电机生产线的可重组改造

质墨盛~学鸥电机生严线的可重组造口赵晓银口李明口李伟口彭秋生海大学CMS及机器人中心,上海200072摘要:提出一种电机产品生产线可重组改造的方案,并构建可重组电机生产线的控制系统、加工系统、物流系统以及质量保证系统,既从生产过程来保证可重组生产线具有较高的快速响应能力,又有效地实施了产品生产过程的质量控制,保证了可重组工作状况下产品的质量关键词:可重组制造生产线改造电机物流组态质量保证中图分类号:TH65文献标识码:A文章编号:1000-4998(2007)02-0048-04由于生产竞争的加剧以及自身行业的技术特点等到整个生产过程中去,转子生产线未改造前的生产过原因,用户需求多样化、产品更新换代快等特征在电机程及工作流程如图1所示。生产企业的生产过程中表现得越来越明显。要对生产中的变化进行快速响应和对产品进行快速适应,就必饿子压轴“压整流子→电枢绕线“点焊浸溃须对整个生产线进行可重组改造,这对于我国一些老企业利用现有生产资源和技术条件转变生产方式,提高自身竞争力,节约资金都有很重要的推广意义。轴承档打磨<动平〈测轻跳>整流子〈电在可重组改造过的生产线上,对产品变换响应时真间大大缩短,这种生产产品的快速多变可能会带来▲图1转子生产步骤系列的问题,这对于电机生产企业的生产组织方式,质本文面对的电机生产线,具有明显的生产和技术量管理方式和底层设备兼容性等提出了更高的要求。特点,主要包括:①电机生产流程、工序是相对固定的在可重组生产方式下对产品质量的控制同样是一一般不随产品型号的变化而有太大变化;②目前企业个挑战。本文介绍了对某企业电机生产线进行可重组所有的电机产品生产线上设备有一定适用范围,现场改造的情况,其核心就是在现有资源与装备的基础上,生产时通过夹具的更换及相关辅助设备的配套,就可通过在信息层、执行层的有效重组,使整个电机生产系以相应地应对产品的变化;③电机生产线每个工位目统对于产品的变化具有更快的响应速度、更强的品种前皆采用半自动加工方式,上下料全依靠人工承担;④适应能力和更稳定的质量控制水平。因此,在整个可重加工零件的检测一般由工位自行解决,并在一定的工组改造过程中,对关键工序进行信息和工艺可重组改位设置了综合性能测试;⑤电机加工生产线的物流采造及如何确保可重组制造状态下的产品质量,将是电用离散的小车形式;⑥生产管理方式为看板方式;⑦由机生产线可重组改造中的关键问题。于采用非固定物流方式,目前的生产线能适应品种混现有电机生产线基本状况合的加工方式;⑧工艺装备实行集中管理方式,并根据加工零件及工艺要求在需要时领用。1.1现有电机生产线的现状1.2电机生产线改造需求分析目前该企业的转子生产线为非自动流水线,工艺针对目前的实际情况,电机生产线改造的目标主过程复杂,由于其加工质量直接影响电机的最终质量,要从以下3方面需求进行分析:1)加工系统:从压轴到因此转子生产线的状况成为制约电机质量和产量的瓶校直工位能连成局部可重组的半自动线,从加工设备颈。为解决电机生产线的这一瓶颈问题,以转子生产线自身重组,设备的工装重组以及设备间的联系重组等的改造为突破口,并在此基础上将研究成果扩展应用方面中国煤化工工系统;2)控制系统研制*上海市重点攻关项目(编号:0311110CNMHG力的可重组生产线控收稿日期:2006年8月制软件,通过工业以太网控制现场加工设备,并进行数机械制造45卷第50期星盛~当鸥据收集和分析,以满足系统的构型需要,并可根据加工任务的变化迅速组态实现对装配任务的优化控制;3)可重组控制系统物流系统:在重组过程中,根据生产产品的变化,由可可组态软件重组控制系统发出指令,通知物流系统如何调整小车产信息系统生产线建模行车路线、输送线循环方式、各工序工作缓冲大小、输单信息可组态算法实现]同重组加工同重组物流系统送节拍大小。