浅析焊装生产线防错系统
文章来源：AI《汽车制造业》
发布时间：2021-08-10
为了防止白车身在焊装时发生漏焊、错焊、混装和漏装，需要建立模块化、精益化和敏捷化的防错系统，需要对制造过程进行有效的风险分析，建立并维护从识别问题到控制潜在影响的严密的 " 风险预防 " 防错管理体系，确保制造过程的系统性、完整性、可靠性和有效性，达到提升产品质量的目的。
为了防止白车身在焊装时发生漏焊、错焊、混装和漏装，需要建立模块化、精益化和敏捷化的防错系统，需要对制造过程进行有效的风险分析，建立并维护从识别问题到控制潜在影响的严密的 " 风险预防 " 防错管理体系，确保制造过程的系统性、完整性、可靠性和有效性，达到提升产品质量的目的。
随着自主品牌汽车销量日益增长，汽车制造面临很多的产品质量问题。召回及索赔保证了消费者的利益，也使得汽车生产企业的质量意识及责任意识有所提高。为了将汽车产品的质量水平提升上去，应采取防错技术，争取用最低的成本将这些问题处理好，达到零缺陷的目标。
防错不是找出错误，而是防患于未然，减少风险和损失，提高产品可靠性，因此，需要从产品策划就开始考虑防错。
（1）产品策划时从零件自身形状及装配方式出发，考虑并解决后续生产时可能出现的错误。
（2）工艺规划时从设备及工艺布置出发，考虑并解决后续生产时可能出现的错误。
（3）通过生产组织及人员培训，解决后续生产时可能出现的错误。
（4）错误出现后，通过下工位装配能发现，或通过点检能发现，且返工量不大，确保损失最小化。
焊装防错的工艺开发流程有 6 个阶段（图 1），包括：焊装工艺策划防错、焊装工艺分析防错、焊装工艺设计、焊装设备工装开发，焊装工艺验证、焊装工艺优化及维护。本文主要介绍焊装防错工艺开发流程的前 4 个阶段。
▲图 1 焊装工艺开发流程六个阶段防错
焊装工艺策划阶段的防错，首先需将防错Check list 导入设计，然后根据类别对零部件进行分类管控，分别采取不同的技术策略。
（1）相像（高难度识别）：零部件结构相似，局部型面有变化，即使放在一起也难以识别，只能通过检具或三坐标识别；
（2）相似（难识别）：结构有不同，差异较小，不放在一起无法识别；
（3）相近（易错装）：零部件虽在结构、大小上有不同，但差异较小，有识别特征，但不明显，不能快速、清晰识别，容易混淆。
a.LH/RH 或 L/R ：左 / 右识别标识（如铰链、支架等）；
b.1、2、3…或 A、B、C…：连续件标识（结构上接近的多个零件）；
c. 箭头 : 向前或向上标识（结构上接近对称的零部件）；
e. 结构防错。标识防错只能从识别上防错，结构上防错才可以实现真正的装配防错。
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零件 RPS 设计要在零件模具、检具开发设计之前考虑零件搭接关系，尺寸控制重点部位，合理设计零件定位，避免车身精度受零件转配累计尺寸偏差影响。
夹具 MCP 设计在夹具开发前期阶段应考虑每个零件定位防错要求。
焊装产线布置规划要从产线区域布置，考虑零部件的上线防错顺序。
手工线设备工装防错主要考虑手工夹具防错、零件防错、焊接设备防错。其中夹具定位设计不仅要满足 MCP 要求，还要满足对相似件差异部位做定位设计。
a. 车型参数防错：采用手动旋钮切换 4 种车型按钮，每种车型采用不同颜色的指示灯显示，可以独立切换 16 个焊接规范，有效控制不同车型之间的焊接参数防错。
b. 车型配置防错：A 与 B 手工分装线，共用夹具较多，一个总成件上局部零件存在差异，需要对差异零件做车型气路切换（A 夹具气路防错改造有 30套左右）。
c. 焊点数量防错：采用焊点计数器，可以有效控制工位焊点数量（不漏点、不多焊焊点）。
a. 近距离防错：接近开关零部件差异部位在工装的下方，取件方向背向传感器，可以在工装部位增加传感器支架，安装接近开关。
b. 远距离防错：激光传感器零件差异部位在工装的上方，而且是取件的方向，传感器支架无法安装，因此采用激光对射的方式。
c. 非金属件防错：视觉检测车身胶块是塑料件，一般的光点开关检测不到，需要通过视觉拍照成像比对数据，判断是否遗漏或错装。
