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

　　上海通用汽車有限公司（以下簡稱SGM）是由上海汽車工業(yè)（集團）總公司和美國通用汽車公司共同出資組建的、迄今為止國內(nèi)最大的中美合資制造企業(yè)。作為轎車生產(chǎn)商和全面的銷售服務提供者，SGM始終致力于中國汽車產(chǎn)業(yè)的振興和發(fā)展，并不斷為用戶提供體現(xiàn)世界先進技術(shù)的高質(zhì)量產(chǎn)品和快捷高效的產(chǎn)品服務。繼生產(chǎn)和銷售別克GL、別克GLX、別克新世紀三款轎車之后，SGM又推出了與別克轎車共線生產(chǎn)的別克GL8公務商務旅行車、賽歐緊湊型轎車，其產(chǎn)品體現(xiàn)了當今世界先進技術(shù)和質(zhì)量標準。SGM不但引進了國際上最先進汽車制造工藝和設備，而且同時引進了通用汽車公司先進的管理方法。在國內(nèi)取得長足發(fā)展的同時，SGM還積極拓展國際市場、開展國際合作和參與國際競爭，成功實現(xiàn)了別克GL10公務商務旅行車的出口，實現(xiàn)了中國中高檔轎車出口首次真正的零的突破。

　　上海通用汽車有限公司的目標就是：建立一套完整的、具有世界先進水平的信息系統(tǒng)，將企業(yè)的物流、資金流和信息流統(tǒng)一起來進行管理，對企業(yè)所擁有的人力、資金、材料、設備、生產(chǎn)技術(shù)、信息和時間等各項資源進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)濟效益，科學有效地管理企業(yè)人、財、物、產(chǎn)、供、銷等各項具體業(yè)務工作。并逐漸向電子商務方向發(fā)展。

　　SGM北盛是上海通用汽車公司在沈陽的生產(chǎn)基地，此次項目的目的就是要在SGM沈陽廠區(qū)的總裝、車身及油漆車間分別設計、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有限公司業(yè)務快速發(fā)展的要求。

　　QAS系統(tǒng)全稱為質(zhì)量ANDON系統(tǒng)，是利用聲音和視覺顯示當前生產(chǎn)線工作狀態(tài)的信息系統(tǒng)。它提醒與某個工位上所發(fā)生的問題相關(guān)的組員，班組長，維修人員和管理人員及時作出響應。作為一種尋求幫助的工具。QAS具有請求幫助、防錯和傳遞信息的功能。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)品時采用在線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操作員有能力完成他們對制造產(chǎn)品的貢獻，防止質(zhì)量問題傳到下一個工位。當問題在操作員的工位內(nèi)解決了，生產(chǎn)線重新運行。

　　項目包括系統(tǒng)初步設計，系統(tǒng)詳細設計，設備采購，制造安裝和調(diào)試。項目也包括系統(tǒng)所需的所有網(wǎng)絡及總線電纜及其橋架、系統(tǒng)所需電源設施。對系統(tǒng)使用、維護和管理的培訓以及遞交符合SGM系統(tǒng)開發(fā)規(guī)范的整套項目文檔也是項目的一部分。

2 客戶需求

　　Andon，也稱“暗燈”、“安燈”等，原為日語的音譯，日語的意思為“燈”、“燈籠”。我們現(xiàn)在的Andon系統(tǒng)不僅僅是“燈光”，而是一個聲光的、多重的、多媒體的自動化控制系統(tǒng)。它是一套專門為汽車生產(chǎn)、裝配線設計的信息管理和控制系統(tǒng)，已經(jīng)成為汽車生產(chǎn)線完整的一部分，系統(tǒng)能夠收集生產(chǎn)線上有關(guān)設備及質(zhì)量管理的信息，加以處理后，控制分布于車間各處的燈光和聲音報警系統(tǒng)。Andon系統(tǒng)現(xiàn)已成為汽車行業(yè)的一個標準設備。在汽車四大工藝車間中的總裝、車身（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)過程中及時解決產(chǎn)品的質(zhì)量問題，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)量問題。質(zhì)量ANDON系統(tǒng)提示每一個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PROFIBUS和AS-I現(xiàn)場總線連接分布在生產(chǎn)現(xiàn)場的各個傳感器、拉桿信號、ANDON顯示板而構(gòu)成。

