智能化沖壓生產(chǎn)管理規(guī)劃探討

王地川， 劉紀(jì)

(長(zhǎng)興吉利汽車部件有限公司，浙江湖州 313100)

0 引言

傳統(tǒng)的沖壓生產(chǎn)管理模式主要依靠人工經(jīng)驗(yàn)，采用簡(jiǎn)單的設(shè)備如電話對(duì)講機(jī)和簡(jiǎn)單的計(jì)劃管理看板進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃的統(tǒng)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃的安排、停機(jī)處理和賬務(wù)管理等，具有人工效率低、錯(cuò)漏率偏高、反應(yīng)慢等特點(diǎn)，無法滿足現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)高自動(dòng)化程度、高效率的生產(chǎn)管理要求，為廣大生產(chǎn)管理人員所詬病，因此本文作者針對(duì)上述問題，建立以透明、敏捷和模型化為基礎(chǔ)的沖壓生產(chǎn)控制策略，以滿足智能化的沖壓生產(chǎn)管理需求。

1 沖壓生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程的智能化規(guī)劃

沖壓生產(chǎn)管理流程如圖1所示。

圖1 沖壓生產(chǎn)管理流程

現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)自動(dòng)化程度很高，除了沖壓線尾使用人工搬料外，其他過程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或自動(dòng)化，例如自動(dòng)化的生產(chǎn)線、快速換模、生產(chǎn)監(jiān)控頁面等，方赫等人[1]提出了智能化沖壓車間的規(guī)劃原則與架構(gòu)，從工藝布局、物流規(guī)劃、質(zhì)量控制、車間數(shù)字化信息化、能源管控等方面介紹了智能化沖壓車間的規(guī)劃方案，文中從智能化的沖壓生產(chǎn)管理的重點(diǎn)在信息化IT為出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)先識(shí)別出透明的信息需求，其次建立出敏捷的生產(chǎn)過程，如生產(chǎn)、物流、質(zhì)量控制等，最終建立起先進(jìn)的生產(chǎn)控制模型，圖1是某沖壓廠生產(chǎn)規(guī)劃方案，包括生產(chǎn)計(jì)劃管理、生產(chǎn)管理、物流管理、設(shè)備及能耗管理、質(zhì)量控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，下面將分別闡述。

2 生產(chǎn)計(jì)劃的智能化編制

根據(jù)系統(tǒng)輸出的要貨計(jì)劃使用Pycharm軟件，制定每日生產(chǎn)計(jì)劃，以安全庫存、實(shí)時(shí)庫存、貨架數(shù)量、庫區(qū)面積、經(jīng)濟(jì)批次等為生產(chǎn)計(jì)劃排布的約束條件，以滿足焊裝產(chǎn)量需求和操作員操作時(shí)間最短為目標(biāo)函數(shù)，從而輸出最優(yōu)的零件排產(chǎn)計(jì)劃。計(jì)算公式為：

(1)

式中：i為沖壓零件的種類數(shù)量，j為每種零件的產(chǎn)量;f(xi,j)為當(dāng)日產(chǎn)量;m,n,o為安全庫存、實(shí)時(shí)庫存、貨架數(shù)量等;min{f(xi,j)}為滿足當(dāng)前焊裝需求下每種沖壓件的最少產(chǎn)量。

應(yīng)用案例如下：

(1)根據(jù)焊裝的生產(chǎn)計(jì)劃對(duì)沖壓件的生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行排序，初始條件為：

