基于大数据分析的监控系统提升自动涂胶质量

文/李秀峻

人力成本的不断增加，手工涂胶质量不稳定问题的日益凸显，使手工涂胶越来越不能满足更高要求的需要，尤其在某些制造精度较高的场合，手工涂胶质量几乎无法达到要求。所以,日趋激烈的市场竞争，促使手工涂胶机不断向着自动化、集成化和智能化方向发展[1]。在汽车行业，越来越多的工业机器人投入到涂胶生产线，可以说利用机器人技术来发展汽车产业已成为一种趋势[2]，但相应的，涂胶自动化也会产生质量不稳定问题，需要对自动涂胶系统实行有效的监控管理。目前车身涂胶主要分为折边胶、点焊胶、隔振胶和密封胶。

一、汽车行业涂胶质量监控现状

目前，汽车行业涂胶生产线自动化率相当高，人工检查的机会少。而停线进行目视检查会影响生产节奏，且检查结果不准确[3]；若对产品进行破坏性检查，费时费力且增加成本。目前自动涂胶机器人虽自带涂胶检测设备，但检查频次不高，即便如此，每天都会产生百万级别的质量检测数据。但这部分数据尚未得到有效利用，造成资源浪费。故，针对现有检测系统存在的问题，利用自动涂胶检测系统的质量数据，开发新的自动涂胶监控系统，实现自动涂胶质量检测数据的利用，达到100%监控自动涂胶质量，并利用大数据来分析自动涂胶的质量状态，实现缺陷率统计和精准定位缺陷位置，以最终提升企业效益[4]。

二、可行性分析

自动涂胶检测系统（ISV）的工作原理是通过灰度对比实现的。具体来说，是对自动涂胶路径进行分解，按照矩形框图分成小段，对每小段进行灰度状态识别，同标准涂胶的框图灰度状态进行对比，每个框图都会产生一条检测数据。对这些检测数据进行可行性分析，判定目标实现的可能性。

1. 检测数据排列规律

目前自动涂胶系统配有相应的ISV，通过提取ISV检测数据可以发现，其数据结构符合图1所示的规律。图1中，“时间”代表当时的标准时间；“零件代号”用阿拉伯数字表示，与具体车身零件一一对应；“传感器代号”针对不同车型有不同的代号；“车身代号”代表生产的车身编号；“图号”代表灰度识别的框图代号；“缺陷类型”代表该框图下的涂胶质量好坏。通过对检测数据进行分析，可满足后续实行涂胶质量统计分析的要求。

图1 ISV检测系统的监测数据

2. 涂胶质量可识别

涂胶质量缺陷主要包括断胶、胶线太宽、胶线太窄和涂胶错位等。ISV能够运用模板匹配方法[5]识别这些缺陷，反馈相应的缺陷类型，并通过提取相应的数据字段，统计不同缺陷的情况，满足后续对不同缺陷类型的整改要求。

通过对检测数据进行提取分类，可实现对缺陷位置的精确定位。ISV检测数据类型遵循了一定的规则，内容包含工位、车型、零件和缺陷等类型，可以通过大数据分析方法，实现工位、车型、零件和图号的一一对应，通过缺陷统计，找到有缺陷的图号，便能对缺陷位置精确定位，第一时间组织现场员工进行调整。

三、系统开发方案

通过可行性分析，确定了大数据监控方案的可行性后，对自动涂胶质量管理系统进行具体的方案实施，并实行自动涂胶管理流程方案。

1. 自动涂胶质量管理系统开发

自动涂胶质量管理系统的开发流程按照数据库的设计、数据统计的设计和质量报表的设计，完成相应的开发方案。

在系统搭建平台上，选择Access作为检测数据提取工具，检测数据可以通过ISV软件自动生成的TXT文件，保存于电脑；对检测数据的字段进行提取，并按照数据类型进行分类。建立相应的Access数据库，针对不同的工位，建立相应的数据表，包含工位涂胶状态表、车型表、工位表和零件号位置对应表；编写自动涂胶检测数据分割程序，将相应的数据导入模块中，生成工位、车型、位置和零件号一一对应的数据表。对多张数据表设置主键，通过主键进行各分表联动，实现分表信息关联互通。分表联动设计见图2。

