MES在汽车制造中的应用之业务篇(9) -- 拧紧防错

我们知道，在汽车的装配工艺中，螺栓拧紧固定是一种广泛应用的安装固定方式，如汽车底盘与车身的固定，内饰件的固定等。此外，在发动机的装配中，螺栓拧紧更是无处不在。本章以发动机的拧紧为例，介绍拧紧与防错的集成关系。

通常拧紧包括预拧紧与终拧紧。预拧紧指使用一个较小的扭矩将零件安装在主体上，终拧紧指用最终出厂的扭矩值将零件固定牢靠。

在实际的拧紧操作发生前，相关部门还要做以下的准备工作：

工艺部门编写拧紧工艺文件，包括：定义预拧紧、终拧紧工位，以及拧紧枪对应的扭矩值。

质量部门标定好每把拧紧枪的扭矩值。
工艺工程师在MES中配置好各零件的拧紧工艺，包括：工位、拧紧枪编号、拧紧次数、拧紧角度、程序号等。

拧紧的实际作业控制系统由拧紧枪、控制器、PLC、服务器组成。其中，拧紧枪是执行机构；控制器是专用PC，能够显示实时扭矩，并和PLC、服务器、拧紧枪通过接口通信；PLC主要是传输逻辑控制指令；服务器用于存储拧紧过程数据，并生成拧紧曲线。

图2.9-1显示了拧紧防错的主要过程，简述如下：

序列号识别：发动机到达拧紧工位，PLC通过RFID阅读器识别发动机序列号，并将之通过OPC发送给MES。
指令发送：MES查询拧紧工艺数据库，得到此台发动机在本工位配置的拧紧枪编号，及拧紧次数、拧紧角度、程序号，然后将这些数据通过OPC下发给PLC。PLC将拧紧指令转发给拧紧枪控制器。

结果记录：工人或机器人根据控制器的指令执行拧紧作业；当某台拧紧枪的拧紧值符合标定值时，则控制器将之视为一次有效的拧紧，并将之输出给PLC；当某台拧紧枪的有效拧紧次数达到配置次数时，则PLC将此台拧紧枪视为防错完成；当此工位的所有拧紧枪防错完成时，则PLC视为本工位拧紧防错完成。拧紧作业完成后，控制器向拧紧服务器输出所有拧紧过程数据，以用于事后的SPC分析；同时，通过PLC和OPC将最终拧紧结果、最终拧紧扭矩发送给MES，以用于追溯分析。



图2.9-1 拧紧防错过程

本文介绍了一种拧紧防错的解决方案，此外还有一种常见方案略有不同，即在MES中配置拧紧程序号，而不配置次数、角度等，相当于将部分拧紧工艺配置在拧紧控制器中。
此外还需说明的是，由于拧紧扭矩对装配质量关系重大，因此一些公司建立企业级的拧紧工艺数据库，由研发人员统一配置，然后下发给各工厂的MES系统，这样可以更有效地保证工艺的标准化和可靠性。