刘 闯，杨继新，王德权，程金石，陶学恒，王 鹏

(1.大连工业大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 大连 116034;2.东北电业管理局第二工程公司,沈阳 110000)

汽车变速箱装配线Andon系统研究*

刘 闯1，杨继新1，王德权1，程金石1，陶学恒1，王 鹏2

(1.大连工业大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 大连 116034;2.东北电业管理局第二工程公司,沈阳 110000)

文章结合某企业变速箱装配线的工程实例，介绍了Andon系统的功能、工作流程、架构及其组成；该系统实现了现场设备与车间人员的实时信息交互，实现了生产现场信息管理的自动化，提高了装配线生产过程的管理能力，保证了发动机的装配质量, 具有实际应用价值。

Andon系统；变速箱；拉绳开关

0 引言

变速箱装配线主要由泄漏试验机，拧紧机，冲压机，转向机，涂胶机，线体辊道，转盘，托盘和机械手等设备组成。当某一个设备发生故障或者其他问题时,如果不能及时解决,变速箱的装配质量不仅得不到保证,甚至导致装配线的长时间停止,影响正常生产。

Andon(日语的意思为“灯光”、“灯笼”)系统通过与变速箱装配生产线各设备的实时信息交互，用声光信号展现当前生产线各设备工作状态，第一时间将工位上出现的问题通知班组成员、班长、维修工及管理者，使问题及时解决，从而保证变速箱装配质量[1-2]。

本论文结合了某专机制造企业变速箱装配生产线的自身特点, 在充分了解装配流程和客户需求的基础上,研发出了变速箱装配生产线Andon系统。

1 工作流程与需求分析

1.1 定时作业

Andon系统的定时作业功能是指生产管理人员可以在Andon系统中定制上下班、工作间休息、设备维护时间等。当预定的时间到达时，指定的提示音乐响起，Andon看板上提示特定的内容，提醒工人进行相应的操作，同时在每个设备完成最后一个节拍工作时自动停止运行。生产线停止运行。

1.2 生产状态显示

Andon系统实时显示生产线状态，如实时计划生产数量、实际完成数量、加班时间、停线时间,不合格工位等信息。为操作者和管理人员提供帮助、提高了生产效率。

1.3 Andon拉绳呼叫

装配生产线各个工位按工艺的要求安装拉绳开关，拉绳开关分为红色和黄色两种，并配置相应颜色的报警指示灯。正常生产中如果出现缺料或设备故障等异常情况时，操作工可以通过拉动拉绳开关点亮工位报警灯，并且将信息传递到Andon看板上进行显示，同时播放提示音乐，便于相关人员能够迅速有效的根据显示信息和报警灯进行相应的准备并到位服务，提高工作效率。

①红色拉绳呼叫：当拉动红色拉绳开关时，装配线停线，同时Andon看板显示请求工位名称，并播放每个工位定制的提示音乐，5s后再切换为主屏幕。请求信息在Andon看板动态滚动显示。当解除红色拉绳开关时，主屏幕动态信息清除。在这个过程中需要记录停线次数与停线时间。

②黄色拉绳呼叫：当拉动黄色拉绳开关时，装配线不停线，同时Andon看板显示请求工位名称，并播放每个工位定制的提示音乐，5s后再切换为主屏幕。请求信息在Andon看板动态滚动显示。当解除黄色拉绳开关时，主屏幕动态信息清除。如果经过一定的时间，黄色拉绳开关的拉动状态依然未解除，表明解决问题超时，Andon系统则自动使装配线动作停止，直到黄色拉绳开关解除。在这个过程中也需要记录停线次数与时间。

1.4 生产节拍呼叫

生产节拍即每个工位完成各自装配过程所需要的时间。Andon能够设置工位生产节拍，和最大超时时间，当超过生产节拍未完成工作时，Andon看板显示超节拍工位名称，同时播放每个工位定制的节拍超时提示音乐，3s后再切换到主屏幕，提示信息动态滚动显示，直到工作完成。如果时间超过设定的最大超时时间，生产线自动停线。等待管理人员处理。

2 系统架构

图1 Andon系统架构

由上一节可知，一个简单的软件系统并不能满足项目的所有需求，Andon系统必须与现场控制系统完美结合，并且充分利用现场硬件实际结构，将Andon系统框架设计为较为常见的分布式集散控制系统，系统分为三层架构：第一层监控层、第二层控制层和第三层设备层，其中，监控层和控制层之间运用工业以太网通讯，控制层与设备层之间运用现场总线进行通讯。如图1所示。

2.1 监控层

系统框架的最上层是监控层，主要包括：工控机、服务器、LED大屏幕和音柱等。数据库服务器安装有关系型数据库SQL Sever 2008，用于数据存储。现场工控机安装组态软件SIMATIC NET 2008，通过工业以太网采用OPC技术与现场S7-300 PLC进行实时通讯，采集现场数据，将现场生产与设备运行情况以画面和声音的形式进行显示，并且将相关数据存储到数据库服务器中，以便后续分析处理。

现场LED大屏幕能实时显示生产和设备运行情况，为车间管理者控制生产节拍，分析设备故障产生原因，改善生产工艺提供了有力依据，最大限度的降低故障率，减少停机时间，提高了变速箱的产量和合格率。

2.2 控制层

系统框架的中间层是控制层，主要指的是各个工位的PLC，在整个系统中起到承上启下的作用，控制层PLC通过Profibus总线与底层设备如拉绳开关，工位报警指示灯，工位按钮，机床控制阀门等连接，通过工业以太网与上位机通信，完成信息采集功能和控制功能。

