汽车焊装技术 课件 任务九焊装过程数字化管理

汽车焊装技术

主编：李敏、姚永来

任务九焊装过程数字化管理目录焊装生产管理01焊装过程的5G应用03焊装设备运营管理和监控02

任务导入随着工业4.0理念在汽车生产的深入，设备的数字化、工业互联网、大数据应用、人工智能等技术手段被广泛采用，整个汽车生产及装配过程的手段也随之发生变化。对焊接过程数字化、可视化、透明化、可预测性及自适应提出了更高的要求。数字焊钳构建了数字焊装生产线的核心基础。数字化焊钳加装了各类传感器和采集器（如图9-1所示），可实现设备预测性维护焊点质量在线评判、焊点飞溅识别评判、焊点能耗计量、焊点数据追踪追溯、各类统计报表等。任务：数字化焊钳的应用，可以给企业带来哪些收益？图9-1数字化焊钳焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.1焊装车间管理规定（1）劳动纪律…的5G应用1）焊接车间所有员工必须遵守公司各项规章制度；2）焊接车间所有员工必须无条件完成上级管理人员安排的生产任务；3）焊接车间所有员工必须具有团结协作的工作精神，要互帮互助不得搬弄事非；4）所有员工不得醉酒上班，以免毁坏公司形象，避免安全隐患；5）员工上班时间不得吸烟、吃零食，不能接打私人电话，不得擅自离岗；6）不能电话请假，必须事先请假，在主管同意后方可不来上班，两天以上病假必须有病历证明；7）人为损坏工具、量具、仪器的必须照价赔偿；8）严禁在车间内嬉戏打闹追逐，严禁在厂内打架斗殴；9）上班时不得无故窜岗、闲聊与工作无关的事；10）不得把个人情绪带到工作当中，以免发生不必要的冲突，工作中遇到异常情况要及时反馈；11）不得越级反馈问题，要随事逐级反馈，本部门能解决的尽量在本部门解决；12）焊接所有员工上班必须穿戴干净整齐，不得穿凉鞋、拖鞋上班；13）不得有偷窃行为，不得私自加工与本部门无关的产品，必要时须经车间主管同意。焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.1焊装车间管理规定（2）岗位要求…的5G应用1）操作人员必须严格按照设备操作指引及注意事项去作业，遵守安全制度和劳动纪律，不违章作业；2）焊接操作人员上班时间必有穿工作服、佩工牌、穿戴防护用品不得赤手拿取工件，以免材料生锈及弄脏工件；3）所有操作人员能熟练的操作与正确使用安全和消防设施，在发生事故苗头时，应具有及时排除不安全因素的能力；4）没有特殊情况，人机不得分离，保养设备时必须关闭电源；5）操作人员有义务查问与本岗位无关的人员，未经许可，任何人不准乱动设备、仪器等岗位要求焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.1焊装车间管理规定（3）工作环境要求…的5G应用1）地面必须干净，无油污、无纸屑、无烟头、无痰迹、无其他生活垃圾、无工作过程中出现的废物；2）工作台不得摆放与工作无关的物件，随时保证台面干净，不得有焊渣铁屑类的物体3）操作机器时应检查水电气设备是否正常，有异常的现象，应立即切断电源，不得私自拆卸，必要时向行政部报告，经批准后报设备维修组处理4）工具箱（柜）要定位放置，箱（柜）外面要有明确的用途标示5）设备的清洁由当班生产人员完成，设备清洁时必须切断电源部位，不得直接有水清洁，不得直接用手与转动部位接触，清洁要千净，要求做到设备及其四周无杂物6）冷却液、润滑油等应有回收装置；7）工作区域要保持干净、整洁，垃圾由当班人员负责清理，工作的残余物料必须回收到指定的回收箱内；8）要及时清除安全隐患，有危险的地方必须有警示，电器柜必须上锁，钥匙由专门人员保管。焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.1焊装车间管理规定（4）定位管理…的5G应用1）车间的工具摆放:常用工具摆放在工具箱中，非常用工具摆放到固定位置2）车间存放物品柜:员工的生活用品统一放置在各自的柜子内柜上必须有统一的标示柜内分类清楚，办公桌上摆放的物品为办公用品、杯子，要摆放整齐，不得摆放其他物品3）易燃易爆物品不得在车间内存放，需要时到仓库领取4）安全通道内不得摆放任何产品、物料等5）垃圾桶、扫把、手动又车等放到固定的区域内，每日由生产班组用完后进行清理6）班组长负责做好日常检查，督促员工做好本职工作，并保持工作环境干净整洁焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.1焊装车间管理规定（5）物品摆放…的5G应用1）物料摆放在规定的区域内，要求每款零件都有明显标示，摆放要整齐，能让员工一目了然2）生产过程中不合格品放入不合格区域要求摆放整齐并及时处3）零头子件放置在货架上并摆放整齐，做好标示做好防锈措施统计好种类、数量并及时反馈给生产计划，作为下批生产的子件，以免长期积压4）不得超高摆放以免产品发生变形对表面要求高的产品要采取隔离防护措施。