拉動(dòng)式物料供應(yīng)過程分析與電子看板系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉佳楠，原丕業(yè)，劉 暢

（青島理工大學(xué) 管理工程學(xué)院，青島 266520）

0 引言

“工業(yè)4.0”和中國(guó)“制造2025”等觀念的提出催生了新一輪的制造業(yè)變革，使得以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)為代表的智能制造模式開始應(yīng)用于生產(chǎn)車間。精益生產(chǎn)是適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)環(huán)境的一種較好生產(chǎn)方式，是智能制造實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

企業(yè)的物料供應(yīng)系統(tǒng)需要閉環(huán)的信息流動(dòng)機(jī)制，否則就會(huì)造成信息傳遞不及時(shí)，出現(xiàn)缺料、待料?？窗迨抢瓌?dòng)式生產(chǎn)的信息傳遞工具，洪旭東等[1]研究了多品種、小批量生產(chǎn)環(huán)境下，基于看板的物料循環(huán)配送方式，并給出了具體操作流程與模型參數(shù)。但是傳統(tǒng)看板的卡片形式在使用中存在著看板丟失、損壞、信息失真、溝通不及時(shí)的問題[2～4]；而且隨著產(chǎn)品數(shù)量增多，需要頻繁更換看板[5]。計(jì)算機(jī)技術(shù)融入傳統(tǒng)看板所形成的電子看板較好地解決了問題：莫太平等[6]結(jié)合精益物流思想，設(shè)計(jì)了一種基于B/S和C/S混合模式的物料索取系統(tǒng)。Suhartini等[7]引入零件供應(yīng)策略與制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），改進(jìn)了汽車混裝線實(shí)施SPS的零件供應(yīng)問題。劉明周等[8]考慮了車間物料配送中的各種不確定，構(gòu)建了基于RFID的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)時(shí)化物料配送系統(tǒng)。莊俊[9]從標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、流程控制、半成品計(jì)劃和不良品管理等方面對(duì)電子看板系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并付諸實(shí)施。李月等[10]從看板管理的概念出發(fā)，結(jié)合實(shí)際需求設(shè)計(jì)電子看板管理系統(tǒng)，并對(duì)物流看板、設(shè)備看板、安燈看板等模塊進(jìn)行介紹。葉劍輝等[11]提出數(shù)據(jù)獲取、處理以及匹配的3層架構(gòu)可配置看板構(gòu)建方法，并建立基于裝配工藝流程的車間現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模型。

綜上可知，關(guān)于電子看板的文獻(xiàn)較少，且多是在技術(shù)層面，將其作為一種生產(chǎn)監(jiān)控手段，而在實(shí)時(shí)控制延伸到設(shè)備和操作工人層面的介紹較少。本文將在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，建立物料循環(huán)準(zhǔn)時(shí)化配送模型確定配送參數(shù)，并對(duì)電子看板控制物料配送的過程詳細(xì)說明。

1 拉動(dòng)式物料供應(yīng)背景分析

拉動(dòng)式物料供應(yīng)要求在需要的時(shí)間將所需物料送到需求工位，是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)的前提。魏鑫等[12]研究了某裝配線配送站點(diǎn)與工位之間的拉動(dòng)式物料配送過程，并提出不同的配送算法。蔣增強(qiáng)等[13]考慮了某混流裝配線多品種、小批量的配送需求，建立應(yīng)對(duì)不確定環(huán)境的成本期望模型。周炳海等[14]為解決汽車混裝線物料供應(yīng)問題，提出了基于線邊超市的調(diào)度方法，并構(gòu)建圖論模型解決問題?？梢园l(fā)現(xiàn)，以上研究大多考慮的是在流水作業(yè)中物料的“直線式”傳遞，物料從倉庫運(yùn)至產(chǎn)線——依次經(jīng)過各道工序加工——成品下線，如圖1所示，而忽略了產(chǎn)線內(nèi)部各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的物料傳遞關(guān)系。事實(shí)上，各個(gè)工序之間可能因?yàn)槲锪闲枨箨P(guān)系形成一個(gè)復(fù)雜的供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示，對(duì)于某工序來說，其加工所需要的物料可能來自于上游多個(gè)工序，這就使得車間物料的準(zhǔn)確供應(yīng)變得困難，如果處理不好，就會(huì)造成物流路線混亂，增加額外成本。

