任海華，黃志剛，吳俊杰

（浙江杭叉智能科技有限公司，浙江 杭州310000）

1 概述

精益生產(chǎn)是一種通過(guò)消除所有環(huán)節(jié)上的浪費(fèi)來(lái)縮短產(chǎn)品從生產(chǎn)到客戶(hù)手中時(shí)間的生產(chǎn)理念，它是豐田汽車(chē)公司在過(guò)去幾十年的實(shí)踐中逐步摸索完善起來(lái)的一套理論體系，其目標(biāo)是降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)過(guò)程的協(xié)調(diào)度，徹底杜絕企業(yè)中的一切浪費(fèi)現(xiàn)象，從而提高生產(chǎn)效率，提高質(zhì)量，降低成本，保證交貨期，為企業(yè)帶來(lái)較高的收益回報(bào)。精益生產(chǎn)的原則不僅適用于汽車(chē)制造業(yè)，也適用工程機(jī)械行業(yè)。

精益生產(chǎn)方式把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不合理的現(xiàn)象歸納為7種浪費(fèi)：等待的浪費(fèi)、搬運(yùn)的浪費(fèi)、不良品的浪費(fèi)、動(dòng)作上的浪費(fèi)、加工本身的浪費(fèi)、庫(kù)存的浪費(fèi)、制造過(guò)多（早）的浪費(fèi)。因此，精益生產(chǎn)主要有三個(gè)要點(diǎn)組成，即減少浪費(fèi)、提高效率，提升品質(zhì)、降低成本，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化。在精益生產(chǎn)理念中，準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)是其起源和核心，即“在必要的時(shí)候只生產(chǎn)必要數(shù)量的必要產(chǎn)品，杜絕一切浪費(fèi)”“不生產(chǎn)多余的成品”。許多研究者也對(duì)精益生產(chǎn)在自動(dòng)化生產(chǎn)線的規(guī)劃和設(shè)計(jì)上進(jìn)行了深入的研究。許績(jī)彤等人[1]運(yùn)用精細(xì)化生產(chǎn)的思想，結(jié)合某汽車(chē)微電機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備招標(biāo)前和招標(biāo)后的規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，為實(shí)現(xiàn)良好的自動(dòng)化生產(chǎn)線前期規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考。徐文杰等人[2]通過(guò)對(duì)某軍工企業(yè)典型的變頻模塊生產(chǎn)線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中工序能力不平衡問(wèn)題，并利用精益生產(chǎn)對(duì)主要瓶頸設(shè)備通過(guò)改善進(jìn)行效率提升。張權(quán)等人[3]針對(duì)密集烤爐設(shè)備管護(hù)問(wèn)題，通過(guò)精益生產(chǎn)的思路，提出改善烘烤期智能控制儀所在環(huán)境及完善密集烤房智能控制儀閑置期管護(hù)方法等對(duì)策，有效降低了密集烤房設(shè)備故障率，節(jié)約了設(shè)備維修費(fèi)用，減少了企業(yè)及煙農(nóng)的損失。謝文才等人[4]針對(duì)沖壓工廠精益化生產(chǎn)的現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查，并根據(jù)自己的調(diào)查提出了該產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。精益管理不僅僅在制造業(yè)，精益管理的理念也應(yīng)用到了教育行業(yè)，張奕[5]針對(duì)怎樣把精力管理和高等職業(yè)學(xué)校工商管理課程教學(xué)進(jìn)一步融合，促使其對(duì)教學(xué)改革產(chǎn)生效果方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

