摘要：基于汽车行业对发动机产品质量、安全、排放法规的要求越来越高，以及召回制度的日益完善，现在的发动机装配线设计不仅需要关注制造过程本身，也要重视过程信息的采集、追溯和分析。
关键词：发动机装配；信息；采集；追溯；分析
装配线常用的追溯技术是基于各类传感器和PLC进行信息采集，并通过现场总线、TAG/FIRD、信息化网络等方式进行数据传输，最终保存在数据库中，用于后期数据追溯或分析。
AMS是装配线实现信息追溯的基础系统。承下，接收TAG中或直接从站位PLC中采集过点信息、过程质量数据、零部件追溯信息等，并与发动机和工位进行绑定存储。承上，与MES系统结合，可以实现跨产线、跨地区的生产线的生产任务下达，远程监控，数据查询；与LES系统结合，可以实时查询零部件的消耗，拉动物流配送。
Toolsnet、QDAS系统通过与拧紧、压装、试漏设备控制器的直接交互，除了与AMS一样可以采集拧紧、压装、试漏的最终结果数据，还可以采集过程曲线，并设置监控线。
其他如ANDON系统通过与PLC直接交互，可以采集生产线各工位操作节拍，故障停机时间，待料时间等，以帮助工艺、维修人员进行分析，提高生产线的综合开动率。
一、追溯信息内容分类
装配线追溯信息内容主要为：过点信息、零部件信息、质量数据、过程参数、相机照片等类别。
（一）过点信息
过点信息是指发动机在经过某一工位或固定的信息采集点的时间。此信息在质量追溯时可以用于发动机的精确断点，缩小排查范围；再加上生产线设备的实时运行状态信息，可以构成ANDON系统运行的基础数据，可以对生产节拍和生产效率进行监控和统计。例如，在生产线设备状态正常的情况下：
a、堵料：从拍放行按钮到发动机离开时间超时；
b、待料：发动机离开到下一台发动机进站时间超时；
c、循环超时：发动机从预停止位放行到拍放行按钮时间超时。
在制过程中的发动机，还可以通过过点信息实时查询发动机的生产状态和位置。
（二）零部件信息
零部件信息追溯分为精确追溯、批次追溯和一般追溯，主要为确认发动机零部件的来料信息和装配信息。
精确追溯：针对关重件，法规件，需要进行精确追溯。每个零件须有唯一对应的序列号，每个零部件需要单独进行扫描。
批次追溯：针对一般零部件，进行批次包装并附带批次生产的条形码，可进行批次追溯。可在零件换箱时进行一次扫描，未扫描的情况下，系统默认为上次装机使用零部件的零件号和批次号。
一般追溯：诸如气门锁夹等采用集中上料或料斗上料的零部件，无法实现批次追溯，只能追溯到某一时间段的某几个批次。
采集到的零部件信息除用于追溯以外，还可以用于防错。
（三）质量数据
通常包括发动机生产过程中的压装、拧紧、试漏、测试等数据。质量数据一般是经专业设备服务器采集传递至站位PLC，再通过FRID/TAG或直接传递至AMS。
压装质量数据：当采用伺服电缸压装时，一般采集最终的压装力和合格信号，如有特殊需求还可以采集行程数值；当采用气液增压缸或者气缸压装时，通常只存储压装合格信号，如需采集压装力或行程，需另外配置传感器。
拧紧质量数据：一般采集最终拧紧力矩和角度及合格信号。
试漏质量数据：对于空气试漏一般采集泄露率、测试压力及合格信号；氦气试漏一般采集泄露率、试漏压力和大漏测试压力及合格信号。
测试质量数据：测试设备种类较多，采集的信号也各不相同，装配线常用测试设备如热试、冷试、回转力矩测量、线束通断电阻测量、凸轮轴型线、机械挺柱间隙测量等，根据测试需求，采集相应的质量数据。
（四）过程参数
工艺过程参数，主要包括拧紧、压装、试漏设备的过程曲线，以及拧紧、压装、试漏、涂胶、测试等设备设置的过程控制参数。
