DCT250變速箱裝配線物料拉動系統(tǒng)的研發(fā)

付闖闖，王德權(quán)，宋 野，李 月

(大連工業(yè)大學 機械工程與自動化學院，遼寧 大連 116034)

0 引言

隨著中國汽車市場的快速發(fā)展，汽車行業(yè)日益競爭激烈，而變速箱在汽車中的重要性，使得變速箱裝配廠商對生產(chǎn)提出了更高的要求。與此同時物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，嫣然成為全球經(jīng)濟發(fā)展的重要熱點，先進的物流管理技術(shù)也必然會成為制造企業(yè)信息發(fā)展的主流。雖然現(xiàn)在某些企業(yè)已采用小物料拉動系統(tǒng)，但因物料盤點混亂，計劃、調(diào)度、等信息情況不能實時掌控，人為干擾因素過多，倉庫作業(yè)效率較低，產(chǎn)品追溯不完整等問題，降低了工廠生產(chǎn)效率。但現(xiàn)生產(chǎn)車間和物流配送物料之間處于分離狀態(tài)，使得倉庫物料管理混亂、裝配線物料配送等待時間過長，嚴重影響了工位生產(chǎn)節(jié)拍，降低了裝配線生產(chǎn)效率。本文根據(jù)某變速箱廠商裝配線生產(chǎn)存在的問題，并結(jié)合物流配送的業(yè)務需求，設計開發(fā)了物料拉動系統(tǒng)，實現(xiàn)了變速箱生產(chǎn)過程中物料庫存合理化管理，物料防錯和追溯，物料配送及時的目標。

1 物料拉動系統(tǒng)定義

物料拉動系統(tǒng)作為一個制造企業(yè)與其供應商溝通的橋梁，是內(nèi)部物流和外部物流聯(lián)系的紐帶。被廣泛定義為是一種通過有效的移動支持制造過程流動策略的方法，其結(jié)果是在客戶需要的時間發(fā)送需要的規(guī)格和數(shù)量[2-3]。物料拉動系統(tǒng)的業(yè)務流程如圖1所示。

物料拉動系統(tǒng)是管理人員通過在ERP下達生產(chǎn)訂單，并將生產(chǎn)訂單下發(fā)至MES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)根據(jù)來源ERP基礎數(shù)據(jù)(工序BOM需求)，生成相應訂單物料需求單。根據(jù)生產(chǎn)訂單物料需求及庫存可用量創(chuàng)建材料標簽。根據(jù)庫存現(xiàn)有量及生產(chǎn)訂單剩余需求創(chuàng)建配送單，執(zhí)行時綁定配送單與材料標簽出庫。配送員將物料與配送單配送到線邊庫存，為生產(chǎn)裝配做好準備；裝配線根據(jù)生產(chǎn)訂單確定物料的配送，同步基礎數(shù)據(jù)(訂單Bom、工藝路線、人員信息等基本信息)到拉動系統(tǒng)，生產(chǎn)裝配過程中通過正常消耗、Andon呼叫、手動申請補料單三種方式實現(xiàn)物料的合理化使用，使得生產(chǎn)按照計劃走，物料按照計劃配送。拉動的物料設有最小庫存，低于最小庫存時產(chǎn)生拉動需求進行配送，流程循環(huán)，從而實現(xiàn)拉動式生產(chǎn)。

圖1 物料拉動系統(tǒng)流程圖

2 系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)基礎

變速箱裝配線物料拉動系統(tǒng)為實現(xiàn)裝配線物料的準時、準確配送，設計與開發(fā)了物料Andon、物料看板管理系統(tǒng)及工位庫存監(jiān)控系統(tǒng)等功能模塊，而變速箱裝配物料的精確追溯是以SQL Server 2008 R2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)為數(shù)據(jù)存儲及處理主要工具，同時借助條碼批次掃描技術(shù)，在Microsoft Visual Studio 2015的開發(fā)平臺上，使用C#為編程語言，開發(fā)的獨立集成系統(tǒng)。SQL Server 2008 R2引入的Microsoft Windows 的.NET Framework 4.0的公共語言運行庫Common Language Runtime 組件的集成。開發(fā)人員可更方便的使用.NET實體框架并通過使用CLR對象對數(shù)據(jù)庫進行編程操作。使得可以進行具體化檢索、改變跟蹤、和實現(xiàn)作為公共語言運行庫 (CLR)的數(shù)據(jù)的可持續(xù)性。CLR是 Microsoft .NET Framework 的核心，為所有.NET Framework代碼提供執(zhí)行環(huán)境[3-7]。

