汽车发动机装配线的SPC质量控制系统设计

汽车发动机装配线的SPC质量控制系统设计

李刚

安徽江淮汽车集团股份有限公司重型车分公司质量管理部安徽合肥230601

摘要：装配是一个整合的过程，即用正确方法、合理的顺序、足够的精度要求把独立的零部件组装成一个完整整体的过程。汽车发动机是汽车的整个心脏，而汽车发动机装配线的装配质量对产品乃至整车的性能起着决定性的影响。本文对汽车发动机装配线的SPC质量控制系统设计进行了阐述。

关键词：发动机装配线；SPC质量控制；质量控制系统设计

SPC统计过程控制是从企业信息化的角度实时监测并改善生产质量，借助数理统计方法的一种过程控制工具。它对生产过程进行分析评价，用基于SPC的6分析方法对采集的数据进行处理，根据分析结果确定影响产品质量的系统性因素，并进行相应的调整，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，保证装配线的生产质量。

一、汽车发动机装配线概述

发动机是汽车领域技术最密集的关键部件，在汽车发动机装配过程中，由于被装配零件的多样性、工艺的繁琐性，汽车发动机装配线显得尤为重要。汽车发动机装配线是一个对发动机顺序装配的流水线工艺过程，每个工位之间是流水线生产，因此，每个环节的控制都必须具备高可靠性和一定的灵敏度，才能保证生产的连续性和稳定性。合理地规划发动机装配线可更好地实现产品的高精度、高效率、高柔性和高质量。

二、SPC质量控制分析系统的设计

1、质量分析控制逻辑框架。SPC质量控制分析系统认为，生产过程只受随机因素时，过程处于统计受控状态；当生产过程存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态。失控状态下，过程分布不再服从稳定的随机分布，SPC分析过程波动的统计规律而进行质量控制。在SPC分析的准备阶段，确定关键工序节点和关键工艺特性，制定相应控制计划和标准，采集工艺特性参数；在第二个阶段，在分析用控制图中确定关键工序节点，判别分析用控制图是否异常，若有异常，需重新确定关键工序节点；若正常，进一步分析工序能力。若工序能力不满足要求，需查找原因、纠正问题，改进工艺、品质，重新采集工艺特性参数；若工序能力满足要求，进入第三个阶段（监控阶段），定期抽样、描点，对过程受控状态进行监控，判别控制用控制图是否异常，若异常，查找原因改进工艺方法；若正常，进行日常管理。

与传统SPC技术相比，集中数据采集、分析和处理对装配线关键工序的质量控制等功能是基于MES的SPC质量控制分析系统的优势所在。发动机装配生产线车间中，制造装配工艺复杂多样，对关键工序的质量控制是精益高效生产的核心。图1是基于MES的质量分析控制流程图，包括质量参数获取、绘制控制图和质量诊断与调整三个阶段。根据汽车发动机装配线上每道加工工序的作用及其相互关系，绘制关键工序流程图、工序质量治理网络图等，为后续的数据分析与评价做准备。

图1基于MES的质量分析控制流程图

系统的开发工具选用Delphi，它具有丰富的成形控件，能提高数据库开发效率，简化开发过程。数据库管理系统选用MicrosoftAccess，它是Windows环境下的数据库管理系统，软件安装简洁，面向用户的桌面易于操作。系统的设计遵循“自顶向下，逐步求精”的原则，底层模块包括用户登录模块、系统初始化模块、设置控制限数据模块、查看数据模块、判异准则设置模块、查看控制图上数据模块、控制图上数据移动模块、数据报表模块、数据备份模块。

2、质量数据分析系统。基于MES的SPC质量控制系统是基于B/S的结构，对企业生产过程中，生产线上实时采集的数据通过现场总线上传到PLC，再由MES管理系统、ANDON电子看板系统和监控系统进行数据采集上传到数据库，通过网页的形式将数据以报表的形式呈现，为企业质量部门和管理层提供实时准确的产品质量信息，根据这些信息实时进行分析、处理，继而达到有效的质量控制的目的。

数据采集与实时监测是质量数据分析系统工作的核心，在汽车发动机装配线生产过程中，有多量关系复杂的不同类关键工序和质量参数。较佳的测量参数结构描述是利用产品树，其树形结构分为四层：机器名称、构成机器的各部件名称、零件名称、测量参数。例如将铣床作为作业机器进行考察，其包括传动机构和进给机构，其中传动机构的执行零件为齿轮，需要测量的参数为齿距和齿高。数据采集包括数据读取、温度补偿、显示数据、保存数据。其中数据读取是从串行口读取传感器端的ASCLL码，筛除其他字符，得到测量数值；温度补偿是将传感器端的温度数据转换为标准温度下的数据，并考虑温度变化对数据精确度的影响。将测量数据导入系统，机械技术部门绘制完图纸后，会将统计完的零件图纸信息生成三表：自制件明细表、外购件明细表、标准件明细表。其中外购件和标准件明细表，按照流程，需要填写单据编号。除了零件数据，还要分析装配线上关键工序中影响质量的因素，确定质量控制点及关键参数，进行实时采集和处理。

SPC分析图用来区分由异常原因引起的波动或由过程固有的随机原因引起的偶然波动。通过均值与极差控制图、均值及标准差控制图、工序能力分析图、排列图的方式对生产过程质量进行测量、记录、评估。另外，在质量控制分析系统中，首先可实现的功能是零件状态查询，包括自制件和外购件。在系统界面中，可详细了解所属项目名称、设备编号、零件号、零件状态、零件类型、零件种数、零件件数、投产状态、工艺状态、入/出库状态等信息。在设计的零件短线表中，可查看工位类型、区域和工序等信息；在加工进度查询界面可查看不同类别的零件加工进度；在工艺卡界面可详细看到工艺名称及工艺流程。在装配部分，装配质量数据采集系统中可实时监测每道装配线的状态，设备上电和循环开始的状态、装配线上出现的问题（缺料/工位生产/技术中断等）可及时发现。

3.装配过程质量追溯。在汽车发动机的装配过程中，通过工件序列号对工件进行全程追踪，物料信息可随时查询，包括订单号、工件图号、流水号、工序名称等信息，并导出Excel表格，工件信息查询界面包含所有工件信息的系统可查询工件的各个工位全部质量数据。系统内各类信息数据的流向是实际的业务逻辑在数据层的抽象，弄清楚这些信息的流向，有助于方便快捷地查询工件或工位的实时生产质量、装配质量情况并及时对出现的问题进行调节。

三、基于MES的SPC质量控制分析系统测试与优化

系统的测试是系统在正式投入使用前所做的必要准备，制定良好的系统测试计划会节省测试时间，获得有价值的测试结果，而根据测试结果对系统进行必要的优化，能完善软件系统的功能。对基于MES的SPC质量控制分析系统来说，数据的真实性、准确性至关重要，所以在系统投入使用前，一定要测试数据的准确性、完整性。

四、结语

近年来，汽车需求进入高速发展时期，由此带动了汽车发动机行业的迅猛发展。为提高生产效率，改善发动机质量，减少工人劳动强度等，在汽车发动机装配过程中对自动化控制技术的更新和应用提出了更高的要求。因此，发动机相关制造企业运用先进的质量控制系统工具进行生产及装配过程的全面质量监控管理很有必要。

参考文献：

[1]沈晓杰.基于制造执行系统的统计过程控制在质量管理上的应用[J].工业控制计算机，2015（09）．

[2]吴少雄.智能统计工序质量控制的体系研究[J].计算机集成制造系统，2014（11）．