電阻焊在近100年的發(fā)展過程中,質(zhì)量控制一直是一個難題。
WTC公司通過研究開發(fā)一系列的產(chǎn)品,使焊接質(zhì)量控制達到了一個較高水平。
電阻焊接技術(shù)在工業(yè)界已經(jīng)有將近100年的歷史。1936年, Weltronic公司在美國底特律創(chuàng)建了電阻焊控制器這一行業(yè)。從那時起,電阻焊接技術(shù)有了幾次革命性的變革,包括可控硅的應(yīng)用、類比到數(shù)位的控制方法、電流感測及精度的改進、交流及直流控制方法以及硬件集成度的增加。在控制器本身,現(xiàn)在的電阻焊控制器,已經(jīng)有了很大的進步。然而在電阻焊接應(yīng)用最廣泛的汽車制造業(yè)內(nèi),一個最根本的問題一直困擾著技術(shù)人員及用戶:如何達到每個焊接點都是完美無瑕的。到現(xiàn)在為止,沒有一種方法能夠100%地達成零缺陷焊接。
在WTC公司,從20世紀90年代起,一直致力于尋找這個問題的解決方案。下面的案例,均是WTC公司開發(fā)這類的產(chǎn)品經(jīng)驗,與業(yè)內(nèi)人士共同探討。
電阻焊是利用金屬界面電阻,短時間通過大量電流生成熱,使金屬界面熔化,從而實現(xiàn)焊接,也就是把兩片金屬熔合起來。但是*的焊接成功率,是很難實現(xiàn)的。因為界面電阻是一個不穩(wěn)定的物理特性。要達成這個*的目標,需注意以下幾個問題:
1.穩(wěn)定的材料及界面成型:除非有精密的沖壓條件,一般車廠在大量生產(chǎn)時,無法做到很好的一致性;零件表面處理的情況也不容易控制。這給焊接工藝造成很大的困擾。
2.機器本身的條件狀況不易控制:一般氣壓設(shè)備的老化容易造成加壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定,讓界面電阻變化,使得同樣的焊接條件可能無法達成需要的函電強度。
3.焊接設(shè)備機械結(jié)構(gòu)的老化及電力連接件的老化,造成冷焊及虛焊的情形。
4.現(xiàn)場工作人員在不了解焊接原理的狀況下,隨意調(diào)節(jié)焊接參數(shù),使焊接質(zhì)量極難控制。
針對這些問題,WTC公司在焊接技術(shù)的管理上,開發(fā)出了幾種不同類型的產(chǎn)品,利用先進的硬件及軟件技術(shù),來幫助用戶更有效地管理工廠里的焊接,來減低焊接成品的報廢率。
以下幾點將主要介紹WTC的產(chǎn)品及其應(yīng)用。
第1代產(chǎn)品:大量收集資料
從20世紀80年代開始,微電腦開始了電子數(shù)位領(lǐng)域的一連串革新。在控制器本身,提供了數(shù)位資料,而這些資料在從前是無法收集的。同時簡單的數(shù)位資料網(wǎng)路也開始成形。在這一時期,美國及歐洲都先后開發(fā)了一連串的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品共同的特征,就是大量地收集資料。
一部汽車上大約有4 000個焊點。在不同的汽車公司,這些焊點可能是在不同的地方,由不同廠商焊接完成。假設(shè)某個汽車公司一年做20萬輛汽車,那么一年內(nèi)就有了8MB資料。如果每筆用4個位元來儲存,那么需要32兆位元的儲存設(shè)備來儲存一年的資料。在20世紀80年代,計算機的儲存設(shè)備是很昂貴的。即便是現(xiàn)在,也需要3G以上的儲存量。在剛剛開始做這樣的資料收集時,根本無法儲存,只能拿打印機打印后保存在圖書室里。早期,這些資料在汽車公司內(nèi)是用好幾個圖書室來儲存的。
在20世紀70年代,美國的汽車焊接質(zhì)量一直無法提升。這些資料主要提供焊接質(zhì)量記錄。由于保管和查詢非常困難,所以用處不大。即使做了這樣大量的工作,現(xiàn)場的質(zhì)量保證工作基本上還是很原始的,沒有太大的變化。在技術(shù)條件的進步下,現(xiàn)場對焊接質(zhì)量的管理,仍然還停留在原地。
經(jīng)過了近10年的發(fā)展,質(zhì)量控制雖然在管理階層的努力下有了進步,但是代價仍然是很大的。因為主要是靠著管理制度來保證,而電阻焊接是一個看似簡單,實際不易控制的過程。每個焊點只有一次機會,一旦焊接失敗,就沒有第二次機會。檢測和控制,都是技術(shù)上的挑戰(zhàn)。