圖1 “直線式”物料流動(dòng)

圖2 “網(wǎng)狀式”物料流動(dòng)

2 拉動(dòng)式供料系統(tǒng)建模分析

2.1 問題描述

本文將借鑒黨立偉[15]提出的循環(huán)準(zhǔn)時(shí)化配送概念，研究車間“網(wǎng)狀式”物料供應(yīng)過程。首先，各工序會(huì)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況為物料設(shè)定一個(gè)訂貨期，然后每隔一個(gè)訂貨期就按照空看板的數(shù)量向物料供應(yīng)點(diǎn)發(fā)出訂貨請(qǐng)求。供應(yīng)點(diǎn)揀貨人員接到訂貨指令后立即進(jìn)行備貨，并將備好的貨物放在小車上。配送人員攜帶備好貨物從倉庫出發(fā)，到達(dá)某工序就卸下該工序所需要的物料，并將下游工序需要的本工序加工的零部件裝在運(yùn)輸車上，運(yùn)往下一工序，按照這個(gè)過程直到所有訂貨點(diǎn)的需求都被滿足，返回原材料倉庫，完成一個(gè)配送周期，配送次數(shù)加一，隨即開始下一輪配送。在這種配送方式下，對(duì)于每一個(gè)工位來說，不論其訂貨周期如何，配送人員都是以相同的時(shí)間間隔滿足其訂貨需求。另外，通過使用電子看板，可以省去回收、管理紙質(zhì)看板的過程，實(shí)現(xiàn)需求信息的實(shí)時(shí)觸發(fā)。

2.2 模型建立

物料的訂貨間隔期是一定的，但具體觸發(fā)時(shí)刻卻具有不確定性，可能發(fā)生在配送人員運(yùn)輸途中或是剛好到達(dá)某個(gè)節(jié)點(diǎn)。不同的需求觸發(fā)情況，訂貨量也會(huì)有所不同，我們希望通過模型研究找到兩者之間的關(guān)系以確定科學(xué)的訂貨周期，消除以往憑經(jīng)驗(yàn)確定所造成的浪費(fèi)，使得各工序在滿足正常生產(chǎn)條件下，暫存量最小。

首先對(duì)模型做如下假設(shè)說明：1）物料只會(huì)從上游工序到達(dá)下游，不會(huì)出現(xiàn)逆流現(xiàn)象；2）配送員的速度恒定，路面情況正常；3）在接到需求指令后，會(huì)有專門人員進(jìn)行揀貨、備貨，所以這部分時(shí)間不單獨(dú)考慮；4）只考慮一名物流人員的情況；5）只有滿足前一次的訂單需求才能觸發(fā)本次的物料領(lǐng)取請(qǐng)求。