以免产生划伤现象影响产品表面质量5）特殊工件必须用专业放置器具进行放置物品摆放焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.1焊装车间管理规定（6）安全操作…的5G应用1）未经考试合格及未持有操作证者不准上岗作业，徒工应有师傅带领;2）操作前，焊工必须穿戴好各种劳动防护用品，以防烫伤伤触电等事故的发生3）焊机上不准放置导电物品，离开操作现场应关掉焊机电源4）焊接操作现场周围10米内不得有易燃，易爆物品，焊机所用电气系统的导线绝缘良好防止触电火灾爆炸等不良事故的发生5）使用弧焊机时要熟悉其性能，工作前应确保设备各部分的接线连接处无破损，接地线安装牢固，气路、冷却水路要可靠通畅6）在安装气表时，必须将表拧紧开气时身体要避开气表和气瓶出气口，防止冲击伤人7）气瓶要固定好，轻抬轻放，不准乱摔乱扔、猛力撞击，防止爆炸;8）工作结束后将水、电、气阀门或开关关好，将电缆线及相关皮管盘收好，清理场地、熄灭火种、并将工具放回原位……焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（1）生产现场管理体系…的5G应用生产现场管理就是指用科学的管理制度、标准和方法对生产现场各生产要素，包括人（工人和管理人员）、机（设备、工具、工位器具）、料（原材料）、法（加工、检测方法）、环（环境）、信（信息）等，进行合理有效的计划、组织、协调、控制和检测，使其处于良好的结合状态，达到优质、高效、低耗、均衡、安全、文明生产的目的。生产现场管理是生产第一线的综合管理，是生产管理的重要内容，也是生产系统合理布置的补充和深入。优秀现场管理的标准和要求：定员合理、技能匹配；规章制度、落实严格；场地规划、标注清晰；工作流程、有条不紊；材料工具、放置有序；定量保质、调控均衡；登记清楚、应记无漏。……。焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（1）生产现场管理体系…的5G应用生产现场管理的三大工具：标准化、目视化、看板管理。1）标准化①标准化。②作业标准化。③作业标准制定的流程如图9-2所示④作业标准书是指导现场作业的重要工具，作业标准书每个工位一张2）目视化在日常生活中，我们是通过“五感”（视觉嗅觉、听觉、触觉、味觉）来感知事物的，其中，最常用的是视觉。理解、接受、执行各项工作，这将会给管理带来极大的好处。3）看板管理看板是管理可视化的一种表现形式，即对数据、情报等的状况一目了然地表现，主要是针对管理项目，特别是情报进行的透明化管理活动。焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（1）生产现场管理体系…的5G应用生产现场管理的三大工具：标准化、目视化、看板管理。作业标准制定的流程如图9-2所示，作业标准书见表9-1。图9-2作业标准制定流程表9-1作业标准书举例焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（1）生产现场管理体系…的5G应用目视化管理是利用形象直观而又色彩适宜的各种视觉感知信息来组织现场生产活动，达到提高劳动生产率的一种管理手段，也是一种利用视觉来进行管理的科学方法。所以目视化管理是一种以公开化和视觉显示为特征的管理方式。①目视化管理的作用。问题点显露化，困难、浪费显露化，管理效率化。②目视化管理的目的。低成本、准时、保质地完成各项工作。③目视化管理的常用工具。看板、红牌、信号灯、防错牌、操作流程图、警示牌、管理板，如图9-3所示。图9-3目视化看板焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（1）生产现场管理体系…的5G应用推行目视化管理的基本要求：a.统一：目视化管理要实行标准化。b.简约：各种视觉显示信号应易懂，一目了然。c.鲜明：各种视觉像的信号要清晰，位置要适宜，现场人员能看得见、看得清。d.实用：不摆花架子、少花钱、讲实效。e.严格：现场所有人员都必须严格遵守和执行有关规定，有错必纠，赏罚分明。焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（1）生产现场管理体系…的5G应用看板管理是一种高效而又轻松的管理方法，有效地应用看板管理对于企业管理者来说是一种管理上的解放。看板一般有生产看板、管理看板和异常看板等，如下图9-4、图9-5、图9-6所示。9-4生产电子看板图9-5管理看板焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（1）生产现场管理体系…的5G应用异常看板主要作用是统计异常处理时间，异常发生率，异常发生率趋势图标，通过数据支持现场管理是否成效。作为现场管理，还有另外一个最重要的方面：6S管理，主要包含整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SEIKETSU）、素养（SHITSUKE）、安全（SECURITY）。9-6异常看板焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（2）质量/环境管理体系…的5G应用现场生产的质量控制遵循”三不原则”：不接受、不制造、不放出（不合格品），主要开展方法如下。在全面生产质量管理中使用PDCA循环法，见表9-2。表9-2PDCA循环法阶段步骤主要方法和内容P（Plan）—计划阶段D（Do）—执行阶段C(Check)—检查阶段PA(Check)—处理阶段1.分析现状、找出问题调查表、分层法、排列图2.找出产生问题的原因或影响因素因果图3.找出原因中的主要原因排列图、相关图等4.针对主要原因，制定解决问题的方案预期达到的目的（What）在哪里执行措施（Where）由谁来执行（Who）何时开始和完成（When）如何执行（How）D5.按制定的计划认真执行

C6.检查措施执行的效果直方图、控制图A7.巩固提高，总结成功经验利用成功经验修改或制定相应未来工作的标准8.把未解决或新出现的问题转入下一个循环为下一循环提供质量问题焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（2）质量/环境管理体系…的5G应用在全面生产质量管理中使用因果图（图9-7，又名鱼骨图），用来罗列问题的原因，并将众多的问题分类、分层。主要步骤如下：图9-7因果图焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（2）质量/环境管理体系…的5G应用ISO14001对环境管理体系（EMS，EnvironmentalManagementSystem）的定义如下：环境管理体系是一个组织内全面管理体系的组成部分，它包括为制定、实施、实现、评审和保持环境方针所需的组织机构、规划活动、机构职责、惯例、程序、过程和资源，还包括组织的环境方针、目标和指标等管理方面的内容。现场环境管理的一个重要指标是，垃圾分类管理（图9-8）。图9-8垃圾分类焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（2）质量/环境管理体系…的5G应用焊装车间是四大工艺车间之一，主要进行整车焊接和装配，产品为白车身。整个焊装车间有车身线、底板线、装配调整线、门盖线、侧围线、前纵梁线、前底板线、后底板线等，还有空中输送线。焊装车间主要特点是工艺先进，单体设备多，生产线自动化程度高，安全生产环境复杂。焊装车间环境对劳动者的健康和劳动能力产生有害作用的因素如下（如图9-9）：图9-9有害因素焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（3）焊装车间容易受到的伤害类型及预防…的5G应用图9-9有害因素1）被工件割伤拿取工件应采取正确方法并穿戴劳保用品（例：防割手套等）。2）车辆伤害（牵引车、叉车等）①遵守各项交通规则。②厂内机动车辆（牵引车、叉车等）等特种作业人员，应经职业培训，持特种作业操作证上岗操作。③行人要走指定通道，过交叉路口时要确认安全后方可前行或转弯，并注意通道警示标志。3）飞溅灼伤①采取正确的操作方法。②穿戴个人劳保用品（例：长袖工作服.手套等）。焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.2焊装生产现场管理（3）焊装车间容易受到的伤害类型及预防…的5G应用4）弧光灼伤①使用专门防护面具及防护眼镜。②穿戴个人劳保用品。5）设备夹伤①确认安全装置的有效性或合理增加安全装置。②按作业要领进行作业。