩發(fā)出請(qǐng)求幫助信號(hào)

　　· 操作員請(qǐng)求幫助的的信息將顯示在車(chē)間特定區(qū)域的ANDON板上

　　· 對(duì)于每個(gè)工段播放特定的音樂(lè)，來(lái)提示本工段的幫助請(qǐng)求信息和其他質(zhì)量問(wèn)題

　　· 在車(chē)輛到達(dá)FPS之前，如果問(wèn)題還沒(méi)有解決，傳送鏈就會(huì)停在特定的位置。當(dāng)傳送鏈停下來(lái)的時(shí)候，播放“停線(xiàn)”音樂(lè)。車(chē)間可以選擇單一顏色或多種顏色的ANDON板。當(dāng)傳送鏈停下來(lái)的時(shí)候，單一顏色的ANDON板的某個(gè)區(qū)域會(huì)閃爍;而多色板則會(huì)變成紅色

　　· 生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)始工作之前（換班前，工間休息后，午飯后），系統(tǒng)會(huì)播放音樂(lè)一分鐘，提示車(chē)間的所有人員生產(chǎn)即將開(kāi)始

　　· 對(duì)于每一個(gè)拉桿/拉繩的I/O所對(duì)應(yīng)的ANDON板上的顯示位置和音樂(lè)曲調(diào)，系統(tǒng)提供柔性化的配置方法允許生產(chǎn)管理人員動(dòng)態(tài)完成配置

　　· 顯示各類(lèi)計(jì)數(shù)器，如目標(biāo)產(chǎn)量、實(shí)際產(chǎn)量、趨勢(shì)計(jì)數(shù)器和停機(jī)時(shí)間

　　生產(chǎn)線(xiàn)上的Andon系統(tǒng)，允許操作者在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題時(shí)得到幫助和支持，能夠用來(lái)幫助生產(chǎn)線(xiàn)上的工人在規(guī)定生產(chǎn)節(jié)拍內(nèi)、完成質(zhì)量可靠的汽車(chē)裝配任務(wù)。因此，Andon系統(tǒng)的主要功能就是完成生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量自動(dòng)化監(jiān)控。

3 解決方案

　　3.1 系統(tǒng)概述

　　我們?yōu)镾GM北盛每個(gè)車(chē)間設(shè)計(jì)的質(zhì)量ANDON系統(tǒng)都是相對(duì)獨(dú)立的，由以下四大部分組成：

　　1） 操作部分：在每個(gè)工位一般均設(shè)置有拉桿或按鈕盒，操作人員在需要時(shí)，通過(guò)它們發(fā)出信息，以便及時(shí)得到所希望的支持和幫助。

　　2） 顯示部分：為讓人們通過(guò)視覺(jué)了解發(fā)生的事件。一塊或幾塊Andon顯示牌能簡(jiǎn)單、直觀地反映事件信息。同時(shí)各工位的報(bào)警指示燈則表明了事件發(fā)生或有所需求之處的區(qū)域和具體位置。

　　3） 聲音部分：通過(guò)聲音或音樂(lè)，也可以了解到事件發(fā)生的大致地點(diǎn)、事件的類(lèi)型、性質(zhì)和該誰(shuí)去處理事件等信息。另外還可以播放上下班、休息等輔助信息。

　　4） 記錄部分：對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生的拉桿事件、設(shè)備事件、操作事件等進(jìn)行記錄，提供給管理人員作為分析、改進(jìn)、研究的依據(jù)。系統(tǒng)架構(gòu)

