GE FANUC 9070PLC在上海通用汽車公司北盛QAS系統中的應用

　　上海通用汽車有限公司（以下簡稱SGM）是由上海汽車工業（集團）總公司和美國通用汽車公司共同出資組建的、迄今為止國內最大的中美合資制造企業。作為轎車生產商和全面的銷售服務提供者，SGM始終致力于中國汽車產業的振興和發展，并不斷為用戶提供體現世界先進技術的高質量產品和快捷高效的產品服務。繼生產和銷售別克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的別克GL8公務商務旅行車、賽歐緊湊型轎車，其產品體現了當今世界先進技術和質量標準。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。在國內取得長足發展的同時，SGM還積極拓展國際市場、開展國際合作和參與國際競爭，成功實現了別克GL10公務商務旅行車的出口，實現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，將企業的物流、資金流和信息流統一起來進行管理，對企業所擁有的人力、資金、材料、設備、生產技術、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的現有資源取得更大的經濟效益，科學有效地管理企業人、財、物、產、供、銷等各項具體業務工作。并逐漸向電子商務方向發展。

　　SGM北盛是上海通用汽車公司在沈陽的生產基地，此次項目的目的就是要在SGM沈陽廠區的總裝、車身及油漆車間分別設計、制造和安裝一套QAS系統，以更好更好地支持上海通用汽車有限公司業務快速發展的要求。

　　QAS系統全稱為質量ANDON系統，是利用聲音和視覺顯示當前生產線工作狀態的信息系統。它提醒與某個工位上所發生的問題相關的組員，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系統的質量管理功能支持同步生產的原則，即制造產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的質量管理功能讓每一個操作員有能力完成他們對制造產品的貢獻，防止質量問題傳到下一個工位。當問題在操作員的工位內解決了，生產線重新運行。

　　項目包括系統初步設計，系統詳細設計，設備采購，制造安裝和調試。項目也包括系統所需的所有網絡及總線電纜及其橋架、系統所需電源設施。對系統使用、維護和管理的培訓以及遞交符合SGM系統開發規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”。我們現在的Andon系統不僅僅是“燈光”，而是一個聲光的、多重的、多媒體的自動化控制系統。它是一套專門為汽車生產、裝配線設計的信息管理和控制系統，已經成為汽車生產線完整的一部分，系統能夠收集生產線上有關設備及質量管理的信息，加以處理后，控制分布于車間各處的燈光和聲音報警系統。Andon系統現已成為汽車行業的一個標準設備。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。

　　質量ANDON系統支持在保證產品質量的前提下、同步制造產品的原理，即采用在生產過程中及時解決產品的質量問題，而不是在產品制造的最后質檢工序中解決產品的質量問題。質量ANDON系統提示每一個操作員在其工位上完成產品制造的正確工序，防止將制造中的過失傳遞到下一工序。

　　質量ANDON系統由可編程控制器為核心，通過PROFIBUS和AS-I現場總線連接分布在生產現場的各個傳感器、拉桿信號、ANDON顯示板而構成。

　　質量ANDON系統的功能簡述如下：

　　· 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板的某個區域會閃爍;而多色板則會變成紅色

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

　　· 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，系統提供柔性化的配置方法允許生產管理人員動態完成配置

　　· 顯示各類計數器，如目標產量、實際產量、趨勢計數器和停機時間

　　生產線上的Andon系統，允許操作者在生產過程中發生質量問題時得到幫助和支持，能夠用來幫助生產線上的工人在規定生產節拍內、完成質量可靠的汽車裝配任務。因此，Andon系統的主要功能就是完成生產過程中的質量自動化監控。

3 解決方案

　　3.1 系統概述

　　我們為SGM北盛每個車間設計的質量ANDON系統都是相對獨立的，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生或有所需求之處的區域和具體位置。

　　3） 聲音部分：通過聲音或音樂，也可以了解到事件發生的大致地點、事件的類型、性質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：對生產過程中發生的拉桿事件、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。系統架構