看板操作就是實(shí)施準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)的具體措施?？窗骞芾硎菍?duì)生產(chǎn)過(guò)程中各工序生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行控制的信息系統(tǒng)，采用“取料制”即后道工序根據(jù)市場(chǎng)需要進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)本工序在制品短缺的量從前道工序領(lǐng)取相同的在制品量，從而形成全過(guò)程的拉動(dòng)控制系統(tǒng)，決不多生產(chǎn)一件產(chǎn)品。這樣看板就在生產(chǎn)過(guò)程中的各工序之間周轉(zhuǎn)著，從而將與取料和生產(chǎn)的時(shí)間、數(shù)量、品種等有關(guān)的信息從生產(chǎn)過(guò)程的下游傳遞到上游，并將相對(duì)獨(dú)立的工序個(gè)體聯(lián)結(jié)為一個(gè)有機(jī)的整體?？窗骞芾砜芍浦惯^(guò)量生產(chǎn)，從而徹底消除在制品量的浪費(fèi)以及由之衍生出來(lái)的種種間接浪費(fèi)；還可使產(chǎn)生次品的原因和隱藏在生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題及不合理的成分充分暴露出來(lái)。通過(guò)問(wèn)題的徹底改善活動(dòng)，消除了引起成本增加的種種浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的合理性、高效性和靈活性。看板管理是精益生產(chǎn)的主要措施，是一種用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制的作業(yè)方法，是JIT 生產(chǎn)方式中一種重要的管理手段。看板管理制的基本精神是要嚴(yán)格地控制前后車(chē)間、前后工序之間的在制品流轉(zhuǎn)數(shù)量，從而達(dá)到減少在制品儲(chǔ)備量的目的。實(shí)行看板管理，改送料制為取料制，需要多少零部件，自行去取，不多也不少，沒(méi)有多余的在制品?？窗骞芾矸譃槿∝浛窗?、生產(chǎn)看板、外協(xié)看板、臨時(shí)看板、生產(chǎn)進(jìn)度板、布告板等?？偠灾?，凡是信息的載體都可以稱(chēng)作看板，其主要功能是傳遞信息。傳統(tǒng)的看板管理主要以紙質(zhì)看板為主，看板卡片隨在制品同步轉(zhuǎn)移，在船舶、交通運(yùn)輸、通用件制造業(yè)等方面有著廣泛應(yīng)用，但存在著浪費(fèi)、一致性難以維護(hù)等缺點(diǎn)，隨著電子和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，電子看板將代替現(xiàn)有的卡片式看板作為企業(yè)內(nèi)部和外部的看板管理運(yùn)行新載體，電子網(wǎng)絡(luò)的直觀、快速、有效等特點(diǎn)也將使看板運(yùn)行的信息更快捷、更方便。即使是遠(yuǎn)在千里的用戶(hù)只需點(diǎn)擊，就能把需求信息傳遞給企業(yè)，形成企業(yè)的市場(chǎng)源，迅速拉動(dòng)企業(yè)的生產(chǎn)和相關(guān)供應(yīng)商的供貨，實(shí)現(xiàn)商業(yè)、生產(chǎn)信息傳遞快速化；最終企業(yè)贏得了時(shí)間也就贏得了市場(chǎng)。另一方面，看板管理技術(shù)成熟的應(yīng)用，不僅提高了現(xiàn)場(chǎng)管理的可視化水平，而且指令式人員口頭管理變?yōu)樾畔⒒恳暪芾?，隨之現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)管理人員也必將被取代，看板管理技術(shù)也將成為一種新的生產(chǎn)力，大大促進(jìn)企業(yè)的管理向縱深方向發(fā)展；提高企業(yè)的管理水平。另一方面，叉車(chē)行業(yè)目前普遍沒(méi)有采用看板管理，如果將叉車(chē)裝配流水線與網(wǎng)絡(luò)看板有效集成有著較好的推廣應(yīng)用前景。

圖1 叉車(chē)裝配流水線布局

圖2 網(wǎng)絡(luò)看板及其控制邏輯

針對(duì)叉車(chē)裝配流水線精益生產(chǎn)，提高流水線生產(chǎn)裝配效率，提出了叉車(chē)裝配流水線與網(wǎng)絡(luò)看板集成系統(tǒng)，其中的關(guān)鍵技術(shù)包括叉車(chē)裝配流水線的布局設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)看板流轉(zhuǎn)與控制策略、網(wǎng)絡(luò)看板配置及自動(dòng)采集系統(tǒng)三個(gè)部分。

2 叉車(chē)裝配流水線布局設(shè)計(jì)

叉車(chē)裝配流水線共有四條，如圖1 所示，分別命名為Assembly Line 0、Assembly Line 1、Assembly Line 2 和Assembly Line 3。每條流水線由小車(chē)、三聯(lián)機(jī)、車(chē)架三條輸送線提供部件，到達(dá)指定位置后由工人完成裝配，其中小車(chē)、三聯(lián)機(jī)由各自單獨(dú)的配送點(diǎn)進(jìn)行配送，而車(chē)架由統(tǒng)一的配送點(diǎn)進(jìn)行配送。在裝配過(guò)程中如何利用看板技術(shù)解決車(chē)架飽和是項(xiàng)目的關(guān)鍵；另一方面，如何利用看板技術(shù)快速獲取小車(chē)、三聯(lián)機(jī)當(dāng)天配送臺(tái)數(shù)也是需要解決的另一個(gè)問(wèn)題。

3 網(wǎng)絡(luò)看板流轉(zhuǎn)及控制邏輯

運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、概率統(tǒng)計(jì)理論以及精益生產(chǎn)等領(lǐng)域知識(shí)綜合研究，首先分析了叉車(chē)裝配生產(chǎn)線的特點(diǎn)及控制需求，收集了主要零部件的流轉(zhuǎn)規(guī)律，總結(jié)出了控制邏輯，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)看板策略，建立了叉車(chē)裝配流水線與網(wǎng)絡(luò)看板集成系統(tǒng)及后臺(tái)的生產(chǎn)計(jì)劃配置系統(tǒng)。具體控制邏輯如圖2 所示。

