DPS系統(tǒng)在汽車總裝SPS配送中的應用

江 亮/文

DPS系統(tǒng)在汽車總裝SPS配送中的應用

江 亮/文

本文主要介紹了在汽車總裝SPS配送模式下，為保證揀料工能夠迅速高效地進行物料集配，在物料集配區(qū)實施的一種數字化揀選系統(tǒng)（DPS），包括DPS的功能及價值、DPS系統(tǒng)硬件選型、實際應用效果、應用前景展望等。

汽車總裝、SPS配送模式、DPS系統(tǒng)、物料防錯

隨著汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展，柔性化、數字化制造已逐漸成為汽車生產企業(yè)新工廠規(guī)劃方向，為解決多車型混線生產模式下線邊面積不足的瓶頸和提升裝配效率，SPS（Set Parts Supply）配送模式在行業(yè)中得到了迅速推廣應用。本文主要介紹在SPS配送模式下，為保證揀料工能夠迅速高效地進行物料集配，在物料集配區(qū)實施的一種數字化揀選系統(tǒng)（Digital Pickup System，簡稱“DPS”）。

在汽車總裝過程中，物料配送效率的提升顯得至關重要

一、DPS系統(tǒng)簡介

SPS配送模式的核心是把生產線裝配工位邊的物料儲位轉移至物流集配區(qū)，從而使生產線現(xiàn)場環(huán)境和裝配效率得到提升，但物流區(qū)也因此增加了集配區(qū)這一環(huán)節(jié)。在集配區(qū)，揀料工根據揀配單從眾多儲位中“挑選”對應儲位的零部件進行SPS臺車集配。但是，隨著零部件種類的增加，因類似形狀或相似零件號而產生挑選錯誤的風險也在增加，且已成為生產現(xiàn)場需要解決的重要課題。

為保證揀料工能夠迅速高效地進行物料集配，在物料集配區(qū)實施DPS系統(tǒng)就變得更加重要。實際上，DPS就是通過從上位系統(tǒng)（ERP/WMS/MES）獲取生產計劃、車序隊列和BOM數據等信息，通過系統(tǒng)數據庫的處理實現(xiàn)聲光指示揀料工進行SPS臺車集配的一種防呆、防錯的解決方案。

圖1：使用DPS系統(tǒng)前后效果對比

DPS系統(tǒng)通過在料架上安裝的指示燈、聲光報警器，顯示器等終端指示設備，直觀地為揀料工指示當前應該選取的物料，提高揀選效率，防止發(fā)生錯配、漏配的狀況，同時對揀料過程信息實時進行監(jiān)控和數據采集，實現(xiàn)揀料配送完整流程的數據管理、查詢、報表和追溯等功能（如圖1）。

二、DPS系統(tǒng)功能及應用價值

DPS主要功能，如圖2。

1.揀料指示

DPS系統(tǒng)可通過車序管理、中斷管理、車型切換管理、車序校驗等功能，實現(xiàn)揀料作業(yè)的順序控制與調整。正常情況下，系統(tǒng)按車型隊列順序亮燈，指導揀料工作，如生產線出現(xiàn)異常，指定權限的操作者可以根據集配區(qū)的控制終端，對隊列順序進行調整（增加或刪除隊列）。此外，DPS系統(tǒng)可選擇不同終端顯示設備，在同一集配工位中實現(xiàn)單臺或多臺同時揀料指示。

2.補料指示

DPS系統(tǒng)可通過在集配區(qū)投料側設置指示終端，當庫存不足時，發(fā)出補料信號并進行預警，根據設定的安全庫存量和消耗節(jié)拍，通過不同顏色表達補料的緊急程度。

3.防呆

DPS系統(tǒng)設計理念的核心是指示與防呆，揀料工在揀選過程中，如出現(xiàn)漏揀、錯揀、延時等異常情況進行報警提示，并提供個性化參數配置，可以隨著生產節(jié)拍的變化調整揀料參數。

4.揀料追溯

DPS系統(tǒng)可通過綁定揀料工位人員信息和揀料過程報表，實現(xiàn)訂單揀料的追溯性和人員量化考核。

5.可視化

DPS系統(tǒng)可以通過對現(xiàn)場指示終端、通訊、庫存和節(jié)拍等狀態(tài)進行監(jiān)控，當系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，能及時直觀地顯示報警信息。