　　3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　3.2.1 總裝車(chē)間系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　總裝車(chē)間一共有內(nèi)飾線(xiàn)，底盤(pán)線(xiàn)和最終裝配線(xiàn)三條主線(xiàn)和內(nèi)飾分裝線(xiàn)、底盤(pán)分裝線(xiàn)等三條分裝線(xiàn)，每條主線(xiàn)由各自的機(jī)運(yùn)線(xiàn)控制器控制。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。我們?cè)诳傃b車(chē)間Andon系統(tǒng)在控制結(jié)構(gòu)上采用了分布式控制，主控制器使用美國(guó)通用電氣GEFanuc的9070系列大型PLC，向下以Profibus總線(xiàn)聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)Versamax從站（I/O站、音樂(lè)箱、質(zhì)量檢測(cè)臺(tái)）和條碼掃碼槍?zhuān)蛏贤ㄟ^(guò)以太網(wǎng)與上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相聯(lián)并向LED屏傳送顯示信息，從而構(gòu)成完整的Andon控制系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過(guò)Profibus總線(xiàn)傳送到主控PLC，PLC程序會(huì)根據(jù)上位機(jī)設(shè)定的參數(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行一系列處理，完成對(duì)Andon系統(tǒng)的邏輯控制。同時(shí)，在總裝車(chē)間一共有35個(gè)工位具有QCOS點(diǎn)，為了考慮柔性化控制的思想，我們采用AS-I現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將分布在現(xiàn)場(chǎng)的QCOS點(diǎn)和PULLCORD接入到ANDON系統(tǒng)中。同時(shí)通過(guò)具有PROFIBUS接口的I/O模塊實(shí)現(xiàn)與機(jī)運(yùn)線(xiàn)的硬連接從而實(shí)現(xiàn)ANDON系統(tǒng)與機(jī)運(yùn)系統(tǒng)的互聯(lián)。

　　在總裝車(chē)間的3條主線(xiàn)的起始工位安裝300×400mm的單色LED文本顯示屏，用來(lái)顯示最近5輛車(chē)的車(chē)型信息。顯示屏通過(guò)以太網(wǎng)連接，LED屏通過(guò)以太網(wǎng)從AndonPLC中讀取車(chē)型信息將相關(guān)信息實(shí)時(shí)顯示在LED顯示屏上

　　3.2.2 油漆車(chē)間質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，認(rèn)為可以充分利用現(xiàn)有油漆車(chē)間的質(zhì)量ANDON系統(tǒng)，即保留現(xiàn)有的所有現(xiàn)場(chǎng)按鈕盒，用VERSAMAXI/O模塊取代原有的FLEXI/O模塊，用LED顯示板替換所有的ANDON顯示板。以S9030控制器為核心，通過(guò)PROFIBUS總線(xiàn)與分布在現(xiàn)場(chǎng)的I/O模塊和音樂(lè)箱構(gòu)成ANDON系統(tǒng)。S9030控制器通過(guò)DH+-以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)與生產(chǎn)線(xiàn)PLC通訊，監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)采集并向生產(chǎn)管理人員提供ANDON系統(tǒng)的配置界面和報(bào)表。同時(shí),在油漆車(chē)間增加6個(gè)防爆按鈕，分別為中涂噴房2個(gè)、色漆噴房2個(gè)、清漆噴房2個(gè);另外需添加2個(gè)拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)，分別為電泳打磨下線(xiàn)2個(gè)，增加2個(gè)光電開(kāi)關(guān)用于產(chǎn)量計(jì)數(shù)。

　　在油漆車(chē)間安裝4塊LED文本顯示屏，用來(lái)顯示產(chǎn)量信息，在噴房?jī)?nèi)的1塊需要與暗燈板分開(kāi)，其余3塊與暗燈為一體。LED屏通過(guò)以太網(wǎng)從AndonPLC中讀取產(chǎn)量信息將相關(guān)信息實(shí)時(shí)顯示在LED顯示屏上。

　　在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，一共9塊ANDON板和6個(gè)現(xiàn)場(chǎng)I/O箱（用來(lái)連接現(xiàn)場(chǎng)的按鈕和驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)按鈕盒的燈）。所有的ANDON板盒現(xiàn)場(chǎng)I/O箱都是用REMOTEI/O總線(xiàn)連接，同時(shí)，老系統(tǒng)的ANDONPLC采用DH+網(wǎng)絡(luò)與機(jī)運(yùn)線(xiàn)的生產(chǎn)PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

　　3.2.3 車(chē)身車(chē)間質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　車(chē)身車(chē)間一共有調(diào)整線(xiàn)&門(mén)蓋區(qū)域、底板&右側(cè)圍區(qū)域、總拼&左側(cè)圍區(qū)域三條線(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。我們?cè)贏ndon系統(tǒng)在控制結(jié)構(gòu)上采用了分布式控制，主控制器使用美國(guó)通用電氣GEFanuc的9070系列大型PLC，向下以Profibus總線(xiàn)聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)Versamax從站（I/O站、音樂(lè)箱），向上通過(guò)以太網(wǎng)與上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相聯(lián)并向LED屏傳送顯示信息，從而構(gòu)成完整的Andon控制系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過(guò)Profibus總線(xiàn)傳送到主控PLC，PLC程序會(huì)根據(jù)上位機(jī)設(shè)定的參數(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行一系列處理，完成對(duì)Andon系統(tǒng)的邏輯控制。現(xiàn)場(chǎng)一共有拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)56個(gè)，我們考慮全部采用ASI總線(xiàn)，因此將所有的現(xiàn)有拉線(xiàn)開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的控制信號(hào)線(xiàn)換成ASI總線(xiàn)。

