MES在汽车制造中的应用：料架防错

在汽车、发动机、变速器的装配车间里，需要执行大量的装配作业，由于生产现场拥挤、柔性、快速，所以也给我们带来了很多管理上的难题：

- 工人忘记装配某个零件怎么办？

- 工人装错零件怎么办？

- 输送线怎么知道工人的装配完成、可以放行了？

为了应对这些难题，我们可以在MES中设计一个料架防错模块，并通过传感器、PLC等和自动化设备结合，从而实现自动、柔性的防错过程。

下面我们以发动机工厂的例子说明整个料架防错的过程。

首先我们要对BOM进行扩展。

通常研发部门在发布一个产品时，会一起发布产品的工程BOM和制造BOM。

工程BOM主要体现产品的成品和半成品、零件的关系。

如产品A由半成品A11、A12组成，而这2个半成品又包含了零件A21、A22若干：



从工程BOM中我们可以看到装配关系和数量比例。

但是对于制造过程来说，BOM还不够细致，通常我们会进一步设计制造BOM。

制造BOM区分了哪些半成品是外购件，哪些半成品是自制件，同时对于零件，进一步指定了装配工位和数量，如下图所示，我们可以看到半成品A11下面的零件A22被拆分到1002、1003这2个工位进行装配：



制造BOM已足以指导普通的采购、生产作业，但对于料架防错来说信息还不够充分：我们还需要知道每个料的存储位置，因此需要对制造BOM进行进一步的扩展，从而得到工艺BOM：



MES拆解工艺BOM，得到各工位的料架防错信息(料架编号和数量)，通过OPC下载到工位PLC上，因而PLC在逻辑上就知道了本工位要装配的零件放在第几号料架上、数量是多少，从而形成了料架防错的依据。

接下来由PLC负责执行具体的防错过程。

首先我们要在料架上加装灯和传感器，此传感器能够侦测到光线在近距离内是否被遮挡，并反馈信息给PLC，详细结构如图2.10-1：



图2.10-1 料架防错过程

具体过程为：

1) 发动机进入工位，PLC通过RFID获取发动机编号，并发送给MES。

2) MES解析工艺BOM，得到此工位的料架防错指令，并通过OPC将指令下发给PLC；PLC解析指令后，点亮对应的料架灯。

3) 当工人从料架上取料时，工人的手臂遮住了传感器，因而传感器向PLC发送信号，PLC会理解成一次有效的取料动作；当某个零件的取料次数达到工艺配置数量时，该料的防错完成，对应的料架灯熄灭；当本工位所有零件的防错完成时，PLC向MES发送防错完成信号，并允许发动机放行。