6）生产性毒物遵守工作守则，正确佩戴防毒口罩、手套、护目镜等7）粉尘遵守工作守则，正确佩戴防护口罩、护目镜等。8）高温作业①加强通风换气，②加强个人保健，9）噪声①加强个人听力防护。②噪声源控制及整改焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.3汽车焊装车间设备的节能改造（3）焊装车间容易受到的伤害类型及预防…的5G应用中国汽车工业伴随着中国经济的平稳快速发展，连续多年保持高速增长，已成为中国的支柱产业。同时，汽车制造业是消耗大量水、电、气等能源的产业，实现绿色可持续发展是建设现代汽车制造业的需要。节能改造的措施，主要有以下几种：1）车间照明系统节能2）减小电焊机空载消耗节能3）冷却循环水泵加装变频器焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.1.3汽车焊装车间设备的节能改造（3）焊装车间容易受到的伤害类型及预防…的5G应用能源管理节能，主要从以下几方面入手：1）完善能源管理体系，建立工厂、车间、班组三级能源管理网络，建立严格的节能管理制度和有效的激励机制，鼓励员工持续开展节能降耗。2）加强能源计量管理，完善能源计量网络，特别是三级计量工作，为能耗统计分析提供基础，建立能源消耗实时监控系统。3）加大现场检查与考核力度，消除能源使用过程中的浪费，车间内杜绝跑、冒、滴、漏等现象。4）注重节能管理与TPM相结合，提高设备综合利用率。设备及生产管理人员在生产过程中充分考虑提高设备负荷率，在产量低的情况下，合理组织安排生产，取得较好的经济效益和节能效果。5）加强对员工培训和做好节能降耗宣传工作，提高员工节能意识。焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.2.1车间智能控制系统车间智能控制系统…的5G应用车间智能控制系统的硬件结构如图9-10所示。在各个工段的重要设备上安装设备运行状态监测器，监测器将监测结果传送给该工段的PLC终端。PLC主站通过Compobus/D网汇总各PLC终端的信息，处理后在模拟屏上显示出来。不仅如此，PLC主站还将统计各工段的设备异常时间，并通过RS-422协议传送到管理计算机，为生产线改造提供依据。图9-10系统硬件结构焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.2.2系统软件设计（1）现场监控软件设计…的5G应用系统对现场设备的监控功能由PLC来完成，其程序流程如图9-11所示。设备运行监测器将检测到的设备运行状态传送到各工段的PLC，进入PLC的IR区。这些数据通过PLC主站处理后映射在HR区。由HR区的数据去控制模拟屏上相应灯的状态，完成对现场设备的监测。由于PLC强大的计时和计数功能，本系统对设备故障时间的计算和统计是通过PLC主站完成的。其软件流程示意如图9-12所示。图9-12设备故障时间计算流程图9-11设备监测软件流程焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.2.2系统软件设计（2）管理软件设计…的5G应用本系统除了在模拟屏上实时显示车间设备的运行状态外，管理计算机上也具有设备运行状态监控功能。首先主监控界面显示各个工段的设备运行状况，当某个工段内有设备出现故障时，该工段对应的指示灯亮。点击该工段将进入对应工段的监控画面，详细显示每个设备的运行状态，指出故障的具体设备，如图9-13所示。图9-13管理软件工段监控界面焊装设备运营管理和监控焊装生产管理9.2.2系统软件设计（3）通信软件…的5G应用装焊车间恶劣的环境要求系统具有很强的抗干扰的能力，而管理计算机的所有数据都来自现场的PLC，因此，本文采用了RS-422协议来保证通信的高可靠性。通信软件程序流程如图9-14所示，管理计算机和PLC通信采用HostLink的方式。系统在每秒的开始预置上位机命令，并发送给PLC，接到命令后，PLC按命令的要求自动反应。通信程序具有自诊断功能，能判断数据在传输过程中是否出错，如果出错系统将重新发送命令直到正确为止。图9-14通信程序流程…运营管理和监控焊装生产管理9.3.1技术方案（1）整体架构焊装过程的5G应用采取先进的5G+MEC切片专网架构，打通汽车生产工厂内网，实现内网与5G公网的隔离，并利用5G大带宽、低时延的特性使能厂区监控、数采、生产调度等应用场景，保障数据不出园区、企业资源独占；另一方面搭配具有5G模组的工业设备，打通“端-管-网-云”间的数据通道，提升工厂生产效率，保障人员操作安全。