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SPS系统在汽车装配过程中的应用徐庆平

发表时间：2020/9/8 来源：《基层建设》2020年第14期作者：徐庆平

[导读] 摘要：汽车制造是一项庞大而复杂的系统工程，其中拣料及零部件安装工程是汽车工业中至关重要的一环。一辆车的质量检验合格，出厂上市，都离不开这个环节。

        北京交通运输职业学校北京 100096
        摘要：汽车制造是一项庞大而复杂的系统工程，其中拣料及零部件安装工程是汽车工业中至关重要的一环。一辆车的质量检验合格，出厂上市，都离不开这个环节。然而，在个性化的时代，人们对汽车的要求也是个性化的，这就要求一条生产线能够生产不同类型的汽车。但是，型号和规格越多，汽车零部件的种类就越复杂。在今天的汽车装配线上，有一个大型的混合动力汽车零件库，携带着不同规格的零件——通过装配线，它们将成为各种类型和规格的汽车。如何对大批量、不同规格的零件进行高效、准确的分类匹配，已成为一个新的课题。
        关键词：SPS系统；汽车装配；应用
        1传统的集配方式
        传统的分拣方式主要依靠手工分拣:在装配过程中，工人往往需要拿着预先设计和打印好的装配文件，严格按照与现有产品型号对应的规格进行零部件的分拣、分拣和安装。整个过程要求安装者高度集中，而不是松懈。如果产品型号发生变化，拣货师傅需要对新产品的装配方式有全面的了解和学习，熟悉新产品所需的各种零件规格。在一段时间内,如果产品模型是相对固定的,组装工人熟练程度高,产品组装错误率将有效控制,然而,如果产品的灵活程度较高,经常出现不同的产品模型,这将导致装配工人必须迅速切换到适应新产品规格要求。这将给组装者带来很大的压力。在实际生产中，除了装配工人精心装配外，还经常需要安排有经验的工人来检查分拣和后续装配项目，以减少装配过程中的误差。但即便如此，手动排序的错误率仍为1.3%。车辆在经过检查并发现装配错误后，必须重新组装。
        2柔性制造的时代需求
        传统的手工分拣方法虽然简单直接，但其缺点也十分明显，即容易出错，存在严重的质量缺陷隐患。在柔性制造时代，这一点被放大了两倍。总之,它具有十分重要的现实意义构建一个自动分拣系统错误率较低和较高的分类精度,以满足柔性制造的需求响应速度和适应性的汽车生产线,满足消费者导向的和按需生产的总体目标。这种自动分拣系统是通过对某一车型所需要的零部件按照装配逻辑进行编码，然后促使装配工人按照合适的方式进行分拣和装配，从而实现汽车零部件的自动分拣。这样不仅大大提高了排序的效率，而且大大降低了错误率。
        3某公司SPS系统
        多亏了互联网技术,自动化技术,该公司建立零件分类系统(SetPartsSystem, SPS),系统的最大的优势,提出了分布和选择预排程序的部分,安装工人不需要费心去选择组件,并可以安装更多的精力专注于工程。SPS系统首次集成了300多种车型的零部件组装系统。其主要思想是通过零件架上的信号灯，提示装配工人进行零件分拣操作。这让装配工人告别了人眼识别、比对的过程。而且，由于系统由一个精确运行的自动化程序备份，精确度可以达到100%。该SPS系统的结构由上位机、iSee软件系统、PLC灯光提示系统、自动材料机架和车辆、工业数据库和工业互联网组成。SPS系统操作流程图如图1所示。

        图1 SPS系统作业流程图
        3.1工业数据库
        首先是工业数据库，工业数据库是存储生产数据的存储库。所有可生产的模型和模型匹配数据都存储在工业数据库中。数据库中主要存储了零部件、材料框架、车型、零部件特性等信息。同时，工业数据库将记录生产操作，它不仅记录上位机的信息发布，还记录现场人员的操作，从而实现指令发布和现场操作过程的查询和跟踪。SPS系统采用DcsRdb数据库，该数据库稳定、紧凑、使用方便、灵活。根据生产需要，项目数据库目前存储了300多个型号的信息，但仍有很大的扩展空间，可以完全满足生产线的数据扩展需求。
        3.2上位机系统
        SPS系统的上位机系统是一个叫做PAGSet的应用软件，直接安装在PC上。上位机系统是控制整个系统的关键。系统的逻辑开发、编码和数据交互均由上位机完成。鉴于上位机的重要性和关键性，在操作设定上，采取了分级权限设定：其中，拥有最高权限的系统管理员，他们不但能对系统的数据库地址、下发PLC的IP进行设定，与现场通讯约定数据交换的通讯协议。而且能够设定、修改生产线上的汽车型号，并从数据库中调取对应车型所需的零件、料架、车种、部品等信息。拥有普通权限的是普通操作人员，他们只有查看、执行、监控等权限。上位机在完成设定操作信息、调用数据库之后，即可下发SPS操作指令。上位机的系统设定，决定了SPS系统的全部工作流程和内容。
        3.3PLC亮灯提示系统与自动料架车
        PLC现场控制系统，相当于SPS系统的眼睛和手臂，集成于现场规模庞大的零件料架之上,对现场的电子标签进行管理。PLC亮灯提示系统，主要接受来自上位机的操作指令。上位机通过车种选择，来确定现场料架的零件选取规格、选取量以及选取顺序。
        自动料架车是一种程控小车，当系统指令发出之后，自动料架会接受到进行零件承载的指令。接到指令后，自动料架车会按照上位机编订的逻辑，依次达到料架选取区域。
        在零件料架区，有专业的零件装配操作员，他会根据PLC亮灯提示，将对应的零部件放置到自动料架车上，从而完成一次零件选取和装配操作。操作完成后，自动料架车会自动走向下一个取料目标区。
        3.4iSee通讯软件
        上位机与PLC现场设备的链接与通讯，主要依靠iSee软件系统。同时，该系统还是一套当前操作的监控系统，同时，部署于上位PC机和自动料架车之上，这就让操作员可以同时在上位机与现场对取料操作进行操作监控。此外，通过iSee软件的显示与亮灯系统的对比，便可轻易发现系统中可能出现的问题，从而联系相关人员迅速纠偏。
        4运行结果
        该系统目前已经应用于该企业的集配生产线，平稳运行了1年左右。SPS上线之后，产品错误率减少到0，不但极大降低了分拣工人的工作强度，而且每年节省机会成本可达1000余万元。SPS系统与传统分拣模式效果对比一览表如表1。
        表1 SPS系统与传统分拣模式效果对比一览表

        结束语
        进行一个全面研究SPS技术的应用在汽车行业的成本控制,澄清SPS技术的整体应用的优势,并充分发挥应用程序工具在汽车行业的生产过程,可以提供一个巨大的驱动力对汽车行业的整体发展。
        参考文献
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