參數(shù)說明：

hi：物料i的訂貨間隔期；

li：物料i的訂貨提前期；

Tj：某工序物料請(qǐng)求的初始觸發(fā)時(shí)刻；

TT：配送員初次從倉庫出發(fā)的時(shí)刻；

x：物料循環(huán)配送次數(shù)；

Lji,j：物料i的供應(yīng)點(diǎn)到需求點(diǎn)j的距離，j=0，1，…，n，j=0表示原材料庫；

DT：配送周期；

tij：工序j物料i某次發(fā)出物料請(qǐng)求的時(shí)刻；

v：配送小車運(yùn)行速度；

C：物料供應(yīng)總成本；

qj：第j工序計(jì)劃日需求量；

TS：安全庫存量，這里設(shè)置30min用量；

Ci1：?jiǎn)挝晃锪蟟的線旁存儲(chǔ)成本；

Ci2：物料i每次的配送成本；

CjT：第j工序生產(chǎn)節(jié)拍；

ri：某工序生產(chǎn)單位產(chǎn)品所需要物料i的數(shù)量；

Q：運(yùn)輸車的最大載重量；

N：看板數(shù)量；

α：看板容量。

物料循環(huán)配送的時(shí)間窗要求為：

第j工序的物料到達(dá)時(shí)刻=第j-1工序物料到達(dá)時(shí)刻+裝卸物料時(shí)間+兩工序之間的運(yùn)輸時(shí)間：

式(1)表示在配送周期內(nèi)能夠?yàn)樗杏嗀浌の煌瓿伤拓洝?/p>

其中，aij為工序j所需的物料i的裝卸貨時(shí)間，各工序所需的物料不同，mj表示第j工序所需的物料種類總數(shù)，即i=1，2，…，m1，…，m2，…，mj。L（j-1），j表示前后兩道工序之間的距離，Ln,0為小車從最后一道工序返回原材料庫的距離。xij為0-1變量：xij=1，某一循環(huán)中為工序j配送物料i；xij=0，某一循環(huán)中不對(duì)工序j的物料i需求做出響應(yīng)。

載重量要求為：

式(2)表示各工位需求量總和不得超過車輛載重量。Yij表示工序j對(duì)物料i的需求量。

企業(yè)應(yīng)設(shè)置恰當(dāng)?shù)呐渌椭芷贒T?？紤]到配送周期越長(zhǎng)，配送批量就越大，過多的物料堆積在產(chǎn)線上，不僅影響正常生產(chǎn)，還會(huì)增加保管成本。相反，若是增加配送次數(shù)就可以縮小配送周期，但會(huì)造成配送成本的增加以及復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)管理。這里涉及到兩種類型的成本，科學(xué)的DT應(yīng)使總成本最小。按照此思路，配送周期DT應(yīng)滿足以下條件：

線旁存儲(chǔ)成本：

配送成本：

配送總成本：

式(5)中，ri和qj可通過生產(chǎn)計(jì)劃和BOM表得到。

對(duì)上式按照DT求導(dǎo)，得到C最小時(shí)的DT值，即最優(yōu)的配送周期。

2.3 結(jié)果分析

下面討論訂貨周期與配送周期的關(guān)系，確定系數(shù)設(shè)置的合理范圍。以工序j的物料i為例：

情況一：當(dāng)hihi。直到Tj+xhi=TT+(x+1)DT+Lji,j/v成立，到達(dá)臨界點(diǎn)，li恰好等于DT，此時(shí)物料需求指令是在配送人員到達(dá)該需求工位時(shí)下達(dá)的，因此需要等待一個(gè)配送周期才能到貨。過了該臨界點(diǎn)后，li會(huì)逐漸的大于DT，出現(xiàn)需求不能滿足的現(xiàn)象，與假設(shè)(5)矛盾。這種情況適合于插單、加急生產(chǎn)，對(duì)于日常生產(chǎn)不可行。

圖3 當(dāng)h

情況二：當(dāng)hi=DT時(shí)，li會(huì)保持不變，這是一種最理想情況。系統(tǒng)正常運(yùn)行后，物料的需求指令總是在配送員經(jīng)過相同位置時(shí)響應(yīng)，并且以相同的時(shí)間間隔將物料配送至所需工位?？窗鍞?shù)量為：

圖4 當(dāng)h=DT時(shí)l的變化趨勢(shì)

情況三：當(dāng)hi>DT時(shí)，循環(huán)配送到第x次的物料觸發(fā)時(shí)間為tij=Tj+xhi。

若（tij-TT）/DT=整數(shù)，到達(dá)另一臨界點(diǎn)，此時(shí)物料的需求指令是在配送人員到達(dá)該物料的供應(yīng)節(jié)點(diǎn)處下達(dá)。這種情況下訂貨提前期最短，等于供應(yīng)節(jié)點(diǎn)到需求節(jié)點(diǎn)的運(yùn)輸時(shí)間Lji,j/v。

若TT+（x+1）DT

圖5 當(dāng)h>DT時(shí)l的變化趨勢(shì)

首先，每個(gè)工序先結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和計(jì)劃消耗量確定各物料的初始訂貨間隔期h，輸入到系統(tǒng)中。調(diào)度人員登錄系統(tǒng)，匯總各工序數(shù)據(jù)，再結(jié)合計(jì)劃產(chǎn)量、產(chǎn)品BOM等基礎(chǔ)信息，按照?qǐng)D6 的流程在式(1)～式(7)的約束下進(jìn)行試驗(yàn)算，最終得到最佳配送周期和修正后的物料訂貨間隔期，反饋給各工序。這一過程涉及到大量數(shù)據(jù)運(yùn)算，需要借助電子看板系統(tǒng)，實(shí)時(shí)收集變動(dòng)信息，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化供應(yīng)。此時(shí)，信息流和物流是同方向的，但是小車每次配送的貨物都是在滿足各個(gè)工位上個(gè)循環(huán)的需求，由上個(gè)循環(huán)的需求信息驅(qū)動(dòng)，因此依然是一種拉動(dòng)式配送方式。