　　3.2 系統結構

　　3.2.1 總裝車間系統結構

　　總裝車間一共有內飾線，底盤線和最終裝配線三條主線和內飾分裝線、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。根據現場的實際情況。我們在總裝車間Andon系統在控制結構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總線聯系現場Versamax從站（I/O站、音樂箱、質量檢測臺）和條碼掃碼槍，向上通過以太網與上位工業控制計算機相聯并向LED屏傳送顯示信息，從而構成完整的Andon控制系統。現場信號通過Profibus總線傳送到主控PLC，PLC程序會根據上位機設定的參數，對信號進行一系列處理，完成對Andon系統的邏輯控制。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現場總線將分布在現場的QCOS點和PULLCORD接入到ANDON系統中。同時通過具有PROFIBUS接口的I/O模塊實現與機運線的硬連接從而實現ANDON系統與機運系統的互聯。

　　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。顯示屏通過以太網連接，LED屏通過以太網從AndonPLC中讀取車型信息將相關信息實時顯示在LED顯示屏上

　　3.2.2 油漆車間質量ANDON系統的結構

　　經過現場調研，認為可以充分利用現有油漆車間的質量ANDON系統，即保留現有的所有現場按鈕盒，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總線與分布在現場的I/O模塊和音樂箱構成ANDON系統。S9030控制器通過DH+-以太網的網關與生產線PLC通訊，監控計算機通過以太網采集并向生產管理人員提供ANDON系統的配置界面和報表。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，分別為電泳打磨下線2個，增加2個光電開關用于產量計數。

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

　　在現有的系統中，一共9塊ANDON板和6個現場I/O箱（用來連接現場的按鈕和驅動現場按鈕盒的燈）。所有的ANDON板盒現場I/O箱都是用REMOTEI/O總線連接，同時，老系統的ANDONPLC采用DH+網絡與機運線的生產PLC進行數據交換。

　　3.2.3 車身車間質量ANDON系統的結構

　　車身車間一共有調整線&門蓋區域、底板&右側圍區域、總拼&左側圍區域三條線。根據現場的實際情況。我們在Andon系統在控制結構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總線聯系現場Versamax從站（I/O站、音樂箱），向上通過以太網與上位工業控制計算機相聯并向LED屏傳送顯示信息，從而構成完整的Andon控制系統。現場信號通過Profibus總線傳送到主控PLC，PLC程序會根據上位機設定的參數，對信號進行一系列處理，完成對Andon系統的邏輯控制。現場一共有拉線開關56個，我們考慮全部采用ASI總線，因此將所有的現有拉線開關和相應的控制信號線換成ASI總線。

　　3.2.4 系統結構圖

　　3.3 系統功能

　　整個質量ANDON系統應用軟件運行在Windows操作系統環境中，采用GEFanucCIMPLICITYPEHMI和CIMPLICITYSQLServer。

　　CIMPLICITYPEHMI是一套廣泛用于汽車行業的人機界面監控軟件，可以采集現場控制器（如：PLC）或網絡中另一臺運行CIMPLICITY軟件的計算機中的數據，并將采集到的數據以動態畫面和生產報表的形式顯示在屏幕上。

　　CIMPLICITYSQLServer是一個標準的MicrosoftSQLServer數據庫軟件包，該軟件包負責管理登錄到數據庫中的歷史數據記錄，并生成生產報表，供管理人員做進一步的分析。

　　質量ANDON系統提供了：用戶管理、系統監控、系統配置、報表生成等一系列的功能。

　　系統監控應用軟件是基于CIMPLICITYPE開發的典型的監控軟件。它通過用戶圖形界面實時的顯示了質量ANDON系統的運行狀態，包括ANDON板的顯示、車型隊列顯示、報警信息等。

　　系統配置應用軟件是基于Windows平臺開發的軟件，通過它對ANDON系統的設置進行配置和更改，用戶可以對質量暗燈、機運鏈聯鎖等等進行配置，指定相關的ANDON單元，質量ANDON板上被點亮的區域，音樂曲調，以及輸入/輸出網絡地址等等。軟件提供口令保護，以預防未經授權的用戶更改配置。

　　當用戶需要更改質量ANDON系統的設置和相關參數時，系統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，同時也體現了GEFANUC對質量ANDON系統的柔性化設計思想。

　　系統配置軟件提供了對以下功能的配置要求：

　　· 質量拉桿配置

　　· 音樂箱配置

　　· 機運鏈配置

　　· ANDON板配置

　　· 質量操作臺配置

　　· 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 實施結果

　　質量ANDON系統的成功實施，通過其獨特的聲光系統、停線方式、物料系統及BYPASS功能實現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質量和生產效率，降低了生產線的停線時間;同時通過所收集的大量生產相關數據，為分析生產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場生產過程的管理能力躍升到一個嶄新的階段。