DPS系統(tǒng)通過傳感器、警示燈和RF等輸入輸出設備，進行直觀、快速地指導投料和揀料，不僅可以減少紙面單據的傳遞和交接時間，實現(xiàn)無紙化作業(yè)，推動綠色物流的發(fā)展，還可以提高信息傳遞的及時性和準確性，降低工作強度，使工人不易疲勞。此外，實施DPS系統(tǒng)后，即使不熟練的人員也可以揀料，降低培訓成本，縮短培訓周期。

圖2： DPS系統(tǒng)功能概要

圖3： 基于PLC解決方案的DPS系統(tǒng)架構

表1： 基于PC和基于PLC解決方案的對比

三、DPS系統(tǒng)硬件選型

1.目前汽車廠DPS系統(tǒng)硬件構架基本上基于兩種解決方案，即基于PC的解決方案和基于PLC的解決方案，如表1。

2.兩種解決方案的主要差別是：揀配邏輯在PLC中控制執(zhí)行，還是在PC中控制執(zhí)行。為確保揀料邏輯執(zhí)行的穩(wěn)定性，DPS系統(tǒng)硬件選型應優(yōu)選基于PLC的省配線方案。尤其在主裝配線的節(jié)拍快（大于90秒/臺），系統(tǒng)穩(wěn)定性要求高，指示終端數量多、覆蓋面積大的SPS集配區(qū)環(huán)境。

表2： 實施DPS前后SPS配送KPI的變化

表3： 實施DPS后SPS配送效率提升數據統(tǒng)計

3.基于PLC解決方案的DPS系統(tǒng)硬件架構分為三個層級(如圖3)，分別是管理層、控制層和執(zhí)行層。管理層的服務器和工控機負責系統(tǒng)配置，數據輸入輸出及報表；控制層的PLC模塊負責接收數據，亮燈指令計算、監(jiān)控和異常信號輸出；執(zhí)行層的顯示屏、傳感器等指示終端則負責執(zhí)行聲光指令、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控等。

四、DPS系統(tǒng)的應用與效果驗證

筆者通過參與所在企業(yè)某總裝廠DPS系統(tǒng)的規(guī)劃與實施，總結業(yè)務運行情況，與未實施DPS系統(tǒng)前有以下變化：

1.SPS配送KPI方面，系統(tǒng)對揀料流程進行了嚴格的控制，使現(xiàn)場揀料工作業(yè)更加規(guī)范，加強了物流環(huán)節(jié)零部件質量控制，通過對現(xiàn)場運行一周的數據觀察，數據分析如表2。

2.SPS配送效率方面，實施DPS后，理論上人員將減少單據打印、整理、核對、尋找?guī)煳缓退伎寂袛嗟臅r間；轉運設備通過系統(tǒng)聯(lián)動將減少閑置等待時間；集配區(qū)場地通過系統(tǒng)數據分析將不常用物料儲位進行優(yōu)化，將提高存儲效率。效率提升的詳細數據統(tǒng)計，如表3。

3.其它方面，在SPS集配區(qū)實施DPS系統(tǒng)后，通過報表可以對每個揀料工位的揀料實績進行分析，能夠快速、準確地均衡每個揀料工位的作業(yè)負荷，且易于對SPS集配區(qū)物料進行擴展。

五、DPS系統(tǒng)應用前景展望

隨著智能化、數字化制造時代的到來，DPS系統(tǒng)的應用將會越來越廣泛。從信息化發(fā)展的動向來看，一些新技術的普及將會成為DPS系統(tǒng)發(fā)展的趨勢：

第一，傳感器選型升級。如結合無線通訊技術取消或減少現(xiàn)場布線，實現(xiàn)無線亮燈指示，結合語音處理系統(tǒng)實現(xiàn)聲音指示，其他如光電傳感器、門開閉傳感器的應用等。事實上，上述一些技術現(xiàn)在已經在部分工廠使用，只是限于成本因素未廣泛推廣。

第二，數據處理與應用。通過充分挖掘歷史數據的有效信息，幫助我們研究規(guī)律，優(yōu)化現(xiàn)場作業(yè)方案，及時發(fā)現(xiàn)和處理異常。通過與生產、物流、質量管理系統(tǒng)形成數據共享，實現(xiàn)產品制造過程全程追溯等集成方案的開發(fā)應用。

作者單位為寧波吉利汽車研究開發(fā)有限公司