3 電子看板物料配送系統(tǒng)設(shè)計(jì)

看板管理系統(tǒng)目前已發(fā)展成為綜合傳統(tǒng)看板、LED顯示屏、電腦終端、移動(dòng)終端等方面的集成系統(tǒng)。部分國(guó)內(nèi)企業(yè)像富士康、金蝶等都能很好的將電子看板用于控制生產(chǎn)運(yùn)作，并取得顯著成果，但是大部分中小企業(yè)的應(yīng)用還停留在表面，主要表現(xiàn)在：1）信息流沒有形成閉環(huán)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳到看板后，系統(tǒng)沒有對(duì)其進(jìn)行處理并反饋給產(chǎn)線來指導(dǎo)生產(chǎn)，而是將看板作為一種靜態(tài)的信息顯示界面；2）數(shù)據(jù)共享困難，存在信息誤差；3）工績(jī)效信息不透明，工人積極性低；人類已經(jīng)步入大數(shù)據(jù)時(shí)代，迅速收集、有效利用數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)管理十分重要。通過分析電子看板在企業(yè)的應(yīng)用情況，按照實(shí)際需求，提出本文研究的電子看板物料配送管理系統(tǒng)。

圖6 系統(tǒng)循環(huán)執(zhí)行過程

3.1 系統(tǒng)功能介紹

作為一種傳遞信號(hào)控制生產(chǎn)的工具，看板在實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)方面發(fā)揮了重要的作用。尤其是在各種信息化技術(shù)的沖擊下，看板的形式和內(nèi)容更加豐富，出現(xiàn)了電子看板。物料配送電子看板管理系統(tǒng)具有以下功能：

1）所有數(shù)據(jù)都是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸，避免了看板丟失、損壞、回收看板所造成的浪費(fèi)，需求實(shí)時(shí)響應(yīng)；2）現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，通過設(shè)置警戒線，一旦發(fā)現(xiàn)問題，可及時(shí)處理；3）每件物料都有一個(gè)條碼來唯一標(biāo)識(shí)，條碼信息隨著物料狀態(tài)、位置的改變實(shí)時(shí)更新；4）提供與其他信息系統(tǒng)（ERP、MRP）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口，實(shí)現(xiàn)信息共享；5）自動(dòng)計(jì)算看板觸發(fā)量，現(xiàn)場(chǎng)操作人員只需要進(jìn)行很少的操作，就可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)控制，避免人工操作帶來的偶然誤差。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)

電子看板系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)車間的有效控制是建立在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集并迅速響應(yīng)的基礎(chǔ)上，因此必須保證輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)效性。由于射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）具有無源、免接觸；能夠適應(yīng)各種復(fù)雜惡劣的環(huán)境；作業(yè)效率高等特點(diǎn)，因此在電子看板物料管理系統(tǒng)中采用射頻識(shí)別（RFID）來收集數(shù)據(jù)，實(shí)施生產(chǎn)監(jiān)控。另外，為配合RFID技術(shù)的使用，對(duì)車間各生產(chǎn)實(shí)體進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，以規(guī)范作業(yè)流程。

1）貨位標(biāo)準(zhǔn)化。工廠按照自身需求對(duì)車間、倉庫、貨位設(shè)置編碼，進(jìn)行唯一性標(biāo)識(shí)。各生產(chǎn)車間以名稱首字母作為車間代號(hào)，例如熱處理車間為“R”，機(jī)加工車間為“J”。倉庫劃分為原材料庫、半成品零件庫、產(chǎn)成品庫以及特殊材料倉庫，原材料庫按照001Y、002Y、003Y……編碼；半成品倉庫按照001B、002B、003B……編碼；成品倉庫按照001P、002P、003P……編碼；用00TY表示存儲(chǔ)特殊要求材料的倉庫。貨位按照**—**—**六位數(shù)字編碼，分別表示貨架號(hào)—層數(shù)—儲(chǔ)位，各物料在倉庫中的位置都可以精確定位到。