盡管20世紀80年代在電阻焊接的質(zhì)量控制上有了一些進步,但是沒有根本上的變化。
第2代的產(chǎn)品:電阻焊接控制的資料消化
20世紀90年代初在全世界不同的*和地區(qū),計算機網(wǎng)絡(luò)在電阻焊焊接行業(yè)的應(yīng)用,開始了不同程度的產(chǎn)品開發(fā)。WTC公司也不例外。這時期的產(chǎn)品有著類似的技術(shù)水平,也共同分享了產(chǎn)品的功能,基本上提供一個用戶更容易接受的界面,使用戶可直接調(diào)節(jié)焊接控制器,也更容易對焊接質(zhì)量進行監(jiān)控。但是追求產(chǎn)量而忽視質(zhì)量,使大部分的產(chǎn)品未得到實際的應(yīng)用。
WTC公司在90年代早期,就開始了對焊接控制器網(wǎng)路的開發(fā)工作,同時對先前產(chǎn)品作了整理,主要思路是如何將3個重要的技術(shù)即大量的資料、人工智慧和電腦資料庫,在電阻焊控制器網(wǎng)路上做出最有效的集成。在這個時期,美國福特和通用汽車公司,都有此類產(chǎn)品的使用經(jīng)驗。
在這個過程中,存在的*的問題是如何讓普通用戶有效利用這些產(chǎn)品的功能。90年代初,個人電腦剛剛開始成熟,操作系統(tǒng)的不完備加上軟件開發(fā)的難度,使得這些軟件在不同的場合有著截然不同的結(jié)果。
WTC的開發(fā)理念是為用戶提供一個好工具,但前提是用戶必須有著基本的基礎(chǔ)和訓練。這樣的工具主要提供控制器對焊接設(shè)備狀況監(jiān)視和幫助現(xiàn)場工作人員糾正不正確的焊接操作。
如果提供的相關(guān)產(chǎn)品資料經(jīng)過了軟件的消化和吸收,就能夠讓現(xiàn)場的電阻焊接質(zhì)量管理,大量縮減無用工時,有效提高質(zhì)量管理效率。在資料的吸收和消化后,儲存的數(shù)量也大量減少,同時在計算機儲存硬件設(shè)備的進步下,成本也大大地降低了。
這個時期,在美國通用汽車廠的支持下,有了非常有效的成果。1996年,在一個應(yīng)用WTC新設(shè)計理念的美國通用汽車廠,現(xiàn)場工程師通過WTC技術(shù)開發(fā)人員了解了軟件的功能,和現(xiàn)場管理集成后,在使用的3年內(nèi),實現(xiàn)了零錯誤、停線零小時以及加班零小時的空前紀錄。
1999年,WTC公司并購了另外兩家美國電阻焊接控制器的產(chǎn)品公司,同時對他們的網(wǎng)絡(luò)也進行了類似的升級。在同樣的合作模式下,另一家在加拿大的通用汽車廠也實現(xiàn)了類似的成果。這個產(chǎn)品并不是萬靈丹,只有在有效的生產(chǎn)管理團隊面前,才能發(fā)揮直接而有效的作用。
這個階段的軟件,為現(xiàn)場設(shè)備管理提供了一個極為有效的工具,實現(xiàn)了對設(shè)備損壞的預測和現(xiàn)場焊接條件的監(jiān)控。這類產(chǎn)品的進步是通過對焊接資料的消化和吸收,對焊接設(shè)備和工件的狀況進行實時評估,為維修人員提供及時和有效的信息。
現(xiàn)在及未來的產(chǎn)品
WTC公司在電阻焊接的質(zhì)量控制技術(shù)上,有10年以上的經(jīng)驗積累。WTC公司*一代的產(chǎn)品,利用以太網(wǎng)的高速來提供資料傳輸,比前一代的產(chǎn)品,提供了1000倍以上的容量,這樣就有更多的資料可供分析。而其控制器,也比過去的控制器更能夠提供大量的資料。
目前的網(wǎng)絡(luò)加強對資料分析的能力,也在以下的幾個方面有了更進一步改善:1.提高資料分析的自動程度。2.提供智能分析的能力。3.利用新一代的人工智能技術(shù)為用戶提供更準確有效的資料。4.提供對不同工業(yè)網(wǎng)路的支持。
目前市場需要的是更節(jié)能、更環(huán)保和更具有國際競爭力的工業(yè)。利用軟件結(jié)合有效的管理模式,筆者相信這個大環(huán)境會很快地開始對于電阻焊焊接質(zhì)量的思考,也會很快開始對這個領(lǐng)域的產(chǎn)品進行定位。筆者也希望借著美國WTC公司和上海梅達在這方面的經(jīng)驗,為*的工業(yè)界提供產(chǎn)品和經(jīng)驗,來共同提升產(chǎn)品層次。