①第一天排產(chǎn)工序庫存300件，第二天排產(chǎn)工庫存為600件；

②焊裝節(jié)拍設(shè)定為30件/h，即每天各自制件需求量為300件；

③沖壓OEE設(shè)定為75%。

(2)建立約束條件，換模時(shí)間最小、各模具產(chǎn)品產(chǎn)量一致；

(3)以滿足焊裝的產(chǎn)量需求、操作員操作時(shí)間最短為目標(biāo)函數(shù)。

經(jīng)過系統(tǒng)運(yùn)算后，得出的結(jié)果與手動(dòng)排產(chǎn)產(chǎn)量對(duì)比如表1所示。

縣委高度重視人大工作，每年聽取縣人大常委會(huì)黨組工作匯報(bào)，對(duì)人大工作和建設(shè)中的重大問題作出安排部署。在縣、鎮(zhèn)人大換屆選舉過程中，同意縣人大常委會(huì)提出的嚴(yán)把代表“入口關(guān)”“結(jié)構(gòu)關(guān)”“質(zhì)量關(guān)”等意見，支持人大依法履職。2016年底，13個(gè)鎮(zhèn)街人大主席（工委主任）全部實(shí)行了專職配備，并配備了1～2名副職，有的鎮(zhèn)街還設(shè)置了人大辦公室主任或人大秘書，為加強(qiáng)和改進(jìn)全縣人大工作提供了重要保障。今年，縣委制定出臺(tái)了《泗水縣人大代表議案建議辦理工作考核辦法》，實(shí)行定性考核的方式，對(duì)承辦單位辦理情況進(jìn)行綜合考核，考核結(jié)果納入全縣科學(xué)發(fā)展綜合考核體系，對(duì)承辦單位辦理質(zhì)量進(jìn)行量化賦分，分值計(jì)入綜合考核總分。

表1 智能排產(chǎn)與手動(dòng)排產(chǎn)產(chǎn)量對(duì)比

由表1得出，生產(chǎn)計(jì)劃按照軟件計(jì)算后，排產(chǎn)更加合理，各產(chǎn)品的產(chǎn)量均衡，消除了產(chǎn)品的拉動(dòng)瓶頸，同時(shí)由于產(chǎn)量的降低，消耗的貨架數(shù)量、庫區(qū)面積及人力成本等都得到了有效縮減。

3 生產(chǎn)管理的智能化規(guī)劃

生產(chǎn)管理的智能化主要體現(xiàn)在生產(chǎn)過程信息的透明及敏捷生產(chǎn)，生產(chǎn)過程信息的透明是指各部門隨時(shí)了解各車間總體運(yùn)行情況，并能分解到生產(chǎn)線、設(shè)備；各部門、生產(chǎn)線、設(shè)備隨時(shí)了解生產(chǎn)計(jì)劃、客戶訂單的動(dòng)態(tài)執(zhí)行情況；與沖壓線體及關(guān)鍵設(shè)備集成實(shí)時(shí)獲取并目視化顯示到現(xiàn)場(chǎng)及辦公區(qū)域。

敏捷生產(chǎn)是指對(duì)各沖壓線制造的全過程進(jìn)行價(jià)值分析，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸；根據(jù)沖壓生產(chǎn)計(jì)劃及動(dòng)態(tài)進(jìn)展，支持相關(guān)業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度，如模具調(diào)度、工裝器具調(diào)度等；支持生產(chǎn)計(jì)劃的變更調(diào)整，能夠通過對(duì)生產(chǎn)依賴(如模具調(diào)度)進(jìn)行及時(shí)判斷，從而輔助生產(chǎn)決策。

根據(jù)業(yè)務(wù)需求，IT系統(tǒng)的需求主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

(1)生產(chǎn)過程信息透明

①通過制造執(zhí)行系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)的集成，將實(shí)施的生產(chǎn)狀態(tài)信息向下發(fā)布給生產(chǎn)線、設(shè)備，向上發(fā)布給生產(chǎn)、質(zhì)量、車間以及上游ERP系統(tǒng)、人員管理系統(tǒng)等；

②現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)目視化，生產(chǎn)線及關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、計(jì)劃進(jìn)度、過程異常等監(jiān)控目視化。

(2)敏捷生產(chǎn)

①通過大數(shù)據(jù)積累，建立工廠級(jí)的價(jià)值鏈模型；

②增加對(duì)模具、工裝器具等生產(chǎn)業(yè)務(wù)緊密支持業(yè)務(wù)的管理，根據(jù)計(jì)劃及進(jìn)度預(yù)測(cè)進(jìn)行提前預(yù)測(cè)和便捷調(diào)度，縮短工作協(xié)作周期，提高效率。

生產(chǎn)管理信息透明IT系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案為：

ANDON系統(tǒng)，作為連接MES系統(tǒng)與生產(chǎn)設(shè)備的輔助管理系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)目視化和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析管理。該系統(tǒng)主要的功能包含呼叫管理、信息統(tǒng)計(jì)及信息顯示。

(1)呼叫功能：針對(duì)不同問題，實(shí)時(shí)播放對(duì)應(yīng)呼叫信息，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，如圖2所示；

圖2 呼叫功能規(guī)劃圖

(2)信息統(tǒng)計(jì)：對(duì)當(dāng)天設(shè)備問題、模具問題、生產(chǎn)問題的停機(jī)時(shí)間進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)；

(3)信息顯示：實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)線信息，包括產(chǎn)品名稱、生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)節(jié)拍等，如圖3所示。