数据统计模块的设计包括：数据统计、窗体设计、功能键设计、统计窗口功能关联设计和查询程序编写，最终生成数据统计窗口。自动涂胶质量报表设计包括：质量报表窗体设计、报表属性建立和报表窗口功能关联设计，最终生成数据统计窗口，完成自动涂胶质量管理系统。

2. 自动涂胶管理流程方案

自动涂胶管理流程方案（见图3）按照数据导入、数据分析和筛选、自动涂胶质量报表、现场质量确认和反馈车身技术员整改的流程进行。涂胶检测数据由ISV生成后，拷贝并上传到自动涂胶质量管理系统，经过相应的分析和统计方法，选择近期的涂胶状况进行统计，以合格率为主的涂胶质量统计和详细的缺陷查询，形成相应的质量报表。工作人员可以根据质量报表对现场状况进行再确认，确认无误后，应及时反馈给车身技术员整改。完成缺陷整改后，ISV检测数据能够继续进行上传和提取分析。

图2 分表联动设计图

图3 自动涂胶管理流程方案

四、系统实现

自动涂胶质量管理系统设计完成后，车间可以按照相应的管理流程方案执行，对系统实行前后的涂胶质量进行对比，涂胶的质量监控和改善取得了巨大进步。

1. 快速、准确定位缺陷

自动涂胶质量管理系统定期生成缺陷统计，管理员也能自主设置期限，进行某段时间的涂胶质量查询，并形成质量报表。质量报表能直观地实时地反映涂胶生产线存在的问题。从现场检查确认和比较两者结果（见表1和图4）可以发现，自动涂胶质量管理系统反映的质量缺陷与现场的检测结果一致。这表明自动涂胶质量管理系统能够快速、准确地定位缺陷，让现场车身技术员能第一时间进行整改，缩短了生产线的停线时间。

2. 实现100%监控

建立自动涂胶质量管理系统后，对涂胶质量的检查由原来的每5台车进行抽检，变成了对所有车型的100%监控。如图5（上）所示，将系统运行后的涂胶质量数据以合格率的形式进行反馈，每周的合格率能更加直观地显示在图表中。这不仅对整改后获得的成效一目了然，不同车型间还能形成对比，分析两者在合格率上的差距原因。同时针对某一车型某一类涂胶缺陷类型有更为具体直观的图标体现，如图5（下）所示。100%监控，能够更有针对性地对目标缺陷和工位进行整改，减少相应缺陷的再出现。

表2 自动涂胶断胶问题跟踪表

图5 涂胶质量管理系统合格率统计

3.自动涂胶质量变化

利用自动涂胶质量管理系统统计高频缺陷的出现率（图6），可以发现，系统的有针对性的优化缺陷处理，能使自动涂胶的总体质量得到提高，目前一周出现断胶率大于3%的图号数量基本维持在4%～6%。相应的，系统将形成自动涂胶断胶问题跟踪表（见表2），对缺陷进行追踪和记录更改，使缺陷的整改质量得到保障。

图6 高频缺陷图号数量统计

五、总 结

本文在原有的涂胶质量检测系统基础上，利用ISV检测数据进行大数据分析，提出了一种自动涂胶监控方法。它实现了涂胶生产线的100%监控，并能实现缺陷率的统计和缺陷位置的精确定位，从而为车间进行有针对性的质量改进带来了很大的便利，而且这个项目是在充分利用了原来的检测系统每天产生的百万级的检测数据的基础上，完成了一套更精确、实用的“自动涂胶监控系统”，并最终取得成功，从而为有效地提高产品质量并最终为提升企业效益做出了贡献。