库存信息设备控制驱动2电机生产线可重组改造的总体技术方案生产信息生产反馈信息针对以上的现状和需求分析,考虑到可重组制造加工设备信息系统和电机生产线的工艺特点及现状需求,以及转子生产线是整个电机生产过程的瓶颈,因此对电机生产数据分析、统线的改造主要是对转子生产线的改造。具体思路为:该计、诊断转子生产线可以基于现有生产条件,通过转子加工设备自身的变化(包括工装的快速装卸和设备部分构件▲图3可重组生产线控制系统组成图的快速更替)以及加工设备间联系变化(物流路线的改线软件控制系统的核心,它可以根据不同的加工订单变),从而达到根据计划定单的变化,通过车间控制系及时调整转子加工设备部件的更替和工装的转换,使统快速调整转子生产过程和生产能力,实现稳定的产之快速重组;调整生产线物流路线使物流响应加工系品质量和低的重构成本。结合该企业生产汽车电机的统的要求。生产信息系统为可组态软件进行构件的物工艺特点,可重组生产线根据不同产品的工艺变化,通理及逻辑重组提供精确及时的信息,其核心是一个数过组态控制系统将生产任务和组态信息下达到生产据库系统。生产反馈信息系统是对重组后的加工产品线,生产线通过加工设备工装的快速重组以及物流系及设备进行监测,并及时反馈产品返修率,设备利用统的流程快速改变(如运输车的行车路线、工装库的管率、设备能力、缺陷产品的溯源分析等信息给控制软理)实现加工系统和物流系统的重组,并将加工过程信件。构建整个可重组电机生产线的硬件结构如图4所息及时反馈到组态控制系统,进行数据分析和处理及示,其中虚线框为重点改造的转子线部分加工系统的控制可重组电机生产线的基本结构及相关改造部分如图2所示。电机总装线可重→可重组电机生产线控制系统}[硬件改造压轴设备+可重组电机生产线加工系装备改造机生压轴工位产线可重组电机生产线物流系统现场工装库构建E57-200显示屏工装库质量保证系统质量改道▲图2可重组电机生产线系统结构及相关改造9控机工控机校直工位工装库2.1可重组电机生产线控制系统基于组态技术的控制系统主要是对生产线上的设备进行加工任务的分配、设备的控制、加工数据的采电机转子线66665E其余工位集、加工参数的调整、生产线的监控等。控制系统是整个生产线正常运行的基础,主要由可组态控制软件和扩展接口数据采集反馈系统两部分组成。将客户订单或紧急订▲图4可重组电机生产线硬件结构单数据经手工排程、计算机简单优化并结合相应的库存信息以及生产现场信息,传入控制系统,控制系统通2.2可重组电机生产线加工系统过对数据进行可重组计算、仿真评价、控制运行得到一通过工装的快速变化来适应产品的变化是转子装个具体的车间作业计划,并将该计划传输给可重组加配生工系统以及物流系统执行加工系统和物流系统将信和工中国煤化工加工设备部件的更替进行转子生产的优势息反馈给控制系统,它们之间关系如图3。CNMHG其中,生产线建模以及可组态软件是可重组生产针对生产线加工设备现状,结合可重组的思想和机械制造45卷第510期2007/2关键技术,给出可重组电机生产线加工系可重组对加工系统的要求:舒航分公司的工序需求统的设计方案,如图51适应可移位和布局调整的模块化结构机床1、压轴2生成现场快速拼接或插接的模块化机床控制器接口|2、压换向器实线部分所示,由各3、适应快速定位、夹紧的模块化夹具和检测工具3、测径跳、校直种要求(包括可重组对加工系统的要求、匚结合可重组生产对加工设备和工装以及检测工具的具体要求工厂的要求