聂锋乐 张凤雷
长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心 河北 保定 071000
摘 要：在发动机自制件缸体、缸盖、曲轴等加工生产线上引进生产追溯系统，通过二维码打标机使每个工件拥有自己唯一的“身份证”。该系统采用计算机数控技术、信息加密技术，监督管理每个产品。实现制造过程质量追溯，快速查找质量问题产生的原因，及时发现工艺系统缺陷，采取纠正及预防措施，提高产品的质量和可信度，提升生产效率，降低生产成本。
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关键词 ：追溯系统；缺陷；预防措施
1 生产线追溯的意义
法规要求：2011年，工信部37号公告《乘用车生产企业及产品准入管理规则》要求：企业应建立从关键零部件总成供应商至整车/发动机出厂的完整产品可追溯体系。当发生重大问题时，应能利用产品追溯系统迅速查明原因，确定产品召回范围并采取相应措施；2013年，国家正式施行《缺陷汽车产品召回管理条例》要求：生产者应当建立并保存汽车产品设计、制造、标识、检验等方面的信息记录,保存期不得少于10年。
生产管理要求：通常在生产中，操作者记录工件号形成纸版生产报表，存储与资料室中；存在问题：①纸版记录易附着切削液，造成字迹模糊无法辨认；②纸版文件长时间存放后易变质，记录不能识别；③出现问题后，故障工件查找时间长；④过程出现问题后与工件之间不能进行关联，过程原因不能及时记录，不能为问题解决提供过程信息。为此在发动机零件自动加工过程中急需自动记录系统实现过程质量追溯。
2 信息载体选定
目前行业内普遍使用的追溯信息载体有二维码和RFID芯片两形式，通过生产应用特点，长城汽车股份有限公司选择采用二维码形式，主要原因如下：
2.1 设备故障应对：生产中不可避免出现设备故障，在设备故障较长时间不能修复时，需要在中间设备设置工件缓存区，待设备修复完成后及时进行后续生产，提高产出量；若采用RFID芯片形式，工件临时缓存区需要占用较多芯片，线体周转困难。
2.2 环境适应能力：长城汽车股份有限公司缸体、缸盖等均采用铝材质，由于铸造微小缺陷需要进行浸渗处理，然而浸渗工艺中浸渗固化工步温度为90～95℃，超出RFID芯片温度工作范围，造成芯片失效；若拆除芯片浸渗，工件追溯产生断层；
2.3 成本因素：单个RFID芯片成本约为500元/个，在生产过程中受生产因素影响造成损坏，需要定期进行补充，生产成本高；
2.4 人员投入：采用RFID芯片需要增加人员在上线处对芯片进行安装，劳动强度增加；并且线尾增加拆卸动作，多投1人/班。
3 生产模式分析
3.1 二维码读取流程：①PLC通过以太网与本地PC激光机软件通讯获取打标机工作状态，通过IO控制外围电路，通过以太网与ANDON系统通讯，与Cognex工业相机通讯,以实现激光打标工位的运行。②同时PLC须与辊道上的PLC通讯了解工件位置，并将相应信息发送至相应工位的一体机，并负责ANDON系统的显示并控制整条线的运行。③外围电路包括辊道、定位和夹紧工装、打标、读码等设备的控制。
3.2 正常生产流程描述如下：①在工件上线的工位，机械手抓去取工件前PLC触发读取工件二维码信息，并将信息传输PLC。②PLC为每个工位分配一段存储区域，这个存储用来存放工件的二维码信息，随着工件的流动，二维码信息随着移动。机械手将工件放置在OP10A工位，二维码信息也移动到OP10A工位，并将这个信息传送给CNC。③加工过程中，机械手运行的方向就是二维码信息流动的方向。④机械手将工件从OP10A移动到OP20A，PLC将二维码的信息从OP10A工位存储段移动到OP20A，OP10A的信息清空，即该工位上没有工件，PLC中工位对应存储区域就没有信息。⑤子加工线在加工过程中，其信息是一个闭环，每道工序在进行加工前需要对其上一道工位的加工状态进行核实，如果是OK则继续加工，如果NK则停止加工，并报警。对这个工程称之为防错。⑥OP10A加工完成的信息由OP10A的CNC反馈到机械手PLC，就地数据保存计算机PC1将数据从PLC中取出，并保存到本地。⑦PLC将工件从OP10A移动到OP20A，PLC通知就地计算机OP20A有新工件达到，并将OP20A当前工件的二维码信息提供给计算机。⑧计算机PC1将检索的结果反馈给控制机械手的PLC，如果PLC收到的报警信息，那么则给声光报警，操作人员可以到PC机上看具体的故障原因并根据提示对故障消除、处理，若没有任何异常，PLC并将能加工的指令传送给CNC，如加工过程中出现以上CNC直接将二维码信息+异常信息+工位信息+时间传送PC1。⑨为了保证工件的信息流准确，在每个子线的下线工位安装1个二维码读取器，这个二维码读取的功能相当当前子线最后一道防线，对下线的工件进行读取，读取到的信息和PLC中的信息对比，确认是否是当前工件，比如说PLC中应该下线的信息是0012工件，下线阅读器读到的也是0012工件，这是匹配的，如果读到的是0011工件，那么报警。⑩CNC加工好工件有两种状态，OK：CNC将加工数据信息和二维码+工位信息绑定发动给PC机；NG：CNC将故障信息+二维码信息+工位信息绑定发送给PC机。
3.3 抽检及异常下线流程：在每个子加工线的上线和下线位置各安装一个固定式阅读器，在每个QC台配置一套手持式二维码阅读器，固定式阅读器读取到的二维码信息传输到机械手PLC，手持式阅读器读取到数据直接传送给QC台的控制，实时记录抽检的工件二维码信息，并将二维码信息和检测内容绑定并传送到就地数据采集机。
4 批次追溯功能
4.1工件历史的查询：通过人机界面，可查询过去某个时间段内，加工过的工件列表，显示了由哪些设备加工完成的，上线时间，下线时间、生产节拍等。
4.2 刀具信息的实时显示：显示了某个或全部工序的的实时刀具信息。
4.3 历史报警的查询：可查询过去某个时间段内，某个工序出现的报警进行列表。还可指定条件，多条件查询等。
4.4实时设备状态的显示：可实时显示每台设备的当前状态，通过点击某台设备，可看到设备现有的报警。
5 结论
通过应用二维码自动追溯系统，长城公司发动机加工生产线实现了工件信息的及时收集，方便了生产过程中异常问题快速溯源，缩短了工人查找时间，提升了长城汽车产品质量竞争力，为消费者产品选型提供信心。