过程曲线：拧紧设备的过程曲线，以ATLAS为例，通过Toolsnet采集，保存在Toolsnet中或传递给QDAS，并可以进行数据分析，以辅助工艺人员优化拧紧策略；压装、试漏设备的过程曲线，可以直接由QDAS采集并存储，也可以进行数据分析，并可以设置控制线，超差时进行警告提醒。
过程控制参数：过程控制参数分为设定值、固定的实际值和动态的实际值。相比于过程曲线，装配线对于过程控制参数的追溯和研究较为薄弱和零散。目前针对过程控制参数的要求，一般是工艺人员在线下单独采用工艺参数表的形式对设定值进行记录和管理，对于动态的实际值，除拧紧、压装外，则几乎没有追溯。
（五）相机照片
随着对装配质量和产品一致性的检测要求越来越高，装配线开始大量采用视觉检测，替代传统的目视检查。如涂胶结合面的胶线轨迹、胶线直径，滚子摇臂是否歪斜，气门弹簧是否装反，正时系统装配是否正确，主轴承盖、凸轮轴承盖安装顺序是否正确等。在视觉检测发展的同时，也对视觉检测的照片提出了存储要求，以供后续设备检修或市场故障排查使用。相机照片因数据量很大，需脱离于AMS系统进行独立存储。
除此之外，还有设备运行的报警等信息，一般只在本地HMI上有少量存储。
二、追溯技术工艺流程
以下以一种典型案例简介各追溯系统之间的联系和运用：
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图 追溯系统架构图
1）订单从SAP系统下发至MES系统，并在MES系统里完成订单拆分后传递至AMS系统。在发动机下线后，MES系统接收到过点信息，并向LES系统和SAP系统分别发送订单完成信号，同时LES系统在接收到整机入库扫描信号之后，进行扣料，并向SAP系统传递扣料信息；
2）机型配方在AMS中完成，手动工位的操作步骤、自动设备的动作时序、零部件信息等都在配方中有定义。并根据配方的定义，采集质量数据和零部件信息，同时也具备对比防错的功能。AMS配方从上线工位下载至托盘TAG中，同时将机型信息写入适配器TAG中。在下线时，将托盘TAG中的存储信息上传至AMS系统，AMS系统再将采集的所有存储信息打包发送给MES系统；
3）拧紧、压装、试漏的质量数据及其曲线同步也会上传至QDAS系统；
4)相机照片单独进行存储；
5）零部件信息存储在MES和AMS系统中都可以配置是否存储成功的校核功能；
6）对于轴瓦之类有分组和选配要求的零部件，站位PLC会向LES系统实时发送零部件消耗信息，以拉动物流系统有针对性的进行补料。
此案例的装配线PLC只在上线工位和下线工位和AMS系统有交互，并在下线工位将托盘TAG中的存储信息集中上传至AMS系统；不过零部件的唯一性校验是在每个工位零部件进行二维码扫描时，实时与AMS数据库中已存储的零部件信息进行唯一性校核和报警。
追溯信息集中上传的优势是可以最大程度降低网络质量对追溯信息完整性的影响，也使装配线可以在脱离网络的情况下可以正常运转，也减少了因实时配方下载和数据上传对工位节拍的影响；劣势是某机型单工位配方修改后，现场配方验证需从上线至下线进行整体校验。
三、总结
目前，发动机装配线在质量数据上的采集、追溯、分析技术已经日臻完善，并已经广泛运用于汽车召回，质量问题分析，趋势分析等实际案例中，但对于过程参数的追溯还极为薄弱。未来智能制造在装配线领域的应用，可以着重提高对过程参数的追溯和研究，运用大数据分析，对设备的运行状态进行实时监控，并根据变化趋势的分析，制定相应的预防措施，将风险控制在问题发生的萌芽阶段。