　　質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的功能簡述如下：

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

　　· 操作員請求幫助的的信息將顯示在車間特定區(qū)域的ANDON板上

　　· 對于每個工段播放特定的音樂，來提示本工段的幫助請求信息和其他質(zhì)量問題

　　· 在車輛到達FPS之前，如果問題還沒有解決，傳送鏈就會停在特定的位置。當傳送鏈停下來的時候，播放“停線”音樂。車間可以選擇單一顏色或多種顏色的ANDON板。當傳送鏈停下來的時候，單一顏色的ANDON板的某個區(qū)域會閃爍;而多色板則會變成紅色

　　· 生產(chǎn)線開始工作之前（換班前，工間休息后，午飯后），系統(tǒng)會播放音樂一分鐘，提示車間的所有人員生產(chǎn)即將開始

　　· 對于每一個拉桿/拉繩的I/O所對應的ANDON板上的顯示位置和音樂曲調(diào)，系統(tǒng)提供柔性化的配置方法允許生產(chǎn)管理人員動態(tài)完成配置

　　· 顯示各類計數(shù)器，如目標產(chǎn)量、實際產(chǎn)量、趨勢計數(shù)器和停機時間

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

3 解決方案

　　3.1 系統(tǒng)概述

　　我們?yōu)镾GM北盛每個車間設計的質(zhì)量ANDON系統(tǒng)都是相對獨立的，由以下四大部分組成：

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

　　2） 顯示部分：為讓人們通過視覺了解發(fā)生的事件。一塊或幾塊Andon顯示牌能簡單、直觀地反映事件信息。同時各工位的報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：通過聲音或音樂，也可以了解到事件發(fā)生的大致地點、事件的類型、性質(zhì)和該誰去處理事件等信息。另外還可以播放上下班、休息等輔助信息。

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

　　3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　3.2.1 總裝車間系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　總裝車間一共有內(nèi)飾線，底盤線和最終裝配線三條主線和內(nèi)飾分裝線、底盤分裝線等三條分裝線，每條主線由各自的機運線控制器控制。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況。我們在總裝車間Andon系統(tǒng)在控制結(jié)構(gòu)上采用了分布式控制，主控制器使用美國通用電氣GEFanuc的9070系列大型PLC，向下以Profibus總線聯(lián)系現(xiàn)場Versamax從站（I/O站、音樂箱、質(zhì)量檢測臺）和條碼掃碼槍，向上通過以太網(wǎng)與上位工業(yè)控制計算機相聯(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)場信號通過Profibus總線傳送到主控PLC，PLC程序會根據(jù)上位機設定的參數(shù)，對信號進行一系列處理，完成對Andon系統(tǒng)的邏輯控制。同時，在總裝車間一共有35個工位具有QCOS點，為了考慮柔性化控制的思想，我們采用AS-I現(xiàn)場總線將分布在現(xiàn)場的QCOS點和PULLCORD接入到ANDON系統(tǒng)中。同時通過具有PROFIBUS接口的I/O模塊實現(xiàn)與機運線的硬連接從而實現(xiàn)ANDON系統(tǒng)與機運系統(tǒng)的互聯(lián)。

　　在總裝車間的3條主線的起始工位安裝300×400mm的單色LED文本顯示屏，用來顯示最近5輛車的車型信息。顯示屏通過以太網(wǎng)連接，LED屏通過以太網(wǎng)從AndonPLC中讀取車型信息將相關(guān)信息實時顯示在LED顯示屏上

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

　　經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，認為可以充分利用現(xiàn)有油漆車間的質(zhì)量ANDON系統(tǒng)，即保留現(xiàn)有的所有現(xiàn)場按鈕盒，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PROFIBUS總線與分布在現(xiàn)場的I/O模塊和音樂箱構(gòu)成ANDON系統(tǒng)。S9030控制器通過DH+-以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)與生產(chǎn)線PLC通訊，監(jiān)控計算機通過以太網(wǎng)采集并向生產(chǎn)管理人員提供ANDON系統(tǒng)的配置界面和報表。同時,在油漆車間增加6個防爆按鈕，分別為中涂噴房2個、色漆噴房2個、清漆噴房2個;另外需添加2個拉線開關(guān)，分別為電泳打磨下線2個，增加2個光電開關(guān)用于產(chǎn)量計數(shù)。

