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基于信息化的螺栓拧紧防错技术摘要：为了防止总装柔性化制造中相似力矩的螺栓拧紧时出现错误的问题，在研究员工实践操作的基础上，结合人机工程的原理采用科学设置套筒排列顺序的方式可减少出错的概率，然后在此 基础上利用信息化平台将套筒与信息化系统的具体力矩设定进行一对一绑定。这样员工实际操作中 如果出现力矩错误则信息化系统会立即提示，并通过声光系统进行报警，从而避免误操作，最终确 保总装制造车辆时拧紧螺栓的力矩的准确及受控。关键词：信息化 螺栓 拧紧 防错 技术中图分类号：U463.06文献标识码：B奇瑞汽车股份有限公司 高战果随着汽车市场竞争的越来越激烈，顾客的个性化消费需求越来越引起汽车主机厂的重视，因此新 产品及其配置更新的速度也越来越快，低成本快速 地实现新产品批量生产已成为企业能否赢得更多市 场的重要前提。在这种环境下，不断挖掘提升主机 厂的单条生产线柔性化能力相较新建生产线的发展 方式更具发展竞争力，作为以拧紧螺栓为制造工艺 主要特点的总装车间，多车型混线柔性化生产就意 味着拧紧错误的概率大大增加。如何开发新的螺栓 力矩拧紧防错手段已成为制造质量一致性保障、企 业质量信誉提升的一项重要课题。率的增加。以A、B两款车某个工位为例：A车型需要拧紧的3个螺栓力矩分别为（18015）Nm、（18015）Nm 、（855）Nm，对应螺栓 头部对边尺寸分别为21、19、13 mm；B车型需要 拧紧的力矩为（13010）Nm、（13010）N m、（655）Nm，对应螺栓头部对边尺寸分别 为19、18、13 mm。因此，在紧固中就容易出现对 边尺寸相同的紧固点螺栓力矩错误的现象。即对边尺 寸19 mm、13 mm的螺栓容易出现力矩混淆现象， 拧紧螺栓力矩易错方式见图1。图1中显示存在发生4 种力矩错误的可能，而一旦力矩错误将会使汽车的安 全性受到极大影响。因此，保障拧紧螺栓力矩的准确 无误就是柔性化生产中必须要考虑的重要问题。1 人工拧紧易错原因解析在多车型、多配置柔性化生产制造中，每个员工在装配中遇到的问题不是简单的“单选一”而 是复杂的“多选一”问题，对于以人工装配为主要 特点的总装车间来讲，“多选一”就意味着错误概2 信息化防错拧紧方案原理基于人工拧紧螺栓时容易产生力矩混淆的现象，可以采取信息化手段加以解决，即通过计算机帮助人生产S现O场SHOPLUTION图1工记忆、识别和判断，最终确保整车拧紧螺栓的工序中力矩准确的问题。2.1 车型识别针对生产线员工在紧张的节拍中拧紧螺栓时容易 选择错误力矩的情况，可以通过计算机扫描的方式进 行智能识别，即依据车型配置表提供的物料号信息， 通过转换的方式使物料号转变为计算机能够识别的车 型代码。而物料号信息可以通过计算机连接的扫描枪 读取，然后传输给计算机，这样计算机就可以将这种 物料号信息自动转化为能够识别的车型，此种方式的 实施可以避免人工选择时出现差错。2.2 力矩绑定关于如何确保力矩准确无误的问题，可以采用 车型与力矩对应绑定的方式予以解决，即当员工在 扫描配置信息后，该拧紧机的输出力矩就只有被绑 定好的力矩值。另外，为防止相同对边尺寸的螺栓 拧紧点力矩混淆，则需要在力矩值与车型绑定的基 础上再进一步细化，即进一步将每一个力矩值与拧 紧力矩所用的套筒型号绑定，而且要特别注意按照 顺序准确绑定。2.3 追溯管理从防止不合格品流出的角度考虑，还可以运用 信息化手段将拧紧设备在流水线生产时每台车的实际 拧紧数据和判断结果存储起来，以便于管理者定时管 理，达到及时发现问题并实现防止缺陷流出的目的。基于信息化的拧紧螺栓力矩防错原理见图2。3 拧紧防错现场实施方法3.1 车型识别方式要实现自动识别车型，就要借助于某种载体，结合目前的流水线式生产模式现状，可以利用随车 文件配置表来实现。首先，配置表上具有明确 的物料和VIN信息，而且均以条码的形式体现，其中 的物料号代表车型配置，因此可以通过物料号来对 车型进行定义。