本變速箱裝配線物料拉動系統(tǒng)以Microsoft Visual C-Sharp( 簡稱 Visual C#) 為開發(fā)環(huán)境，它是一種十分受程序員歡迎的完全面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。C#通過.NET Framework 類庫，可以訪問多種操作系統(tǒng)服務和其他有用的精心設計的類，這些類可顯著創(chuàng)建基于 Visual Studio .NET 平臺的解決方案，加快開發(fā)周期[3-5]。采用SQL Server 2008 R2 為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，通過SQL Server 2008 R2數(shù)據(jù)庫設計合理的表結(jié)構(gòu)，編寫執(zhí)行效率高的存儲過程完成數(shù)據(jù)的查詢、增加、修改、刪除等功能，實現(xiàn)物料信息的追溯。

3 拉動系統(tǒng)開發(fā)目標

通過對企業(yè)變速箱生產(chǎn)線物料配送混亂、不及時現(xiàn)象的實際調(diào)研，開發(fā)的物料拉動系統(tǒng)需要在變速箱生產(chǎn)裝配的整個過程中，實現(xiàn)物料配送及時，倉庫合理化配送，物料信息精確追溯，工位庫存合理化使用，實時監(jiān)控工位物料狀態(tài)，倉庫看板管理系統(tǒng)開發(fā)，報警提示等目標。滿足車間倉庫作業(yè)各種需求，物料拉動運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，提升數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析準確性、優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)制造管理模式。

裝配線物流拉動現(xiàn)場業(yè)務流程如圖2所示。

圖2 物料拉動現(xiàn)場業(yè)務流程圖

4 物料拉動功能模塊設計

4.1 工位物料庫存模塊

該模塊主要是針對工位物料合理化使用開發(fā)的，包括物料接收與上線、物料消耗、物料Andon的呼叫及復位[5-6]。

(1) 物料接收與上線

裝配線人員通過掃描物流人員配送物料產(chǎn)生的物料配送清單(以下統(tǒng)一叫配送單)，系統(tǒng)自動通過WebServices及數(shù)據(jù)庫調(diào)度接收并盤點是否符合配送要求，將訂單所需的物料暫時接收到線邊庫存(臨時庫存，未在工位上線)；生產(chǎn)之前，工位操作工需掃描料箱標簽(通過標簽上物料號、投料點、數(shù)量、部品描述等信息與系統(tǒng)、實物進行簡單對比)，將屬于該工位的物料上線，系統(tǒng)自動驗證物料，驗證通過后系統(tǒng)更新工位庫存。料箱標簽如圖3所示。

圖3 料箱標簽

(2) 物料消耗

在說物料消耗之前需先理解BOM這一概念，Bill of Material，物料清單，即給每種物料配備、物料使用做的計劃，系統(tǒng)以此作為工位庫存管理的基礎表，存儲每個訂單下各物料對應裝配的具體工位、機型型號、裝配數(shù)量、物料詳細信息等。為工位接收與消耗物料提供了具體依據(jù)。

物料消耗主要是對工位物料使用過程的監(jiān)控，工位零件裝配完成后，合格的工件信息系統(tǒng)會根據(jù)BOM下達的各物料裝配數(shù)量自動扣減物料，不合格工件由操作人員使用手動盤點功能將物料進行消耗，同時更新工位庫存物料信息并顯示在工位庫存管理界面。

(3) 物料Andon的呼叫及復位

工位物料接收后，操作人員若發(fā)現(xiàn)有物料缺少、錯料、不合格等現(xiàn)象，在物料Andon模塊中選擇相應的物料問題，點擊物料呼叫按鈕，系統(tǒng)自動將呼叫信息同步到倉庫大屏幕與車間大屏幕 ，倉庫人員根據(jù)呼叫內(nèi)容進行補料或物料更正。補料、物料更正并且在線邊接收后，倉庫大屏幕和車間大屏幕的呼叫信息自動復位或在工位手動復位。

4.2 物料配送模塊

該模塊主要是針對生產(chǎn)訂單下達配備物料、裝配線線邊庫存低于安全庫存、工位物料Andon呼叫缺料時進行研發(fā)的，包括工位物料需求單管理、補料、工位物料庫存監(jiān)控[6-7]。

