机械  ２００５年第１１期　总第３２卷                        　设计与研究                                                　・１１・
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收稿日期：2005－07－12 作者简介：包晔（1972－），男，浙江宁波人，工程师，工业工程硕士，主要从事汽车制造管理及车身质量控制方面的研究工作，发表论文数篇。
柔性化汽车生产线的质量控制及追溯系统
包晔，周宁，朱振友
（上海通用汽车有限公司，上海  201206）
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。该系统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
中图分类号：TB491                文献标识码：A            文章编号：1006－0316（2005）11－0011－03
The quality control and ascend system in flexible auto production line
BAO Ye ，ZHOU Ning ，ZHU Zhen-you (Shanghai GM ，Shanghai 201206，China)
Abstract ：The compositive system that has network structure based on CAN bus has been designed. It can be uses to recognize the model of vehicle and control the quality with error proofing control system; also, it may be used to ascend the quality defect. The system may take advantage to decrease the probability and shrink the range of defective production; it also can increase the economic benefit for the company.
Key words ：flexible ；Quality Control Operation System(QCOS)；quality control ；quality ascend
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。
图1系统结构框图
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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。系统的硬件结构如图2所示。
图2 系统硬件组成
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，该系统的排序原理如图3所示。
图3车型排序系统图
701、702、703……722，为工位号，B 、A 、C 、C ……，代表不同的车型。第一个工位701在当前周期将车型信息扫描进入计算机系统，在下一个周期开始时车型信息将被传送至下一个工位702，而工位701又会在该周期内（第二个周期）将目前该工位所装配的车型正确扫描以备使用。工位702在同
时获得装配件（车身、发动机等）以及与之相适应的车型代码之后，将会采用与该装配件相适应的操作步骤从而保证操作的顺利进行。依次类推，车型信息每过一个周期便向流水线的下一个工位顺移一步，从而保证了流水线上各个工位都能在获得整车的时候也能同步获得正确的车型信息。从而确保了各个QCOS 点对不同车型的正确控制。并为最终高质量、高效率地进行防错质量控制打下了基础。 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[2，3]。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。其工作原理如图4所示。
图4 QCOS 点质量控制原理简图
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当某一个工位的QCOS点不止一个时，必须在所有的相关计数器都发出OK信号之后，控制器才会对车体予以放行，同时工序完成信号也将通过CAN总线反馈给网络处理器。采用QCOS防错系统，操作人员仅使用一套拧紧工具就能完成对不同数量相同扭矩QCOS点的操作，节约了资源，避免了工人的选择失误。而同时只有当所控制QCOS点的扭矩控制数量达到计数器指定数量或授权人员通过刷卡系统发出指令时，该计数器才向BYPASS发出OK 信号，表明工件在该工位操作完成，进入下一工位，这样可有效
地避免工人的操作失误，达到对每个工位的产品质量进行控制的目的。
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，是厂家查质量问题的重要手段和质量持续改进的必要手段[4]。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。质量追溯系统如图5所示。
图5质量追溯系统结构
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。
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。
汽车质量网
（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.
[4]孙宝银. 企业如何实施质量追溯索赔制[J]. 质量指南，2003（7）:44-45.
[5]陆正方，郑灿雷. 中国汽车企业应该正视汽车召回[J]. 消费经济，2004（3）：31-33.
六轴数控精密微细电火花机床诞生
上海SARIX公司推出六轴（X/Y/Z/C/A/B）SX-200-HPM 数控精密电火花机床，X/Y/Z行程350/200/200mm，X/Y轴定位精度±1ìm，工作台上装有电极修正装置，采用线电极等方式进行修正，通过X、Y、Z等相关轴的联动，进行各种形状电极的反拷贝加工。Z/C/A/B可加工ö 0.02mm的微孔，如可进行硬质合金集成电路模具的穿丝孔加工等。该机还可以进行电火花铣削加工。