2.3 设备层

系统框架的最下层是设备层,包括拉绳开关、按钮、工位报警、机床控制阀门、工位报警指示灯等。其中手动工位和半自动工位都安装报警指示灯与拉绳开关，报警指示灯信号与拉绳开关分别连接到本工位的I/O箱内，然后通过Profibus总线再连接到Andon系统PLC控制柜。Profibus现场总线通讯，保证了Andon系统的设备控制信息与数据采集信息快速并稳定可靠的传输。

2.4 LED/广播单元

如图1所示，在监控层中，有LED大屏幕和广播服务器，服务器通过以太网与LED通讯，将服务器显示的局部画面显示到LED大屏幕上，服务器的声卡与音柱相连，实现音乐的播放功能。

系统管理员可以在此服务器上实现作息时间的控制管理，每当到达管理员设置的上班、休息、就餐和下班的时间时，LED大屏幕上会显示相关的信息，播放相关音乐，同时根据生产工艺的要求，自动控制生产线的停止与启动。

LED/广播服务器不直接参与底层的监视和控制，而是通过Andon服务器间接实现。Andon服务器与PLC实时通讯，当监听到需要LED显示或广播的信号时，通过UDP协议将信号发给LED/广播单元作出相应的响应。这可以减轻服务器的压力，大大提高了系统的可靠性。

3 系统功能实现

图2 系统功能模块

根据项目需求，此Andon系统不仅要满足现场多渠道即时快速呼叫作用，而且要对呼叫的时间、次数、停线时间等信息进行详细的记录，通过信息化的手段对所有发生的Andon事件进行统计、查询和分析，充分暴露出现场生产中的隐患，找出经常发生的、影响比较大的Andon事件，使生产管理人员可轻易的找出生产中的“瓶颈”问题，以便有针对性的加以解决，从而有效地提高生产效率，使生产过程更加的流畅。

3.1 Andon信息采集

现场的Andon信息，如拉绳开关，设备故障，节拍等都由PLC控制器进行采集处理后，将有效信息共享到OPC服务器中，上位机Andon监控系统通过OPC接口采集现场Andon信息。同时将相关Andon数据存储到SQL Server数据库服务器中，完成Andon信息存储功能。

3.2 Andon信息分析

最后通过IIS服务器，将数据发布在局域网中，用户可以通过浏览器实现对于Andon报警信息的查询、停线信息汇总、报表输出、报警停线信息分析等相关的功能。如图2为系统功能模块。

4 结束语

以前只有一些外国知名的、管理先进的汽车制造公司才使用Andon系统，如通用与丰田汽车等。近年来，随着中国汽车行业的迅速发展，Andon系统在我国各大汽车制造公司得以应用，说明Andon系统在整个汽车制造过程中起着重要的作用。相信随着中国制造技术和管理思想的提高，Andon系统的应用必然会为投资者带来丰富的回报。虽然本课题研发的Andon系统主要以某汽车变速箱装配线为背景，但是其研究内容对其他Andon系统的研究也有一定的参考价值。

[1] 刘文芳,张立斌. 汽车制造业Andon系统的介绍[J]. 科技资讯,2010(14):57.

[2] 沈斌,陈伟.发动机装配生产线ANDON系统的关键技术实现[J].新技术新工艺.2007(2):29-31.

[3] Savas Tuemis,张文明.用于优化生产线及装配线的Andon系统[J] .机电工程.2007,24(5):31-33,55．

[4] 王德权,黄成海,.汽车发动机装配线MES中的订单管理系统[J]. 组合机床与自动化加工技术,2013(3):127-129.

[5] 李立荣,陈双平.现场总线在发动机缸体生产线上的应用[J] .可编程控制器与工厂自动化,2005(7):76-77,98.

[6] 王德权,邓云霓, WPF在发动机生产线监控系统中的应用[J].组合机床与自动化加工技术,2013(4):83-85.

[7] DENG Ru-chun, GUO Kong-kuai. The Study of Manufacturing Execution System(MES) Based on Lean Supply Chains[M].Industrial Engineering and Management,2012(4):114-120.

(编辑 李秀敏)

Andon System Research for Assembly Line of AutomobilGear Box

LIU Chuang1, YANG Ji-xin1,WANG De-quan1,CHENG Jin-shi1,TAO Xue-heng1,WANG Peng2

(1.School of Mechanical Engineering & Automation, Dalian Polytechnic University, Dalian Liaoning 116034, China;2.Northeast NO.2 Electric Power Construction Company , Shengyang 110000, China)

In this paper, combined with the project of an enterprise transmission assembly line, introduced the function of Andon system, working process, structure and its composition; This system has realized the site equipment and workshop personnel real-time information interaction, realize the automation of the production site information management, improve the ability of the assembly line production process management, ensure the quality of the assembly of the engine, has practical application value.

andon system; gear box; pull rope switch

1001-2265(2014)05-0148-03

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.05.040

2013-12-05；

2014-01-06

辽宁省高校优秀人才支持计划项目(LR2013023);辽宁省基金项目(201102009); 辽宁省教育厅项目(2009A086, 05L071); 大连市科技局项目(2011A17GX075,2005A10GX104,2003A1GX172, 2010A16GX087)

刘闯(1988—)，男，辽宁铁岭人，大连工业大学硕士研究生，研究方向为企业信息化，(E-mail)743217280@qq.com。

TH237;TG65

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