圖3 目視化看板

4 能源控制的智能化規(guī)劃

對(duì)于工廠數(shù)據(jù)分析平臺(tái)的IT應(yīng)用系統(tǒng)主要體現(xiàn)在以EMS (Energy Management System)為代表的能源管理系統(tǒng)，其為獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)，采集智能儀表數(shù)據(jù)至服務(wù)器，統(tǒng)計(jì)、分析、監(jiān)控、記錄，生成單車能耗、能耗考核等報(bào)表，通過OA界面顯示。

該系統(tǒng)共分為能源質(zhì)量、能源計(jì)量、可視化監(jiān)控、儀表板、能源報(bào)表五大模塊。

各通信模塊與設(shè)備進(jìn)行集成，包含水表、電表、氣表等，通信模塊采集到相關(guān)的能源消耗后，將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)服務(wù)器，而后能源管理服務(wù)器下載數(shù)據(jù)服務(wù)器中相關(guān)數(shù)據(jù)，然后管理服務(wù)器將各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后進(jìn)行輸出和監(jiān)控，從而達(dá)到對(duì)能源的科學(xué)管理，如圖4所示。

圖4 能源管理流程

5 物流控制智能化規(guī)劃

物流控制模型主要體現(xiàn)在對(duì)物料設(shè)置最大最小庫存，當(dāng)大于最大庫存，或低于最小庫存時(shí)，實(shí)時(shí)進(jìn)行庫存報(bào)警；當(dāng)物料收貨、發(fā)貨時(shí)，物料批次不滿足批次要求，先進(jìn)先出時(shí)，進(jìn)行報(bào)警；監(jiān)控入廠物流、廠內(nèi)物流的運(yùn)輸狀態(tài)， 當(dāng)運(yùn)輸狀態(tài)與計(jì)劃出現(xiàn)偏差時(shí)， 實(shí)時(shí)進(jìn)行狀態(tài)報(bào)警；物流管控智能設(shè)備應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)人工替代，提高效率。

物流控制對(duì)IT系統(tǒng)的需求主要包含在以下方面。

(1)動(dòng)態(tài)庫存預(yù)警。監(jiān)控物料當(dāng)前庫存與最大庫存、最小庫存的偏差；

(2)批次管理。對(duì)物料收貨、發(fā)貨進(jìn)行批次管理，校驗(yàn)批次有效性，記錄相關(guān)出入庫信息；

(3)配送監(jiān)控。監(jiān)控零件入廠物流、廠內(nèi)物流的配送狀態(tài)；

(4)RFID、AGV等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)出入庫的自動(dòng)化，提高作業(yè)效率。

物流管理系統(tǒng)的主要IT系統(tǒng)是LES (Logistics Execution System)，實(shí)現(xiàn)對(duì)原材料入庫、出庫管理和沖壓件的入庫、出庫管理，利用RFID替代人工掃碼。

其實(shí)施方案如圖5所示。

圖5 庫存管理流程

6 問題分析和處理的智能化規(guī)劃

在智能生產(chǎn)管理系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，可以采用多種信息化手段，加快停機(jī)問題分析處理，減少停機(jī)時(shí)間。通過集成監(jiān)控的方法，將關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行集成，從而自動(dòng)獲取運(yùn)行狀態(tài)；在分析預(yù)警方面，基于歷史記錄，在相關(guān)異常檢測(cè)發(fā)生時(shí)提前發(fā)起停線預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)關(guān)聯(lián)任務(wù)管理平臺(tái)，針對(duì)歷史停線原因分析發(fā)起專項(xiàng)改善任務(wù)。對(duì)于線體中的異常情況，通過ANDON系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)呼叫。采用模塊化問題分析庫形式，建立質(zhì)量波動(dòng)模型，對(duì)線體采取預(yù)防性維護(hù)，加快停機(jī)處理。具體的實(shí)施流程如圖6所示。

圖6 問題管理流程

7 結(jié)束語

文中以生產(chǎn)智能化為探討對(duì)象，從生產(chǎn)計(jì)劃的智能化規(guī)劃、生產(chǎn)管理的智能化規(guī)劃、生產(chǎn)控制的智能化規(guī)劃、物流控制智能化規(guī)劃、問題的分析和處理的智能化規(guī)劃等方面，闡述了IT系統(tǒng)需求、設(shè)計(jì)和實(shí)施方案，為智能化工廠的搭建提供了一種可行的解決方案。