d. 涂胶检测防错：视觉检测机器人涂胶是没法识别涂胶位置及尺寸大小的，普通的传感器也无法检测固态的胶体，需要对机器人涂胶设备上增加视觉检测，在涂胶的过程进行防错确认。
e. 尺寸较小难识别零件防错：视觉检测侧围外板 A 柱焊装冲孔φ4 mm 孔（6 个），普通的检测设备无法识别，采用视觉检测设备可以在线检测防错。
f. 尺 寸 一 致 性 防 错：在 线检测与生产线共线，检测工位和生产线连接，根据检测频次要求和内容确定是否需要进入检测位，测量完成后，车身正常返回生产线。
多车型柔性化生产管理规划方式，由车间 MES 系统下发计划给生产管理系统，生产管理系统分配车型信息，传递给各区域PLC 系统，PLC 系统将车型信息转换设备层识别代码，自动切换设备程序。
▲图 2 机舱区域系统防错
①纵梁 10 工位员工装配纵梁时，将 EMS 下发的车型信息码贴在纵梁上；
② ER10PD 工位在上纵梁之前，扫描车型码信息，传递给上位机，上位机再转换数据给机舱PLC 程序；
③ PLC 接受上位机信息发送型号给 ER05 工位，ER05 工位液晶屏显示上件车型配置，同步将车型型号传递给夹具；
④ ER05 形式车型配置，指导员工应配置的零件，车型共用夹具，信号传递给车型传感器，识别装配后的件是否正确，不共用的夹具，直接从库位切换夹具；
⑤ ER05 装配完成后，将车型配置发送给ER10工位机器人，机器人调用匹配的车型焊接程序进行焊接；
⑥后一工位保持一致的车型传递方案，传递工位车型配置信息、夹具车型信息、机器人车型焊接程序，直至机舱总成下线。
▲图 3 侧围区域系统防错
①机舱通过 APC 输送，在下线之前，自动扫码枪读取车型配置，传递给 SB 区域液晶屏形式上件车型配置，及 SB10 夹具车型切换、机器人车型程序；
② SB10 工位显示屏显示车型配置，指导员工上对应的配置零件，车型夹具、置放台接受信号后，通过不同车型传感器识别装配后的件是否正确，机器人接收型号后，调动匹配车型程序进行焊接；
③ SB10 焊接完成通过，将车型信息通过辊床输送传递给下个程序 PLC 系统，调动相关的夹具、置台和机器人相关的车型信息，调用车型程序，可以通过传感器识别传递的车型是否与车型配置一致，后续持续保持此种传递方式，直至侧围下线。
▲图 4 主下线区域车型防错
①机舱通过 APC 输送，在下线之前，自动扫码枪读取车型配置，传递给 UB/MB 区域液晶屏显示上件车型配置，及 UB10夹具、零部件放置台车型、机器人车型程序切换；
② UB10 工位显示屏显示车型配置，指导员工上对应的配置零件，车型夹具、置放台接受信号后，通过不同车型传感器识别装配后的件是否正确，机器人接收型号后，调动匹配车型程序进行焊接；
③ UB10 焊接完成通过，将车型信息通过辊床输送传递给下个程序 PLC 系 统， 调 用 车型程序，可以通过传感器识别传递的车型是否与车型配置一致，后续持续保持此种传递方式，直至车身下线。
▲图 5 主线区域系统防错
①侧围与下车型匹配 UB10 发送车型信息，侧围通过 EMS 小车传递车型信息与下车体匹配）；
② 侧围下线工位将侧围抓取至 EMS 小车，同步将侧围配置信息通过 RFID 读取码，写入EMS 小车载码体上；
③ EMS 小车输送侧围至主线合拼工位，总拼工位读码，根据下部车型配置信息，读取侧围总成是否与下部车型配置匹配；
④ 侧围匹配一致后，进行装配焊接，若不匹配，小车放行不一致的侧围，直至匹配到一致的侧围进行装配。
在汽车制造过程中，防错技术的合理有效运用具有十分重要的作用。由于汽车零部件的质量直接影响到汽车的质量，为避免出现质量问题，制造过程中的防错应重点放在关键零部件上，采取先进的防错检测方法，加强对制造过程的控制，才能实现汽车的零缺陷。
防错不是找出错误，而是防范于未然，减少风险和损失，提高产品可靠性。采用多方论证的方法，能够发挥集体的经验与智慧，多站在顾客的立场上对产品设计、制造过程设计中的失误进行评定。经验积累，为以后的设计开发提供宝贵的参考。
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