圖7 電子看板系統(tǒng)模塊圖

圖8 車間物料配送管理模塊E-R圖

2）生產(chǎn)線標(biāo)準(zhǔn)化：以機(jī)加工車間為例，J—L02—003表示機(jī)加工車間的02號(hào)產(chǎn)線的第三個(gè)工位，其線邊暫存位置為J—L02—B003。J—L02—003—S01表示零件在01號(hào)設(shè)備上加工。物料運(yùn)輸工具也需要進(jìn)行編碼來唯一確認(rèn)，了解小車狀態(tài)，便于管理，編碼方式為G01、G02……并設(shè)置三輛應(yīng)急小車為GS01、GS02、GS03。

通過實(shí)體編碼，有利于實(shí)現(xiàn)物料追蹤，即物料不論是在運(yùn)輸過程中還是在設(shè)備上加工，相應(yīng)的小車號(hào)和設(shè)備號(hào)都會(huì)寫入標(biāo)簽，實(shí)時(shí)更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)。只要輸入物料名稱，就可以查詢到該物料在各個(gè)時(shí)刻所處的位置與狀態(tài)。

3.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文研究的電子看板系統(tǒng)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、物料配送管理、異常管理、調(diào)整看板以及數(shù)據(jù)分析五個(gè)模塊組成（如圖7所示），并通過車間內(nèi)部局域網(wǎng)與其他信息系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)信息傳遞與共享，完成從原材料入庫到成品出庫整個(gè)過程的物料管理。通過概念模型設(shè)計(jì)，能夠反映出現(xiàn)實(shí)世界各實(shí)體的信息組成結(jié)構(gòu)、實(shí)體間的信息流動(dòng)情況和制約關(guān)系等。本文將以物料配送管理模塊為例，以E-R圖的方式介紹系統(tǒng)的概念模型，顯示出系統(tǒng)運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)支持。

供應(yīng)商（名稱，地址，物料名稱）；

倉庫（倉庫號(hào)，貨位編碼，貨位位置，物料名稱，物料數(shù)量）；

物料（物料名稱，編號(hào)，規(guī)格，數(shù)量，描述）；

供應(yīng)（供應(yīng)量，供應(yīng)時(shí)間，物料名稱）；

存放（物料號(hào)，物料名稱，數(shù)量，位置，倉庫號(hào)）；

配送人員（姓名，工號(hào)，物料信息，配送倉庫，需求工序）；

配送（配送量，配送時(shí)間，物料名稱，需求工位）；

工序（工序名稱，操作人員，上游工序，下游工序，操作流程）；

加工（操作流程，操作人員，工序名稱，設(shè)備編號(hào)，操作流程）；

下達(dá)（配送量，配送時(shí)間，生產(chǎn)指令）；

電子看板（看板類型，物料規(guī)格，物料數(shù)量，看板容量，工序名稱，物料清單，操作流程，預(yù)警量）。

3.4 系統(tǒng)模塊介紹

1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊：主要存儲(chǔ)系統(tǒng)中的一些基本參數(shù)，包括物料、設(shè)備、職工、供應(yīng)商、銷售商等信息。它是其他模塊的數(shù)據(jù)來源，并與其他模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以更新信息，該模塊僅對(duì)生產(chǎn)線長(zhǎng)職位以上的人員才保留更改權(quán)利。

2）異常管理模塊：該模塊由設(shè)備異常管理和物料異常管理兩部分組成。各工位旁設(shè)有兩個(gè)按鈕，分別用于設(shè)備或物料發(fā)生異常時(shí)，進(jìn)行人工故障呼叫，且按鈕與車間電子屏幕相連。當(dāng)設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)按照?qǐng)D9所示流程進(jìn)行故障處理。若判斷故障是不能解決的技術(shù)問題，工人會(huì)在工位終端上添加故障信息描述連同警報(bào)信息一起發(fā)送到維修部門（如圖10所示），此時(shí)該部門監(jiān)控區(qū)域中會(huì)出現(xiàn)一條紅色閃動(dòng)的未讀信息，維修工根據(jù)信息內(nèi)容準(zhǔn)備工具并向呼叫點(diǎn)發(fā)出反饋信息。

