MES在汽車製造中的應用之業務篇(9) -- 擰緊防錯

我們知道，在汽車的裝配工藝中，螺栓擰緊固定是一種廣泛應用的安裝固定方式，如汽車底盤與車身的固定，內飾件的固定等。

此外，在發動機的裝配中，螺栓擰緊更是無處不在。

本章以發動機的擰緊為例，介紹擰緊與防錯的集成關係。

通常擰緊包括預擰緊與終擰緊。預擰緊指使用一個較小的扭矩將零件安裝在主體上，終擰緊指用最終出廠的扭矩值將零件固定牢靠。

在實際的擰緊操作發生前，相關部門還要做以下的準備工作：

1) 工藝部門編寫擰緊工藝文件，包括：定義預擰緊、終擰緊工位，以及擰緊槍對應的扭矩值。

2) 質量部門標定好每把擰緊槍的扭矩值。

3) 工藝工程師在MES中配置好各零件的擰緊工藝，包括：工位、擰緊槍編號、擰緊次數、擰緊角度、程序號等。

擰緊的實際作業控制系統由擰緊槍、控制器、PLC、伺服器組成。其中，擰緊槍是執行機構；控制器是專用PC，能夠顯示實時扭矩，並和PLC、伺服器、擰緊槍通過介面通信；PLC主要是傳輸邏輯控制指令；伺服器用於存儲擰緊過程數據，並生成擰緊曲線。

圖2.9-1顯示了擰緊防錯的主要過程，簡述如下：

1) 序列號識別：發動機到達擰緊工位，PLC通過RFID閱讀器識別發動機序列號，並將之通過OPC發送給MES。

2) 指令發送：MES查詢擰緊工藝資料庫，得到此台發動機在本工位配置的擰緊槍編號，及擰緊次數、擰緊角度、程序號，然後將這些數據通過OPC下發給PLC。PLC將擰緊指令轉發給擰緊槍控制器。

3) 結果記錄：工人或機器人根據控制器的指令執行擰緊作業；當某台擰緊槍的擰緊值符合標定值時，則控制器將之視為一次有效的擰緊，並將之輸出給PLC；當某台擰緊槍的有效擰緊次數達到配置次數時，則PLC將此台擰緊槍視為防錯完成；當此工位的所有擰緊槍防錯完成時，則PLC視為本工位擰緊防錯完成。擰緊作業完成後，控制器向擰緊伺服器輸出所有擰緊過程數據，以用於事後的SPC分析；同時，通過PLC和OPC將最終擰緊結果、最終擰緊扭矩發送給MES，以用於追溯分析。

圖2.9-1 擰緊防錯過程

本文介紹了一種擰緊防錯的解決方案，此外還有一種常見方案略有不同，即在MES中配置擰緊程序號，而不配置次數、角度等，相當於將部分擰緊工藝配置在擰緊控制器中。

此外還需說明的是，由於擰緊扭矩對裝配質量關係重大，因此一些公司建立企業級的擰緊工藝資料庫，由研發人員統一配置，然後下發給各工廠的MES系統，這樣可以更有效地保證工藝的標準化和可靠性。

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