對(duì)于小車(chē)配送線而言，將小車(chē)掛上輸送線以后，每裝配一臺(tái)叉車(chē)（即往前走一個(gè)工位），則上線網(wǎng)由即被觸發(fā)，由PLC 自動(dòng)采集，然后數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)相應(yīng)的加1，然后自動(dòng)刷新小車(chē)看板。小車(chē)看板上的數(shù)據(jù)主要包括今日上線的累計(jì)小車(chē)數(shù)據(jù)（每日清零），同時(shí)顯示多條待裝配的叉車(chē)編號(hào)。

對(duì)于三聯(lián)機(jī)配送線而言，將三聯(lián)機(jī)掛上輸送線以后，每裝配一臺(tái)叉車(chē)（即往前走一個(gè)工位），則上線網(wǎng)由即被觸發(fā)，由PLC 自動(dòng)采集，然后數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)相應(yīng)的加1，然后自動(dòng)刷新三聯(lián)機(jī)看板。三聯(lián)機(jī)看板上的數(shù)據(jù)主要包括今日上線的累計(jì)三聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)（每日清零），同時(shí)顯示多條待裝配的叉車(chē)編號(hào)。

車(chē)架配送相對(duì)復(fù)雜。三條叉車(chē)裝配流水線的所需車(chē)架統(tǒng)一配送，由于車(chē)架的相應(yīng)工位占據(jù)比較大，因?yàn)檐?chē)架輸送線很容易飽和，因此需要進(jìn)行控制。在車(chē)架輸送前端有一個(gè)多路控制開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)用于流水線有一個(gè)電子看板顯示當(dāng)前流水線有多少車(chē)架、最大允許車(chē)架數(shù)，由工人根據(jù)各流水線當(dāng)前的車(chē)架情況將開(kāi)關(guān)撥到相應(yīng)的流水線，然后將車(chē)架掛上去，并分別計(jì)數(shù)，由此保證各流水線上的車(chē)架是否飽和。

4 網(wǎng)絡(luò)看板配置及自動(dòng)采集系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)看板配置及自動(dòng)采集系統(tǒng)是該集成系統(tǒng)中工作人員對(duì)看板的主要操作部分，其中主要分為兩個(gè)部分：網(wǎng)絡(luò)看板配置和后臺(tái)生產(chǎn)計(jì)劃控制，整體系統(tǒng)框架如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)看板配置及自動(dòng)采集系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)看板配置如圖4 所示，其主要有如下幾個(gè)功能：顯示各流水線看板狀態(tài)，修改生產(chǎn)線參數(shù)，修改系統(tǒng)顯示設(shè)置，重啟生產(chǎn)線監(jiān)控定時(shí)器，初始化看板屏幕和其他配置。通過(guò)該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)線的資源配置。

圖4 網(wǎng)絡(luò)看板參數(shù)配置

后臺(tái)生產(chǎn)計(jì)劃控制模塊，主要實(shí)現(xiàn)如下功能：用戶(hù)管理，生產(chǎn)計(jì)劃管理，顯示實(shí)時(shí)看板數(shù)據(jù)，生產(chǎn)系統(tǒng)管理。用戶(hù)管理主要負(fù)責(zé)用戶(hù)登錄和用戶(hù)信息管理；生產(chǎn)計(jì)劃管理包括生產(chǎn)計(jì)劃的顯示、導(dǎo)入、修改和增加，可根據(jù)用戶(hù)權(quán)限對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行改動(dòng)；實(shí)時(shí)顯示看板數(shù)據(jù)模塊將當(dāng)前各個(gè)子看板的數(shù)據(jù)，并整合顯示在界面中；生產(chǎn)系統(tǒng)管理主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)線的增加和刪除、生產(chǎn)線數(shù)據(jù)修改和配送點(diǎn)的增加和刪除。

圖5 后臺(tái)生產(chǎn)計(jì)劃控制界面

圖6 現(xiàn)場(chǎng)看板示例

整個(gè)看板的示例如圖6 所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本叉車(chē)裝配流水線與網(wǎng)絡(luò)看板集成系統(tǒng)通過(guò)提高生產(chǎn)過(guò)程的協(xié)調(diào)度，控制車(chē)架配送點(diǎn)的配送進(jìn)度減少了在制品的儲(chǔ)備率，通過(guò)合理布局叉車(chē)裝配流水線及控制邏輯，充分利用網(wǎng)絡(luò)看板系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流水線與叉車(chē)系統(tǒng)無(wú)縫集成，提高了叉車(chē)裝配流水線的生產(chǎn)效率。水線的生產(chǎn)效率，減少在制品儲(chǔ)備率，提出了叉車(chē)裝配流水線與網(wǎng)絡(luò)看板集成系統(tǒng)，通過(guò)合理布局叉車(chē)裝配流水線并設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制邏輯，充分利用看板管理理念，開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)看板系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與叉車(chē)裝配流水線的無(wú)縫集成，并開(kāi)發(fā)后臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)看板及生產(chǎn)計(jì)劃配置系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)零部件在規(guī)定的時(shí)間按規(guī)定的數(shù)量到達(dá)規(guī)定的地點(diǎn)，以盡可能減少在制品庫(kù)存。