隨著國(guó)內(nèi)汽車生產(chǎn)廠生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，車型翻新的周期也不斷加快，多種車型共線生產(chǎn)的狀況也越來越普遍。越來越多的生產(chǎn)管理人員開始關(guān)注這樣的生產(chǎn)信息：一輛某種型號(hào)的車體在生產(chǎn)過程中的加工狀態(tài)和位置、匹配于該車體的各種部件的生產(chǎn)狀態(tài)和分布位置，以及部件的最終匹配安裝是否成功。為了實(shí)現(xiàn)以上生產(chǎn)信息的顯示，人們很自然地想到可以使用可編程控制器和傳統(tǒng)的人機(jī)界面軟件來跟蹤車體的生產(chǎn)。但是，無(wú)論是可編程控制器還是人機(jī)界面軟件，對(duì)于大規(guī)模的車體跟蹤都顯得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不靈活、柔性化不高。通用電氣公司汽車工業(yè)部基于以往的工程實(shí)例和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)提出的“車體跟蹤及控制系統(tǒng)”即是提供如上生產(chǎn)跟蹤信息的、基于Windows和CIMPLICITY Tracker軟件平臺(tái)的一個(gè)解決方案。這里以兩個(gè)汽車生產(chǎn)過程中的實(shí)例來說明車體跟蹤的意義及實(shí)際的解決方案。
焊接車間車身側(cè)圍與車身底盤的匹配
焊接車間的總拼工段是整個(gè)車間工藝最復(fù)雜、自動(dòng)化程度要求最高的一條生產(chǎn)線。在此工段，車身底盤和車身側(cè)圍被焊接在一起，形成了白車身雛形。通常，該工段由傳送帶和若干臺(tái)焊接機(jī)器人組成。
總拼工段的工藝流程如下（圖1）：車身側(cè)圍被預(yù)先制作、存放在緩沖區(qū)內(nèi)，當(dāng)車身底盤被傳送帶送到焊接工位時(shí)，相應(yīng)的車身側(cè)圍也應(yīng)被送到該工位以完成拼裝焊接操作。
采用傳統(tǒng)的PLC可以實(shí)現(xiàn)總拼工段的自動(dòng)控制，其具體思路如下（圖2）：車身側(cè)圍緩沖區(qū)按車型劃分成若干條緩沖鏈，每條緩沖鏈存放一種車型的側(cè)圍部件。當(dāng)車身底盤到達(dá)焊接工位時(shí)，底盤上的條碼標(biāo)識(shí)被條碼掃描器讀出，焊接工位的可編程控制器由此獲知車身的型號(hào)。車身型號(hào)也被發(fā)送到側(cè)圍緩沖區(qū)的PLC，由該PLC根據(jù)收到的車身型號(hào)釋放相應(yīng)的側(cè)圍緩沖鏈，向焊接工位輸送正確的側(cè)圍部件。
以上控制方案的不足之處在于：側(cè)圍緩沖區(qū)需要為每種車型分配緩沖鏈，其構(gòu)造比較復(fù)雜?？刂葡到y(tǒng)不能為較多的車體預(yù)先緩存其側(cè)圍部件，并完成排序，阻礙了總拼工段的工作節(jié)拍的提高。此外，生產(chǎn)管理人員也需要一種圖形化的界面，以隨時(shí)查看側(cè)圍緩沖區(qū)的部件分布及其排序狀況。為了實(shí)現(xiàn)圖形監(jiān)控的要求，側(cè)圍緩沖區(qū)的每個(gè)存儲(chǔ)單元內(nèi)所存放的側(cè)圍部件的型號(hào)數(shù)據(jù)應(yīng)該堆積在PLC的寄存器中，并上傳給監(jiān)控計(jì)算機(jī)（圖3），這對(duì)PLC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)的通訊能力也提出了較高的要求。
如果有一種新的控制方案能夠讀取即將到達(dá)總拼工段的車身的型號(hào)、提前為車身側(cè)圍排序，將三條側(cè)圍緩沖鏈減少為一條，并可方便地在計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)、顯示緩沖區(qū)的車身側(cè)圍分布情況及其匯總信息，那將提高總拼工段的生產(chǎn)節(jié)拍，提供更直觀、形象的生產(chǎn)監(jiān)控畫面。
WBS和PBS緩沖區(qū)的控制
柔性化的汽車生產(chǎn)要求每輛車體在生產(chǎn)過程中佩帶一個(gè)標(biāo)識(shí)本車體生產(chǎn)信息的標(biāo)簽（RF Tag或條型碼），該標(biāo)簽記錄了本車體的車型、顏色、選裝件、內(nèi)飾選項(xiàng)及交貨日期等車身屬性數(shù)據(jù)。