网络架构，如图9-15所示。图9-15网络架构…运营管理和监控焊装生产管理9.3.1技术方案（2）5G+智能视频云方案焊装过程的5G应用使用5G+智能视频云平台实现厂区5G高清无线监控摄像头的视频接入、存储和智能（含大数据）分析，实现厂区无死角监控，通过智能视频云平台AI算法的分析决策，响应厂区突发情况，及时上报，及时处理。基于中国电信5G云网融合优势，以“水平解耦、共创共享”为理念，采用开放式架构体系，针对视频监控行业“联、存、管、用”四大环节，将视频能力更灵活、更高效、更低成本地赋能厂区智能化监管。…运营管理和监控焊装生产管理9.3.1技术方案（3）5G+无线数据采集焊装过程的5G应用5G+无线数据采集系统架构，如图9-16所示。基于中国电信5G云网融合优势，以“水平解耦、共创共享”为理念，采用开放式架构体系，针对视频监控行业“联、存、管、用”四大环节，将视频能力更灵活、更高效、更低成本地赋能厂区智能化监管。图9-16数据采集系统架构…运营管理和监控焊装生产管理9.3.1技术方案（3）5G+无线数据采集焊装过程的5G应用基于中国电信5G云网融合优势，以“水平解耦、共创共享”为理念，采用开放式架构体系，针对视频监控行业“联、存、管、用”四大环节，将视频能力更灵活、更高效、更低成本地赋能厂区智能化监管。图9-175G+无线网络可实现的效果实现的效果，如图9-17所示：（1）生产车间通过设备联网，实时采集设备数据，实时掌握设备状态，生产相关信息，并把信息传输中船终端，显示在大屏看板，使车间实现透明化管理；（2）通过5G网络或者通过局域网连接，实时准确的反映车间生产情况，及时发现问题，减少浪费，达到数字化，精益化生产；通过DNC进行程序传输，一键下发所有机台，减少人工拷贝每台设备时间，避免卡槽或usb接口损坏，设备无法使用的窘境。…运营管理和监控焊装生产管理9.3.1技术方案（4）5G+AGV焊装过程的5G应用图9-185G+AGV系统架构利用5G低时延、高可靠的特性，解决WI-FI模式信号波动或不稳定，进而导致厂区现有的AGV小车无法及时响应的问题，保障AGV移动精准控制、视频数据流畅回传，实现对AGV的移动控制、群控协作、智能调度，满足制造、物流、巡检等领域智能搬运、仓储、自动化操作的应用需求。5G+AGV的系统架构，如图9-18所示。AGV搬运机器人系统由AGV车、蓄电池和充电系统、AGV调度系统、网络系统等组成。如图9-19所示。图9-195G+AGV网络拓扑…运营管理和监控焊装生产管理9.3.1技术方案（5）5G+AR远程协作焊装过程的5G应用5G+AR远程协作是5G+远程专家指导系统搭配AR智能眼镜、智能头盔、手机、电脑等硬件终端终端，基于5G大带宽低时延特性，运用音视频5G实时通讯核心技术和AR增强现实技术实现远程多方协作、数据存储与同步、实时批注、工业物联网系统数据对接，并可结合AI和大数据等技术进行外部多功能嵌入，实现互通互联的产品，可适用于远程装配、远程运维、远程检修、远程诊疗、远程会诊、远程查验等不同场景。分体式AR智能眼镜（AR+AI）工业领域多人协作系统方案系统架构如下图9-20所示：图9-20协作系统方案系统架构…运营管理和监控焊装生产管理9.3.1技术方案（6）5G+机器视觉质检焊装过程的5G应用终端层采用多种不同的视频与图像数据采集方式，获取相应的样本和数据。机器视觉平台层目前已有针对工业场景质检等的专用算法库，并提供平台相应的基础能力，如计算、存储、网络、安全等，它为上层或者用户提供其所需的基础资源，并通过虚拟化等技术将资源池化，以实现资源的按需分配和快速部署。最终，在数据和平台的支撑下，快速开发并形成针对工业生产制造场景的机器视觉应用，其通过调用平台层的各种服务接口，为用户提供实时监控、图像分析、视频回放、质量缺陷报警提醒等应用功能。机器视觉应用系统结构，如图9-21所示。图9-21机器视觉应用系统结构示意图…运营管理和监控焊装生产管理9.3.2焊装过程的典型应用应用概况焊装过程的5G应用目前，焊装车间自动化率可以达到95%以上。在焊装过程中，由于车身零部件摆放位置的细微差别，会造成机械手臂抓取零部件的时候有细微错位，影响生产效率和质量。应用场景包括厂区内的5G+焊装车间线边缘系统、5G+焊装机器人AGV小车、5G+创新工作室数字孪生平台等场景，所有数据在专网内运行，确保安全可靠。…运营管理和监控焊装生产管理9.3.2焊装过程的典型应用（1）节拍分析模块焊装过程的5G应用过去，通过视频来逐帧检测设备节拍，耗时又耗力。随着5G技术的发展，汽车焊装线边缘系统