　　3.2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　3.3 系統(tǒng)功能

　　整個(gè)質(zhì)量ANDON系統(tǒng)應(yīng)用軟件運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境中，采用GEFanucCIMPLICITYPEHMI和CIMPLICITYSQLServer。

　　CIMPLICITYPEHMI是一套廣泛用于汽車(chē)行業(yè)的人機(jī)界面監(jiān)控軟件，可以采集現(xiàn)場(chǎng)控制器（如：PLC）或網(wǎng)絡(luò)中另一臺(tái)運(yùn)行CIMPLICITY軟件的計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)以動(dòng)態(tài)畫(huà)面和生產(chǎn)報(bào)表的形式顯示在屏幕上。

　　CIMPLICITYSQLServer是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的MicrosoftSQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)軟件包，該軟件包負(fù)責(zé)管理登錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)記錄，并生成生產(chǎn)報(bào)表，供管理人員做進(jìn)一步的分析。

　　質(zhì)量ANDON系統(tǒng)提供了：用戶(hù)管理、系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)配置、報(bào)表生成等一系列的功能。

　　系統(tǒng)監(jiān)控應(yīng)用軟件是基于CIMPLICITYPE開(kāi)發(fā)的典型的監(jiān)控軟件。它通過(guò)用戶(hù)圖形界面實(shí)時(shí)的顯示了質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括ANDON板的顯示、車(chē)型隊(duì)列顯示、報(bào)警信息等。

　　系統(tǒng)配置應(yīng)用軟件是基于Windows平臺(tái)開(kāi)發(fā)的軟件，通過(guò)它對(duì)ANDON系統(tǒng)的設(shè)置進(jìn)行配置和更改，用戶(hù)可以對(duì)質(zhì)量暗燈、機(jī)運(yùn)鏈聯(lián)鎖等等進(jìn)行配置，指定相關(guān)的ANDON單元，質(zhì)量ANDON板上被點(diǎn)亮的區(qū)域，音樂(lè)曲調(diào)，以及輸入/輸出網(wǎng)絡(luò)地址等等。軟件提供口令保護(hù)，以預(yù)防未經(jīng)授權(quán)的用戶(hù)更改配置。

　　當(dāng)用戶(hù)需要更改質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的設(shè)置和相關(guān)參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)配置軟件能在線(xiàn)實(shí)時(shí)完成而不需要停線(xiàn)，這就給用戶(hù)帶來(lái)極大的方便，同時(shí)也體現(xiàn)了GEFANUC對(duì)質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的柔性化設(shè)計(jì)思想。

　　系統(tǒng)配置軟件提供了對(duì)以下功能的配置要求：

　　· 質(zhì)量拉桿配置

　　· 音樂(lè)箱配置

　　· 機(jī)運(yùn)鏈配置

　　· ANDON板配置

　　· 質(zhì)量操作臺(tái)配置

　　· 自動(dòng)事件配置

　　· 工具配置

　　· 工位配置

　　· 工具越位及復(fù)位配置

　　· 班次開(kāi)始及停止時(shí)間配置

　　友好的中文用戶(hù)界面使用戶(hù)能輕松完成以上配置。

4 實(shí)施結(jié)果

　　質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的成功實(shí)施，通過(guò)其獨(dú)特的聲光系統(tǒng)、停線(xiàn)方式、物料系統(tǒng)及BYPASS功能實(shí)現(xiàn)WIP（Work-In-Process）：在本工作站中修理而不是末端修理以保證整車(chē)質(zhì)量，大大提高了上海通用汽車(chē)有限公司北盛基地總裝、車(chē)身及油漆車(chē)間的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)線(xiàn)的停線(xiàn)時(shí)間;同時(shí)通過(guò)所收集的大量生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，為分析生產(chǎn)瓶頸和制定相應(yīng)的解決方案提供了有力的支持和幫助。從而使上海通用汽車(chē)有限公司北盛基地對(duì)車(chē)間設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的管理能力躍升到一個(gè)嶄新的階段。