王地川， 劉紀

(長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，采用簡單的設備如電話對講機和簡單的計劃管理看板進行生產(chǎn)計劃的統(tǒng)計、生產(chǎn)計劃的安排、停機處理和賬務管理等，具有人工效率低、錯漏率偏高、反應慢等特點，無法滿足現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)高自動化程度、高效率的生產(chǎn)管理要求，為廣大生產(chǎn)管理人員所詬病，因此本文作者針對上述問題，建立以透明、敏捷和模型化為基礎的沖壓生產(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)實現(xiàn)機械化或自動化，例如自動化的生產(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，從工藝布局、物流規(guī)劃、質量控制、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)管理的重點在信息化IT為出發(fā)點，應先識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、質量控制等，最終建立起先進的生產(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)計劃管理、生產(chǎn)管理、物流管理、設備及能耗管理、質量控制等關鍵環(huán)節(jié)，下面將分別闡述。

2 生產(chǎn)計劃的智能化編制

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

(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)為當日產(chǎn)量;m,n,o為安全庫存、實時庫存、貨架數(shù)量等;min{f(xi,j)}為滿足當前焊裝需求下每種沖壓件的最少產(chǎn)量。

應用案例如下：

(1)根據(jù)焊裝的生產(chǎn)計劃對沖壓件的生產(chǎn)計劃進行排序，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)拍設定為30件/h，即每天各自制件需求量為300件；

③沖壓OEE設定為75%。

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

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

經(jīng)過系統(tǒng)運算后，得出的結果與手動排產(chǎn)產(chǎn)量對比如表1所示。

縣委高度重視人大工作，每年聽取縣人大常委會黨組工作匯報，對人大工作和建設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，同意縣人大常委會提出的嚴把代表“入口關”“結構關”“質量關”等意見，支持人大依法履職。2016年底，13個鎮(zhèn)街人大主席（工委主任）全部實行了專職配備，并配備了1～2名副職，有的鎮(zhèn)街還設置了人大辦公室主任或人大秘書，為加強和改進全縣人大工作提供了重要保障。今年，縣委制定出臺了《泗水縣人大代表議案建議辦理工作考核辦法》，實行定性考核的方式，對承辦單位辦理情況進行綜合考核，考核結果納入全縣科學發(fā)展綜合考核體系，對承辦單位辦理質量進行量化賦分，分值計入綜合考核總分。

表1 智能排產(chǎn)與手動排產(chǎn)產(chǎn)量對比

由表1得出，生產(chǎn)計劃按照軟件計算后，排產(chǎn)更加合理，各產(chǎn)品的產(chǎn)量均衡，消除了產(chǎn)品的拉動瓶頸，同時由于產(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了解各車間總體運行情況，并能分解到生產(chǎn)線、設備；各部門、生產(chǎn)線、設備隨時了解生產(chǎn)計劃、客戶訂單的動態(tài)執(zhí)行情況；與沖壓線體及關鍵設備集成實時獲取并目視化顯示到現(xiàn)場及辦公區(qū)域。

敏捷生產(chǎn)是指對各沖壓線制造的全過程進行價值分析，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸；根據(jù)沖壓生產(chǎn)計劃及動態(tài)進展，支持相關業(yè)務的靈活調度，如模具調度、工裝器具調度等；支持生產(chǎn)計劃的變更調整，能夠通過對生產(chǎn)依賴(如模具調度)進行及時判斷，從而輔助生產(chǎn)決策。

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

(1)生產(chǎn)過程信息透明

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

②現(xiàn)場生產(chǎn)運營目視化，生產(chǎn)線及關鍵設備運營狀態(tài)、計劃進度、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，建立工廠級的價值鏈模型；

②增加對模具、工裝器具等生產(chǎn)業(yè)務緊密支持業(yè)務的管理，根據(jù)計劃及進度預測進行提前預測和便捷調度，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)的實現(xiàn)方案為：

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

(1)呼叫功能：針對不同問題，實時播放對應呼叫信息，實現(xiàn)快速響應，如圖2所示；

圖2 呼叫功能規(guī)劃圖

(2)信息統(tǒng)計：對當天設備問題、模具問題、生產(chǎn)問題的停機時間進行分類統(tǒng)計；

(3)信息顯示：實時顯示生產(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

對于工廠數(shù)據(jù)分析平臺的IT應用系統(tǒng)主要體現(xiàn)在以EMS (Energy Management System)為代表的能源管理系統(tǒng)，其為獨立運行系統(tǒng)，采集智能儀表數(shù)據(jù)至服務器，統(tǒng)計、分析、監(jiān)控、記錄，生成單車能耗、能耗考核等報表，通過OA界面顯示。

該系統(tǒng)共分為能源質量、能源計量、可視化監(jiān)控、儀表板、能源報表五大模塊。

各通信模塊與設備進行集成，包含水表、電表、氣表等，通信模塊采集到相關的能源消耗后，將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)服務器，而后能源管理服務器下載數(shù)據(jù)服務器中相關數(shù)據(jù)，然后管理服務器將各項數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計后進行輸出和監(jiān)控，從而達到對能源的科學管理，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)在對物料設置最大最小庫存，當大于最大庫存，或低于最小庫存時，實時進行庫存報警；當物料收貨、發(fā)貨時，物料批次不滿足批次要求，先進先出時，進行報警；監(jiān)控入廠物流、廠內物流的運輸狀態(tài)， 當運輸狀態(tài)與計劃出現(xiàn)偏差時， 實時進行狀態(tài)報警；物流管控智能設備應用，實現(xiàn)人工替代，提高效率。

物流控制對IT系統(tǒng)的需求主要包含在以下方面。

(1)動態(tài)庫存預警。監(jiān)控物料當前庫存與最大庫存、最小庫存的偏差；

(2)批次管理。對物料收貨、發(fā)貨進行批次管理，校驗批次有效性，記錄相關出入庫信息；

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

(4)RFID、AGV等應用，實現(xiàn)出入庫的自動化，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)，實現(xiàn)對原材料入庫、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)的驅動下，可以采用多種信息化手段，加快停機問題分析處理，減少停機時間。通過集成監(jiān)控的方法，將關鍵設備進行集成，從而自動獲取運行狀態(tài)；在分析預警方面，基于歷史記錄，在相關異常檢測發(fā)生時提前發(fā)起停線預警風險，同時關聯(lián)任務管理平臺，針對歷史停線原因分析發(fā)起專項改善任務。對于線體中的異常情況，通過ANDON系統(tǒng)進行及時呼叫。采用模塊化問題分析庫形式，建立質量波動模型，對線體采取預防性維護，加快停機處理。具體的實施流程如圖6所示。

圖6 問題管理流程

7 結束語

文中以生產(chǎn)智能化為探討對象，從生產(chǎn)計劃的智能化規(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、設計和實施方案，為智能化工廠的搭建提供了一種可行的解決方案。