定义方式有2种：一种是精确定义， 就是建立这款车型所有物料号信息匹配表，将这款 车型所有的物料号放在一起，然后给出统一的车型 代码，当新物料号产生并需要在线生产时，及时更 新这个匹配表，就可以实现新配置的计算机准确识 别；另一种是模糊定义，就是从本款车型所有的物 料号中提取共性部分，然后对这个共性部分进行车 型定义，这个共性部分的提取位数可依据本条生产 线所生产车型的不同而自行确定。精确定义与模糊 定义的比较见表1。由表1可知，精确定义和模糊定 义均可以识别出车型。精确定义相比模糊定义要更 加复杂一些，而且当一些新车型配置产生时必须要 及时维护，否则就会造成自动拧紧系统无法工作。 模糊定义更加简单一些，只要新产生的物料号前面 差异部分没有变化就不需要维护。因此，优先推荐 使用模糊定义法来定义车型。44汽车工艺与材料 AT&M2011年第11期 生产S现O场SHOPLUTION图2开始报警。例如，对于待装配的A车型，共计有3种螺栓需要紧固，对边尺寸分别为21、19、13 mm； 而待装配的B车型紧固也有3种螺栓，对边尺寸分别 为19、18、13 mm。按照“一对一”的原则进行设 定，即1个车型对应1组套筒，1个套筒对应1个力矩 值，套筒的取放动作会传递相应的信号给计算机系统 以便识别。套筒辅助拧紧防错系统原理见图3。当扫 描了配置信息后，对应本车型的1组套筒就处于“等 待”状态，而其他组套筒处于“关闭”状态。此时假 如员工选择错误组别时，拧紧机不输出任何力矩，而 且还报警。同时，如果选择正确组别时如果套筒与整 车实物螺栓头部对边尺寸不对的话也根本紧固不了。 通过这种方式就可以彻底避免实际拧紧螺栓时发生力 矩错误的问题了。3.3 防错追溯管理方法所谓防错追溯管理是指将工位拧紧螺栓的结 果以“VIN力矩值”的形式精确存储于计算机 中，当拧紧螺栓后，计算机就会将实际值与设定的 力矩值进行比对，如果实际值与设定值符合就给出定义车型精确定义物料号模糊定义物料号A5A7150LYGEBP0001A7150LYGHBP0002A7150LYGLBP0003J15A7150LYA13A7150LX3.2 力矩绑定方式所谓力矩的精确绑定就是将车型需要拧紧螺栓 的力矩预先设定并打包录入计算机系统，然后再精确 地将力矩值与所采用的工具套筒精确绑定，实现套筒 与力矩值的唯一性对应，即本套筒只能紧固出所设定 好的力矩值。如果错误地拿到其他套筒则计算机就2011年第11期 汽车工艺与材料 AT&M45A7150LXGHBP0001A7150LXGHBP0002A7150LXGEBP0003A7150LXGLBP0004A7161BBGFAV0007A7161BBCEAV0017A7201CUERBJ0001 A7161BB A7201CUGEBJ0003 A7201CU A7151FYGLBP0003 A7151FY A7151FYGLBP0004 A7160DX A7151FYGLBP0005A7160DXHUAV0016表1生产S现O场SHOPLUTION图3正确的输出结果，如果不符合则输出错误的结果。这种结果可以通过联网的手段进行远程管理，管理 人员通过查询即可对生产的车辆进行精确追溯。管 理的方法如下。a.可以通过某段时间内产量检查是否存在漏紧或 者拧紧故障现象，如果没有问题，还可以进行深一步 的观察，即可以看历史记录内是否存在其他异常现 象，如果发现有异常则可以展开精确的追溯。b. 图4为信息化拧紧螺栓力矩的防错历史数据存 储界面，图4中所有数据均显示为在合格的情况下，通过SPC的方法算出的CPK值，可以发现潜在的问题点。图4决了柔性化生产中拧紧螺栓力矩过程出错的问题，这种防错的实施极大地减小了拧紧螺栓过程中人工 识别力矩时容易产生错误的概率，同时由于制造过 程中力矩的历史数据库便于精确追溯，使日常的力 矩管理可以远程监控，极大地提高了管理人员的管4 结束语采用信息化和改善管理方法相结合的手段，解理效率和准确率。&M46汽车工艺与材料 AT&M2011年第11期 欢迎订购EEC指令（中英文对照版）为了满足目前我国汽车行业对国外汽车法规了解和掌握的迫切需要，国家汽车质量监督检验中心（长春）与莱茵技 术（上海）有限公司北京办事处合作组织汽车行业