物料異常就是出現(xiàn)送錯(cuò)料、缺料、物料等待的情況。接收人員通過手持RFID進(jìn)行掃描驗(yàn)收時(shí)，如果物料與訂貨單不一致，系統(tǒng)便會(huì)異常報(bào)警。驗(yàn)貨人員在電腦界面查看具體原因，針對(duì)不同原因，系統(tǒng)會(huì)采取不同措施，具體處理流程如圖11所示。

3）數(shù)據(jù)分析模塊：主要是對(duì)采集到的生產(chǎn)物流數(shù)據(jù)做統(tǒng)計(jì)分析，例如通過繪制各工位產(chǎn)量變化折線圖，來判斷是否均衡化生產(chǎn)，是否存在瓶頸。圖線會(huì)隨著采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，可以清楚的看到產(chǎn)量的遞增和瓶頸位置隨時(shí)間的變動(dòng)。通過數(shù)據(jù)分析，從整體上發(fā)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)作過程中潛藏的不穩(wěn)定因素，一旦圖線變動(dòng)偏離基準(zhǔn)，立即啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)，提醒相關(guān)人員采取措施。

圖9 設(shè)備異常處理流程

圖10 設(shè)備故障報(bào)修申請(qǐng)示意圖

圖11 物料異常處理流程

4）調(diào)整看板模塊：實(shí)際生產(chǎn)中，企業(yè)常常面臨產(chǎn)品需求量或產(chǎn)品品種的變動(dòng)，所以存在頻繁的產(chǎn)能與品種切換。調(diào)整看板模塊主要就是對(duì)這種不確定及時(shí)做出響應(yīng)，當(dāng)需求量發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)計(jì)算現(xiàn)有產(chǎn)能，通過增加或減少看板數(shù)量改變?nèi)丈a(chǎn)量；當(dāng)產(chǎn)品品種改變時(shí)，系統(tǒng)需要判斷按照當(dāng)前產(chǎn)能是否有能力生產(chǎn)該產(chǎn)品，然后按照?qǐng)D6的運(yùn)行流程，計(jì)算看板數(shù)量，安排生產(chǎn)。

5）物料配送管理模塊：這部分是系統(tǒng)的核心，主要是對(duì)物料需求產(chǎn)生到成品出庫整個(gè)過程進(jìn)行控制（如圖12所示）。倉庫定期向供應(yīng)商發(fā)送物料請(qǐng)求，對(duì)于距離較遠(yuǎn)的供應(yīng)商，需要增加外協(xié)領(lǐng)取看板以增加一個(gè)訂貨提前期的物料儲(chǔ)存。供應(yīng)商將物料送到工廠后，驗(yàn)貨人員用手持式RFID掃描貨物標(biāo)簽，將貨物的詳細(xì)情況輸入到系統(tǒng)中與需求訂單對(duì)照，核對(duì)無誤，在系統(tǒng)中確認(rèn)該批貨物入庫。以貨物的入庫確認(rèn)時(shí)間作為基準(zhǔn)，同批次貨物入庫時(shí)間一樣，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)為貨物分配貨位并生成打印貨位清單表，按照此清單貨架管理員將貨物放到規(guī)定位置。每個(gè)貨架前端都有一個(gè)固定RFID讀寫器，在感應(yīng)到貨物的標(biāo)簽后，將其存儲(chǔ)位置信息寫入標(biāo)簽，使貨物實(shí)際存儲(chǔ)位置與系統(tǒng)位置信息一致，便于查找貨物。