以及可重对这几道工序需要完成的改造任务组加工对于设备、工I、现场信息采集与通讯系统2、加工设备的改造3、工装的改造4、机床控制器装、检具的具体要的改造5、检测工具的改造求),结合各工序的实际现况,制定出对各压轴工序的硬件改造现场信工序改造的具体任务1、加工设备:机床控制系统及数据接口息采集压换向測径与通讯跳,校目标,接着把重要工行程控制开关、适合快移的运动装置2、工装:模块化夹具(或夹具库)快速夹系统的器的硬直的硬位的改造方案细化硬件改件改造紧装置件改造具体如对可重组后质3控制器接口:模块化量控制影响较大的压换向器、电机轴端校信息传送是否成功依赖加工设备是否从设备从控制系统!有控制部分以及数据接口,如无则无1}数据口直、测径跳、压轴等工传来的指令!法实现对加工系统的控制即可重组采集数位的硬件进行改造通过车间监:':的生产指令只能仿真结构据反馈在该方案中,对控层下传到到控制机环的数据;可重组控制系统输出至可重组加工系统的信号提供加工设备的名称及使用参数、系统整个电机生产线加工控制接口!加工设备的具体工装及参数调整方法具体工序检测方式的选择、具体工序的生产Fx系统进行可重组改造8节拍等主要集中在对加工设▲图5可重组电机生产线加工系统设计备的改造,通过对整个电机转子生产线质量状况的分析来看,电机转子轴位的实时信息采集,需要对各个工位的加工设备控上的一个关键尺寸—出轴端同轴度的质量问题几乎制接口部分进行设计改造。如图5中的虚线部分表示控都产生在压轴工位。此外,电机转子出轴同心度是电机制系统与各个改造后加工工位的信息传递,完成改造转子的一个重要技术指标,因此,改造内容主要具体体后,控制系统传来的指令通过车间监控层下传到机床现在对压轴工位进行技术改造和对电机出轴校直工位的数据控制接口,这些指令具体到提供加工设备的名进行技术改造上。限于篇幅,这里不展开叙述具体设计称及使用参数加工设备的具体工装和参数调整方法过程。具体工序检测方式的选择、具体工序生产工序的生产压轴工位具体改造的实施内容:增加压轴后轴端节拍等同时,控制系统可以实现对各设备状况及其生高度与叠片厚度的计算机检测,其检测结果将集中存产状况的实时数据采集。贮,供后续的质量分析与控制部门使用同时采集压轴2.3可重组电机生产线物流系统过程中的压轴压力与位移值,并建立相应的压力-位构建可重组状态下的现场工装库,具体方案是:要移关系,这些数据同样集中存贮,从而为进一步的压轴实现快速有效的加工方式可重组在不移动加工设备过程质量控制提供最原始的数据。的情况下,通过有效的夹具组合,同样能达到移动加工电机出轴校直工位改造内容:对这个工位进行半设备同样的效果特别是在多品种混合加工时,不同型自动操作改造,除了上下工件以外,整个校直工作全都号夹具的更换使用将更为频繁在这种情况下,就有必自动完成。具体改造的实施内容:完成半自动化的转子要在生产现场设置延伸的工装库位,同时也必须对这出轴端同心度检测,用神经网络BP算法理论确定校些现场工艺装备按一定的规范要求进行管理直过程中的校直量,完成自动校直。同时收集校直前后该工装库放置若干套常用和后续使用的工装夹转子出轴端的质量信息,并将其集中存贮,从而为进具,以智工恋化产生的快速可重组,并步全面控制转子生产过程的质量提供最原始的数建立中国煤化这些工装包括夹具检具和CNMHG同一台加工机器,也此外,为了实现控制系统对各工位的控制和各个就是说工装的安装方式将统一,并方便快速调整。工装2007/2机械制造45卷第510期战b质星座·遷总库的控制计算机接收来自控制系统的生产工装安排①基础层。