(1) 工位物料需求單管理

生產(chǎn)訂單下達后，物流倉管人員根據(jù)訂單信息配備各工位需求的物料，撿料完成并附帶對應的配送單，及時配送到裝配線物料區(qū)或工位。

(2) 補料

個別工位缺料時，操作人員可通過界面上的物料Andon功能進行補料呼叫，待倉庫人員審核通過后，配送物料并附帶補料需求單。

(3) 工位物料線邊庫存監(jiān)控

實現(xiàn)倉庫配料人員實時監(jiān)控生產(chǎn)線各工位物料狀態(tài)：正常、缺料(補料)、退料，以及各工位庫存數(shù)量，為了更直觀顯示工位物料庫存狀態(tài)，系統(tǒng)以不同的顏色顯示，通過立體化圖形使物料信息一目了然。保證工位不缺料、不錯料、不多料。工位物料庫存監(jiān)控系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 工位物料線邊庫存監(jiān)控系統(tǒng)

4.3 物料Andon看板管理模塊

倉庫管理系統(tǒng)主要有八大模塊(工廠建模管理、入庫物料管理、物料質(zhì)檢管理、配送物料管理、外協(xié)物料管理、倉庫盤點管理、物料看板管理、總成業(yè)務管理)，本文只介紹相關(guān)的物料Andon看板功能，其功能主要是實時監(jiān)控現(xiàn)場物料需求情況，具體分為工位物料庫存需求及Andon呼叫需求。Andon需求是操作人員根據(jù)崗位物料的實際情況進行物料Andon呼叫，選擇物料的具體呼叫數(shù)量以及物料名稱，相應的呼叫信息會顯示到看板系統(tǒng)。工位物料庫存低于最低庫存觸發(fā)點，該工位會以紅色高亮顯示并報警呼叫。倉管人員根據(jù)物料看板需求建立相應的料箱標簽及配送單，進行撿料配送管理，實現(xiàn)小批量多頻次運輸，縮短滯留時間及運送周期，以精益生產(chǎn)為目標，實現(xiàn)準時化生產(chǎn)物流體系。物料Andon看板管理系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 物料Andon看板管理系統(tǒng)

5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫設計主要為了存儲訂單、BOM、工藝路線等相關(guān)基礎信息，通過接收配送單并在工位物料庫存管理系統(tǒng)下，監(jiān)控物料使用狀態(tài)，呼叫物料人員并傳遞工位物料狀態(tài)信息，指導操作者進行工作。要求能夠與數(shù)據(jù)庫進行實時通訊，并通過存儲過程處理業(yè)務數(shù)據(jù)[7-9]；建立適當?shù)乃饕ckey約束保證數(shù)據(jù)的準確性及存儲速度；設計存儲量大且主要的表數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移功能，保證現(xiàn)場不因數(shù)據(jù)量大而卡頓。

6 結(jié)束語

通過對某變速箱生產(chǎn)公司的實際需求分析與實際調(diào)研，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)以Microsoft Visual Studio 2015為平臺研究與開發(fā)了變速箱裝配線物料拉動系統(tǒng)。它是一種具有先進開發(fā)模式與新穎管理觀念的物流管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)已在某制造企業(yè)順利實施并穩(wěn)定運行，將生產(chǎn)裝配、物料配送及使用、物料信息追蹤等緊密銜接在一起，保證了生產(chǎn)線正常運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量追溯，實時掌控計劃、調(diào)度、工藝、設備運行、物料拉動實況等信息情況，方便了相關(guān)業(yè)務部門及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，實現(xiàn)了物料信息化管理。

[參考文獻]

[1] LEE WB.Digital Factory—Manufacturing in the Information Age[J].Journal of the Chinese Mechanical Engineering，2000，(1/2)(11)：93-96．

[2] 張志檁.國內(nèi)外制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的應用與發(fā)展[J].自動化博覽，2004(5):5-13.

[3] 于瑞泓,王德權(quán).發(fā)動機裝配線物料拉動系統(tǒng)的開發(fā)與研究[J].組合機床與自動化加工技術(shù), 2015(6):158-160.

[4] 韓彬.工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)的選擇與實施策略[J]. 汽齒科技, 2011 (1): 26-30.

[5] 王曉飛,李月強.基于PLC的汽車生產(chǎn)線管理系統(tǒng)[J]. 儀器儀表學報，2004，25(4)：894-895.

[6] 陸會明,閻志峰.OPC UA 服務器地址空間關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)[J].電力自動化設備,2010,30(7):109-113.

[7] 王德權(quán),黃成海.汽車變速箱裝配線MES中的訂單管理系統(tǒng)[J].組合機床與自動化加工技術(shù)，2013(3)：127-129.

[8] 嚴京濱,成曄,王海燕.針對混流裝配生產(chǎn)的綜合性開放實驗教學探索[J].實驗技術(shù)與管理，2006，23(5)：112-114.

[9] 苗鳳華,周巧姝.SQL Server 2008 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的優(yōu)勢研究[J].長春師范大學學報,2014,33(3):76-77.