圖12 物料配送管理模塊

生產(chǎn)線各工位按照修正的訂貨周期，每隔一個(gè)h，就按照物料空看板指示的數(shù)量向供應(yīng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出領(lǐng)料信息。缺料信息會(huì)按照觸發(fā)時(shí)間的先后順序在供應(yīng)節(jié)點(diǎn)終端屏幕上滾動(dòng)顯示（如圖13所示）。物料配送狀態(tài)包括缺料、已響應(yīng)、備貨完成、配送人員確認(rèn)接收、配送完成。只有某物料狀態(tài)顯示為配送完成，該條信息記錄才會(huì)變成灰色，并在需求節(jié)點(diǎn)確認(rèn)收貨后消失，未響應(yīng)狀態(tài)下信息記錄均顯示為紅色。供應(yīng)節(jié)點(diǎn)在接到指令后便登錄系統(tǒng)，按順序作出處理，輸入物料名稱查詢?cè)趲煨畔ⅲㄏ到y(tǒng)會(huì)自動(dòng)按照先入先出的原則索引出相應(yīng)物料的詳細(xì)信息），管理人員確認(rèn)符合要求的物料記錄，按提示位置揀貨備料。貨架區(qū)和揀貨區(qū)的固定讀寫器在感應(yīng)到貨物時(shí)，會(huì)將最新位置信息寫入標(biāo)簽，更新物料狀態(tài)信息。

圖13 缺料信息顯示

物流員到達(dá)揀貨區(qū)后，備貨員將小車代碼添加到物料需求清單中生成配送清單發(fā)送到車載RFID終端，此時(shí)該小車在系統(tǒng)的狀態(tài)會(huì)顯示為忙碌。系統(tǒng)自動(dòng)倒沖，將這些物料的狀態(tài)從在庫變?yōu)檫\(yùn)輸中，小車內(nèi)置電子地圖自動(dòng)為物流人員規(guī)劃運(yùn)輸路線。物料到達(dá)需求點(diǎn)，檢驗(yàn)員掃描驗(yàn)貨、確認(rèn)收貨，并向供應(yīng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送回執(zhí)。系統(tǒng)再次自動(dòng)倒沖，將該批物料狀態(tài)從運(yùn)輸中變?yōu)榫€邊庫存，線邊庫存量增加。解除小車和這批物料的關(guān)聯(lián)關(guān)系，手動(dòng)將小車狀態(tài)置為空閑。某工序加工時(shí)間=下道工序采集時(shí)刻-本道工序采集時(shí)刻-兩道工序之間的移動(dòng)時(shí)間（其中移動(dòng)時(shí)間由車載RFID采集）。

物料在最后工位加工結(jié)束后，操作工人點(diǎn)擊確認(rèn)，完成產(chǎn)品加工，進(jìn)入終檢程序。檢驗(yàn)處設(shè)有固定RFID讀寫器，掃描到產(chǎn)品標(biāo)簽后會(huì)在檢驗(yàn)處電腦顯示該產(chǎn)品所有的加工過程，生產(chǎn)線長(zhǎng)確認(rèn)無誤后，打印出成品標(biāo)簽貼在外箱上，放入成品庫。在線長(zhǎng)確認(rèn)的同時(shí)，系統(tǒng)在后臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行在制品倒沖，成品庫存增加。通過掃描成品標(biāo)簽可以查詢每一步加工過程，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的跟蹤管理。

圖14 物料配送管理系統(tǒng)示意圖

4 結(jié)語

本文通過分析看板在企業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了所研究的物料配送電子看板管理系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)以及如何利用電子看板控制物料配送的運(yùn)行流程進(jìn)行了詳細(xì)說明。為保證車間物料準(zhǔn)時(shí)化配送，在拉動(dòng)式生產(chǎn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從合理設(shè)置時(shí)間參數(shù)的角度出發(fā)，考慮物料“網(wǎng)狀式”流動(dòng)的特點(diǎn)，建立循環(huán)準(zhǔn)時(shí)化配送模型。通過模型分析，討論了物料訂貨間隔期、訂貨提前期、配送周期三者之間的關(guān)系和取值范圍。我們發(fā)現(xiàn)訂貨提前期會(huì)隨著循環(huán)配送次數(shù)的增加在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，當(dāng)需求觸發(fā)時(shí)刻處于某一時(shí)間區(qū)間時(shí)，訂貨提前期會(huì)增加一個(gè)訂貨周期，所以為防止缺貨必須生成臨時(shí)看板補(bǔ)充訂貨量，而且這種現(xiàn)象以一定周期重復(fù)出現(xiàn)。本文下一步的研究?jī)?nèi)容，將從收集車間數(shù)據(jù)出發(fā)，研究所提的電子看板物料配送系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中的表現(xiàn)。