模型中体现了IsO9000质量保证体系以及工装管理数据,既加强对工装的管理,也减少了工要素,主要表现在质量保证体系要素规定的程序文件装切换的时间。中的具体操作、处理,像对质量体系文件、质量体系审2.4可重组制造质量保证系统核、质量评价等的管理。在电机生产线可重组改造过程中还要从质量方面②实现层。主要是根据生产工艺特点,通过对压考虑,构建面向可重组制造的质量保证系统。由上述对轴、校直工位的可重构改造以及从质量信息方面考虑电机生产线进行可重组改造的技术思路可看出,在可构建现场信息采集与通讯系统,实现质量信息的有效重组制造环境下,要实现产品的质量保证,关键是对可传递,从而完成对关键质量信息点的控制,同时实现对重组生产过程的控制。因此我们从质量保证体系的基整个生产过程的实时监控。这样就可实现与制造过程础层出发,按照Iso9000系列标准建立基础质量保证有关的过程控制、检验与试验,并实现可重组制造环境框架体系,调整规范各个要素。通过建立工位信息系统产品质量的追溯、不合格品的控制、纠正和预防措施和关键工位质量信息控制系统,快速准确地完成现场质量记录的控制等,从而确保了整个系统的有效运行。工位信息的釆集与发布,同时建立基于现场制造工艺③资源层。主要是建立基于设计与制造信息的现的质量信息数据库,将各种类批次的生产工艺过程信场质量信息数据库,信息数据不仅及时、准确地记录下息、产品质量信息等输入相应的数据库。利用Web技来,而且符合质量保证体系的规范要求,通过信息查询术搭建信息共享平台,实现可重组制造质量控制系系统,可实现产品质量信息的追溯。统,使产品的质量控制从原来单纯的产品检测转向生④用户层。系统采用ASP作为前台应用程序开发产全过程的质量控制,最终使企业以面向市场的质量工具, SQL Server2000作为后台数据库管理系统,前后保证体系运作。图6为该系统的总体框图,各层介绍如台之间通过ODBC技术进行数据交换。目前主要是通下过 Intranet实现企业内部的信息共享,随着网络技术和企业的业务发展,远程用户可通过互联网和局域网,及2000版IS09000质量体系时了解质量信息,加快信息反馈速度。质量体系文件管理本方案应用于上海某电机生产企业的实际生产过质量体系审核管理质量体系教育与培训程,收到了预期的效果可重组制造质量评估管理质量保证系统3结论本文论述了对一种电机产品生产线进行可重组改可重组制造生产过程质量控制系统造的详细方案,构建了可重组电机生产线的控制系统、基础层加工系统、物流系统以及质量保证系统。通过将其应用装、设备于实际生产,证明整个电机生产系统对于产品的变化计量器具具有更快的响应速度、更强的品种适应能力、更稳定的的检验质量控制水平。工位信总系统检验「质保工参考文献质量数据采集‖数据统计分析艺文件1谢楠李爱平,徐立云.可重组制造系统及其关键技术[J同系统测量工济大学学报,2005,33(11):1513-1517[实现{信息控制系统[位质量‖信息输出系统‖艺文件2吴智跃沈晓,黄国庆,刘士良,蔡英可重组的制造系统[系统管理及维护‖质量跟踪管理‖数据程江南大学学报,2003,2(2):156-159序文件3周军,邓建新,刘战强.可重组制造系统[J].机械设计,200320(10):1-3.基于设计与制造信息的现场质量信息数据库4周军,刘战强,邓建新.可重组制造系统及其关键技术[J山东大学学报,2003,33(5):477-481.数据库管理系统5隋艳丽,李明,张美华,吴奕青网络环境下可重组制造质量中国煤化工床,200,5):94-9用户匚企业h远程用户登陆系统CNMHG▲图6可重组制造质量保证系统的总体框图(编辑文圻)A机械制造45卷第510期2007/2