當(dāng)白車身佩帶標(biāo)簽離開焊接車間，進(jìn)入白車身緩沖區(qū)WBS (White Body Storage)后，白車身在此根據(jù)車身顏色及車輛換躒掌謚匭屢判潁罾硐氳吶判蚪峁牽航換躒掌誚艫?、相同颜色的车体睉焉组送往油漆硨?dǎo)?，已趴N岬某堤謇肟推岢導(dǎo)浜?，即进?SPAN lang=EN-US> PBS (Painted Body Storage)緩沖區(qū)（圖4）。車體在此根據(jù)車型、內(nèi)飾選項(xiàng)、交貨日期及總裝車間的生產(chǎn)負(fù)荷再次重新排序，排序后的車體被送往總裝車間完成內(nèi)飾、儀表盤及發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝。
由此可見，WBS和PBS是整車生產(chǎn)過程中的兩個(gè)重要緩沖區(qū)。這兩個(gè)緩沖區(qū)的控制效果也影響了油漆車間的原料消耗和總裝車間的生產(chǎn)效率。通常，WBS和PBS都采用立體車庫(kù)式的存儲(chǔ)模式（圖5），每個(gè)存儲(chǔ)單元的存車和取車操作由堆垛機(jī)按照預(yù)先設(shè)立的規(guī)則來完成。
那么，由WBS緩沖區(qū)取車送往油漆車間的操作應(yīng)符合如下規(guī)則：必須將至少三輛以上的相同顏色的車體排成一組，送往油漆車間；必須將交貨日期還剩一周的車體送往油漆車間；在此緩沖區(qū)的車體排序不考慮車型、內(nèi)飾選項(xiàng)等車身數(shù)據(jù)。
由PBS緩沖區(qū)取車送往總裝車間的操作應(yīng)符合如下規(guī)則：確保送往總裝車間的車體所需安裝的部件不能處于缺料狀態(tài)；根據(jù)不同的車型所需的勞動(dòng)強(qiáng)度，將不同車型的車體交叉排序送往總裝車間，使得總裝車間的工人的勞動(dòng)負(fù)荷處于均衡狀態(tài)；在此緩沖區(qū)的車體排序不考慮車身顏色。
這兩個(gè)緩沖區(qū)的控制難點(diǎn)在于：需要建立緩沖區(qū)的車體跟蹤的數(shù)據(jù)模型，該數(shù)據(jù)模型應(yīng)該記錄緩沖區(qū)內(nèi)和離開緩沖區(qū)的車身隊(duì)列中每個(gè)車身標(biāo)簽數(shù)?？刂瞥绦驊?yīng)該從數(shù)據(jù)模型中讀取數(shù)據(jù)，獲知車體在緩沖區(qū)內(nèi)和緩沖區(qū)出口處的分布，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的算法從緩沖區(qū)選出合適的車體。
如果采用傳統(tǒng)的PLC控制，緩沖區(qū)的跟蹤數(shù)據(jù)模型勢(shì)必要建立在PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，這將占用大量的PLC數(shù)據(jù)寄存器。設(shè)想一下，緩沖區(qū)內(nèi)有100個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元所存放的車體的標(biāo)簽數(shù)據(jù)需占用30個(gè)字，那么建立該數(shù)據(jù)模型需要占用3000個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。然后，PLC中的控制程序需要使用查詢、比較等指令完成車體的選擇。車體排序的算法由PLC中的梯形圖程序來實(shí)現(xiàn)（圖6），這對(duì)擅長(zhǎng)處理邏輯運(yùn)算的PLC來說，并不是一件簡(jiǎn)單的任務(wù)。
這種控制方案的缺點(diǎn)在于：PLC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)容量有限，所建立的跟蹤數(shù)據(jù)模型規(guī)模有限；利用PLC程序比較難于實(shí)現(xiàn)按車身屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)車體分布情況；車體排序算法完全由PLC梯形圖程序來實(shí)現(xiàn)，修改算法和增加算法都比較困難。
（轉(zhuǎn)載）
