面向变速箱总成装配的防错系统研究及应用

张晓军

（中国重汽集团 大同齿轮有限公司 技术中心，山西 大同 037305）

0 引言

中国重汽集团大同齿轮公司是拥有日系、欧系、美系三大技术平台和全同步器、双中间轴、行星机构、AMT等多种技术路线的变速箱研发生产企业。公司的商用变速箱已形成完善的产品型谱，可匹配60马力至450马力的所有商用车。变速箱匹配型谱的完善为公司开拓市场、满足客户需求打下了坚实的基础。

变速箱总成装配一线为研产混线生产，既要满足新品试制需求，又要满足市场订单要求。因此对装配线工人的操作技能、注意力等提出了较高要求。为避免错装、漏装，在装配线关键工位悬挂当日装配型号的作业指导书指导现场装配。但装配一线每天装配品种多达十几种，造成每一工位同时悬挂多种作业指导书，不易查找且容易混淆。以上多种原因导致变速箱总成装配中零件漏装、错装频发，增加了大量返修成本。本文在分析错装原因的基础上开发了一套面向变速箱总成装配的防错系统。

1 一次装配不合格的原因分析

通过对装配过程中发生的不合格情况进行统计，发现造成一次装配不合格的主要原因为：①装配过程中遗漏一个或多个装配工序；②装配过程中遗漏一个或多个零部件；③装配总成产品使用了不正确的工具；④装配中安装了错误的零件（外观相似）；⑤装配过程中未按作业指导书执行或作业指导书版本不正确。

造成错装漏装的原因有很多，其错装原因分析因果图见图1。

2 防错系统的目标

要避免变速箱总成装配过程中的这些错、漏装，急需应用防错、防呆法的技巧，采用最新的自动识别技术，针对性地研发实施专业软件支持系统，对现有装配线进行改造升级，提高总成装配一次装配合格率。针对错装原因分析，防错系统应满足以下要求：

（1）零件目标：关键零部件应满足自动识别要求，即通过零件粘贴纸质条码或零件本体刻印二维码标识等方式实现自动识别。

（2）人员目标：系统应需具有自动提醒、报警功能，自动提示所在工位应装配零件的图号及数量，同时具备验证功能，扫描确认操作人员是否装配正确零件，保证即使有人为疏忽、专业知识或技能不足也不会发生错装。

（3）方法目标：系统应自动识别所在工位变速箱型号，同时实时显示所在工位的装配工艺卡、作业指导书、装配视频等信息，以解决作业指导书不完善、新员工培训不足等原因引起的错装、漏装。

（4）后期目标：通过总成及关键零部件二维码扫描，建立装配人员、装配时间和产品型号的关联关系，实现总成售后服务追溯；可通过总成条码信息关联生产过程、装配人员、质检信息等关键信息，实现总装线质量追溯管理；对关键零部件进行二维码扫描，实现零部件质量跟踪与追溯；收集车间装配过程数据，统计员工、设备和生产线的产能和效率等，同时可分析产品装配缺陷，便于及时调整。

3 解决错装和漏装的思路

由于前期公司实施质量追溯管理，已要求在关键零部件本体上通过气动打标机或激光刻印二维码标识，同时要求其他零部件本体或包装上粘贴纸质二维码标识，因此已基本解决零件自动识别问题。

在装配一线所有装配随行卡具（装配托盘）上安装RFID标签（采用高频无源RFID技术，写／读距离取决于所选择的读写器和数据载体的类型），用于存储本卡具（装配托盘）上总成的型号、订货号、客户信息、喷漆颜色等信息。

对应装配一线关键工位，在装配一线链板循环线上安装RFID阅读器、天线，用于自动检测、读取当前随行卡具（装配托盘）上总成的型号。

图1 错装原因分析因果图

对应装配一线关键工位，在装配一线链板地下通道内安装通讯模块，用于将RFID阅读器读取的信息传递到防错系统。

在装配一线关键工位安装工业触摸平板，用于实时显示当前工位RFID阅读器反馈的装配变速箱型号，同时通过系统查询后显示本工位所需装配零件图号、数量、装配工艺、作业指导书、示例照片、视频、操作人员等信息。

在装配一线关键工位配置二维码扫描终端，对装配零件进行扫描验证，只有符合工业触摸平板上提示的零件图号及数量才可进行下一步操作，否则系统报警提示装配出错。

设计数据库及开发防错管理软件，实现RFID采集层到PDM系统和ERP系统的连接，调取产品明细、工艺信息、作业指导书、装配照片等信息。

最后确定的装配防错系统的主功能模型如图2所示。

4 装配防错系统软件组成

装配防错系统软件由基础数据管理、装配计划管理、产品信息管理、扫描管理、质量档案共5部分组成，如图3所示。

图2 装配防错系统的主功能模型

图3 变速箱总成装配防错系统软件组成

（1）基础数据管理模块：其主要功能是对系统运行的数据进行管理，包含相对固定的数据，也是系统运行所需的必要数据，主要包括用户／角色信息、装配线信息、工位信息、操作工信息等。

（2）装配计划管理模块：其主要功能是实现装配计划的下达、更新、维护及总成上下线情况反馈功能，并可对装配计划进行优先级调整，录入紧急、特殊订单。

（3）产品信息管理模块：其主要功能是通过与PDM系统接口实时传输产品的BOM信息、装配工艺、作业指导书、装配示例照片、视频及零件条码等技术数据。

（4）扫描管理模块：其主要功能是通过扫描验证装配过程中是否装配正确零件、零件数量是否符合产品BOM要求及解决下线检验过程中发现的特殊情况，如需更换零件的情况。

（5）质量档案模块：其主要功能是对总成装配现场产生的历史质量信息进行记录、归档，包含客户要求、零部件供应商信息、历史BOM信息、工程变更记录信息等。通过此模块可及时准确地记录并发现各型号产品存在的历史遗留问题，为产品质量持续改进提供更加直观的信息。

5 结论

本系统集成了二维码扫描、RFID技术、自动化通讯控制及数据库软件开发等技术，有效地防止了汽车零部件总成装配现场错装、漏装现象的发生；满足防错要求的同时，自动完成了零部件质量档案的建立，记录了关键零部件的装配时间、装配人员、供应商信息等，为以后质量追溯提供了保证。系统已在大齿公司装配线运行，显著提高了总成装配效率及一次装配合格率，并且在汽车零部件装配企业有很大推广意义。

［1］ 吴伟仁.军工制造业数字化［M］.北京：原子能出版社，2007.

［2］ 李广泰.防错防误与防呆措施应用技巧［M］.深圳：海天出版社，2006.