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

　　在現(xiàn)有的系統(tǒng)中，一共9塊ANDON板和6個現(xiàn)場I/O箱（用來連接現(xiàn)場的按鈕和驅(qū)動現(xiàn)場按鈕盒的燈）。所有的ANDON板盒現(xiàn)場I/O箱都是用REMOTEI/O總線連接，同時，老系統(tǒng)的ANDONPLC采用DH+網(wǎng)絡與機運線的生產(chǎn)PLC進行數(shù)據(jù)交換。

　　3.2.3 車身車間質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　車身車間一共有調(diào)整線&門蓋區(qū)域、底板&右側(cè)圍區(qū)域、總拼&左側(cè)圍區(qū)域三條線。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況。我們在Andon系統(tǒng)在控制結(jié)構(gòu)上采用了分布式控制，主控制器使用美國通用電氣GEFanuc的9070系列大型PLC，向下以Profibus總線聯(lián)系現(xiàn)場Versamax從站（I/O站、音樂箱），向上通過以太網(wǎng)與上位工業(yè)控制計算機相聯(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)場信號通過Profibus總線傳送到主控PLC，PLC程序會根據(jù)上位機設定的參數(shù)，對信號進行一系列處理，完成對Andon系統(tǒng)的邏輯控制。現(xiàn)場一共有拉線開關(guān)56個，我們考慮全部采用ASI總線，因此將所有的現(xiàn)有拉線開關(guān)和相應的控制信號線換成ASI總線。

　　3.2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　3.3 系統(tǒng)功能

　　整個質(zhì)量ANDON系統(tǒng)應用軟件運行在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行業(yè)的人機界面監(jiān)控軟件，可以采集現(xiàn)場控制器（如：PLC）或網(wǎng)絡中另一臺運行CIMPLICITY軟件的計算機中的數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)以動態(tài)畫面和生產(chǎn)報表的形式顯示在屏幕上。

　　CIMPLICITYSQLServer是一個標準的MicrosoftSQLServer數(shù)據(jù)庫軟件包，該軟件包負責管理登錄到數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)記錄，并生成生產(chǎn)報表，供管理人員做進一步的分析。

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

　　系統(tǒng)監(jiān)控應用軟件是基于CIMPLICITYPE開發(fā)的典型的監(jiān)控軟件。它通過用戶圖形界面實時的顯示了質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括ANDON板的顯示、車型隊列顯示、報警信息等。

　　系統(tǒng)配置應用軟件是基于Windows平臺開發(fā)的軟件，通過它對ANDON系統(tǒng)的設置進行配置和更改，用戶可以對質(zhì)量暗燈、機運鏈聯(lián)鎖等等進行配置，指定相關(guān)的ANDON單元，質(zhì)量ANDON板上被點亮的區(qū)域，音樂曲調(diào)，以及輸入/輸出網(wǎng)絡地址等等。軟件提供口令保護，以預防未經(jīng)授權(quán)的用戶更改配置。

　　當用戶需要更改質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的設置和相關(guān)參數(shù)時，系統(tǒng)配置軟件能在線實時完成而不需要停線，這就給用戶帶來極大的方便，同時也體現(xiàn)了GEFANUC對質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的柔性化設計思想。

　　系統(tǒng)配置軟件提供了對以下功能的配置要求：

　　· 質(zhì)量拉桿配置

　　· 音樂箱配置

　　· 機運鏈配置

　　· ANDON板配置

　　· 質(zhì)量操作臺配置

　　· 自動事件配置

　　· 工具配置

　　· 工位配置

　　· 工具越位及復位配置

　　· 班次開始及停止時間配置

　　友好的中文用戶界面使用戶能輕松完成以上配置。

4 實施結(jié)果

　　質(zhì)量ANDON系統(tǒng)的成功實施，通過其獨特的聲光系統(tǒng)、停線方式、物料系統(tǒng)及BYPASS功能實現(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質(zhì)量，大大提高了上海通用汽車有限公司北盛基地總裝、車身及油漆車間的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)線的停線時間;同時通過所收集的大量生產(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有限公司北盛基地對車間設備和現(xiàn)場生產(chǎn)過程的管理能力躍升到一個嶄新的階段。