探讨柔性化汽车生产线的质量控制及追溯系统的应用

朱金生

摘要：针对柔性化汽车生产线上多车型共线生产的现状，设计了一种基于 CAN 总线的网络化集成系统，可以实现对生产现场的车型自动识别、生产工位防错质量控制及质量追溯。该系統有助于降低产品缺陷的产生，缩小缺陷产品的界定范围，提高企业的经济效益。

关键词：柔性化；QCOS；质量控制；质量追溯

近年来，随着我国加入 WTO 及国内汽车市场的国际化，汽车行业的竞争越发激烈，这种激烈的竞争要求各汽车企业在产品设计与制造手段上做到“快速”及“多样化”，传统的大批量生产用刚性生产线已很难满足用户对汽车的多样化要求，汽车制造由单一品种的大批量生产方式向多品种、小批量的柔性化生产方式转变势在必行[1]。在柔性化的汽车生产线中，同时有多种不同配置及型号的汽车共线生产，因此如何提高产品质量及生产效率、降低产品缺陷的产生是至关重要的。产品的“零缺陷”永远是企业生产追求的目标，但是真正实现产品质量“零缺陷”是很困难的。针对汽车产品来说，在质量缺陷产生后如何尽快、准确地进行追溯，准确地判定缺陷产生的范围及原因，并且制定相应的措施防止同类缺陷的重复发生，是判断一个企业质量管理的重要标准，也是决定我国汽车召回制度实施成功与否的重要因素。本文介绍一种应用于柔性化汽车生产线的集成系统，它采用网络结构将生产现场的防错系统、物料系统及人员信息系统等集成为一体，可以实现产品质量的在线防错控制及对产品质量信息的准确记录和追溯。

1 系统组成

该系统主要由车型识别系统、QCOS（Quality Control and Operation System）防错系统、物料拉动系统以及质量追溯及员工管理系统组成。系统结构如图 1 所示。

系统采用基于 CAN 总线的现场总线通讯方式，在流水线的每个工位旁边设置相应的网络控制器，该控制器内集成了 QCOS 防错控制及处理、物料拉动控制以及对操作员工信息识别等功能，是整个系统中的基本控制单元。系统的主控单元为两台网络服务器，分别实现对车型的排序以及各种信息的判断、修改及存储下载等功能。

2 车型识别及 QCOS 防错系统

2.1 车型识别系统

车型识别系统主要完成对车型的识别及排序功能，首先由设置在流水线第一工位的扫描仪对车体上的条形码进行扫描，将扫描信息通过现场总线上传到网络服务器，网络服务器根据扫描数据进行车型识别及排序，然后将结果传递到各个相关工位。

2.2 QCOS 防错系统

“零缺陷”是设计、制造、服务所追求的目标，而防错技术是实现“零缺陷”强有力的手段。防错的目的是在产品的设计和生产过程中尽可能早地发现和改正错误，杜绝产品缺陷的产生。绝大部分的缺陷故障都是由人为失误造成的，而采用 QCOS防错系统可以有效地消除人为差错，大大降低缺陷率甚至消除缺陷。

以本文介绍的柔性化汽车装配生产线为例，在汽车装配生产线的每个工位上，每一个需要拧紧螺栓的点称为一个 QCOS 点，对每一个 QCOS 点来说，不同的车型需要拧紧的螺栓数量是不一样的。现假设某一工位上的动力工具 A 需拧固 A 车型两个螺栓、B 车型三个螺栓，则工位的网络控制器首先从现场总线上获得目前装配车型（假设为 B 车型），然后会对拧紧工具所对应的计数器（计数器和拧紧工具一一对应）发出指令使其复位数设定为 3。拧紧工具每拧紧一次，向 QCOS 端口输入一个脉冲信号，当 QCOS 端口输入的脉冲信号达到规定数量时（紧固螺栓达到规定数量），计数器复位，同时发出一个OK 信号，通知控制器，表示该 QCOS 控制点工作结束，拧紧螺栓的数量与车型匹配正确。

3 产品质量追溯的实现

在汽车制造业中，质量跟踪和质量追溯是至关重要的环节，是厂家查找质量问题的重要手段和质量持续改进的必要手段[2]。在现实中，这也是追回问题产品的必要途径。在生产现场，工位既是作为质量信息收集的追溯终端，又是可以控制和改变制造质量的现场。所以本文将质量追溯系统设计为基于每个工位信息的系统结构。可以对每一件产品的生产过程信息进行详细的记录及跟踪，其中包括操作人员信息、物料信息、车型信息以及生产现场的各种异常情况信息等。质量追溯系统如下图所示。

根据追溯流程，当产品中出现质量缺陷的时候，可以借助质量追溯系统查询到各种相关信息，从而可以根据缺陷产生的原因，将缺陷产生范围最小化。例如某缺陷是由于操作人员失误产生，可以根据质量追溯系统的纪录，追溯到具体的责任人，以及该人所生产的所有产品。同样，对于那些由于零部件等物料原因产生的缺陷，也可以根据追溯系统的历

史纪录数据，通过适当的分析和评估，确定该批次物料所对应的产品信息，进而可以精确地确定可能存在缺陷的产品数量及范围，企业只需要对这些小批量的产品进行追溯及召回即可，从而可以尽可能的降低企业由于需要进行大范围的质量追溯及产品召回所造成的损失[3]。

可见，质量追溯系统的应用不仅有助于企业进行产品质量的判定及分析预警，提高企业的经济效益，而且对于提高企业的人员、物料管理水平也是大有益处的。

4 结论

（1）采用基于 CAN 总线的现场总线网络结构，将生产现场的 QCOS 防错系统、物料拉动系统、车型识别系统及质量追溯系统进行集成化设计。

（2）实现对柔性化汽车生产线的车型自动识别及排序，并且在各个生产工位实现了自动的防错质量控制，有助于降低人工操作失误及减少产品缺陷的产生。

（3）针对产品缺陷产生的不同因素，设计了完善的质量追溯系统，可实现对缺陷产生范围的快速、准确界定，降低了企业损失。

参考文献：

[1]陈少甫. 多品种、大批量汽车生产用柔性自动化生产线[J]. 湖北汽车工业学院学报，1994（2）：60-67.

[2]Shingo S. 零质量控制：源头检验及故障预防系统[M]. 生产率出版，1986.

[3]赵华坚，奚立峰. 应用防错技术实现质量零缺陷[J]. 工业工程与管理，2002（4）：46-49.