福特NGAVS介绍

作为第一个将流水线技术引入汽车工厂的汽车制造商，福特一直以来非常注意自动化技术的应用，而NGAVS等系统，就充分利用了IT相关技术，实现了业务系统和控制系统的高度集成。

1. 业务功能

NGAVS即Next Generation Automatic Vehicle Scheduling，即下一代自动车辆调度系统。

NGAVS主要实现以下业务功能：

1) 焊装车间计划的下发。系统自动将计划下发给发动机舱、前地板、后地板、左侧围、右侧围的线体PLC，PLC根据NGAVS队列执行抓料、焊接等作业。

2) 车型识别。PLC从RFID TAG读取VIN号，然后从NGAVS查询得到对应的车型信息。

3) 过站记录。PLC完成装配作业后，将VIN号和过站标识发送给NGAVS，NGAVS处理后转发给ERP系统(用于物料结算)和物流系统(用于物料拉动)。

4) 防错集成。在总装车间装配线的线头安装RFID阅读器，识别车辆后由NGAVS转发给防错系统，用于计算流水线上车辆的队列和实时位置，作为防错系统的计算依据。

5) 质量检查站集成。在质量检查站的前、后工位安装RFID站，NGAVS查询哪些车辆已经通过前一站尚未通过后一站，把符合条件的车辆队列转发给质量检查站，这样工人无需手动扫描VIN号就可以识别车辆。

6) 拉入拉出。通常在质量检查站后一站紧接着设置拉入拉出站。拉出是把存在质量缺陷或特殊标记的车辆从生产线上移除，用于判定、维修，从而不影响主线的正常作业。拉入是指将已离线的车辆，经维修等操作后重新送回主线。拉入拉出操作会更新主线的车辆队列，从而影响分装线的零件配套和物料的配送需求。

7) 质量门。在焊、涂、总三个车间的车辆移交点设置质量门，并通过PLC和升降梯集成。如在焊装车间，NGAVS通过RFID识别车辆，并查询得到其质量状态；对于正常车辆，通知PLC将其通过升降梯送入WBS；对于异常车辆，通知PLC将其送入维修区。

8) 安全门。在总装车间出口设置安全门，并通过和道闸集成，根据车辆的VIN号，查询得到车辆的质量状态、工单状态等，从而判断是否允许车辆进入商品车停车场、工艺停车场、路试区域。

由于历史原因，福特的工厂制造系统非常多，每个系统都有特定的应用领域，如：

- FIS, Factory Information System工厂信息系统，相当于其它整车厂的PMC系统，主要通过采取现场PLC数据，来实现对生产现场的监控，并通过车间大屏进行展示。

- EP, Error Proofing防错系统，提供拧紧防错、料架防错、加注涂胶打刻防错等。

- CDC II, Component Data Collection II零件数据采集系统，即通过扫描枪来采集零件的原始供应商序列号信息，主要用于追溯和召回。

- QLS VO, Quality Leadership System for Vehicle Operation整车质量领先系统，通过缺陷管理和分析来提升质量控制。

- SKS，Sequence and Kitting System序列和配套系统，用于物料准备。

- SMART，Synchronous Material Replenishment Trigger同步物料消耗触发系统，用于计算物料的消耗和拉动。

- eCATS, Electronic Customer Acceptance Test System电子化客户接收检验系统，用于总装车辆的自动化检测，如四轮定位、刹车、灯光、尾气等。

这其中，NGAVS和EP、QLS VO、SMART、eCATS都有集成关系。

2. 架构特点

图3.3-1是NGAVS的架构示意图：

 

图3.3-1 福特NGAVS系统架构

架构要点：

1) 由线体PLC集成RFID阅读器和传感器，并通过PN/PN Coupler和IT PLC集成。IT PLC作为NGAVS的现场控制器。

2) IT PLC通过PLC网关实现信息格式转换，并通过MQ服务器和NGAVS应用服务器通信。PLC网关采用了西门子工业PC，并安装ILS DeviceWise软件，此软件能够自动将PLC信息转换成JAVA消息队列。

3) 应用服务器用于业务逻辑处理、外部系统接口通信、触发装车单打印等。

4) 客户端主要用于配置和查询处理。

3. 架构优点

1) 由于采用了IT PLC，现场调度的核心代码部署在IT PLC上，对线体PLC的逻辑影响较小，实施风险小。

2) 由于通过PN/PN Coupler进行IT PLC和线体PLC的通信，通信效率高并且实时，数据安全有保障。

3) 无论系统应用层还是PLC执行层都采用了标准模块、标准代码，工厂实施时订制化工作量小，实施难度得到控制。

4. 架构缺点

1) 由于大量采用IT PLC和PN/PN Coupler，硬件成本高。

2) 相对于主流OPC Server，ILS DeviceWise是一个较新的软件产品，存在一定的技术风险。

3) 由于RFID不缓存数据，线体PLC要获取车型信息必须和NGAVS实时集成，形成紧耦合设计，对系统可用性要求高。