王旭東　張智騫　李壯

摘要：應(yīng)用精益、自動(dòng)化、信息化工具，對(duì)老舊廠房從優(yōu)化車間布局、開發(fā)合并備料軟件系統(tǒng)、搭建智能視覺分揀與跨層傳輸系統(tǒng)3個(gè)方面建立工廠備料車間“拉動(dòng)式”物流配送模式。通過(guò)攻關(guān)自制智能視覺分揀系統(tǒng)和多場(chǎng)景多角度智能分流機(jī)構(gòu)，以及搭建信息化系統(tǒng)做到實(shí)物流與生產(chǎn)信息流相互精準(zhǔn)對(duì)接3個(gè)重要技術(shù)創(chuàng)新，完成“拉動(dòng)式”精益物流體系智能制造應(yīng)用模型，實(shí)現(xiàn)備料計(jì)劃和過(guò)程的全流程信息化管理，攻克了電子行業(yè)訂單“小多高”、交叉物流、拉車式備料3項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn)。項(xiàng)目已經(jīng)在G工廠全面實(shí)施推廣落地，精益物流體系建設(shè)已經(jīng)面向全集團(tuán)各子公司推廣，向智能制造更邁進(jìn)一步。

關(guān)鍵詞：電子物料;物流;精益;自動(dòng)化;信息化

中圖分類號(hào)：F273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009—9492（2021）03—0061—04

0引言

隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展環(huán)境不斷變化，市場(chǎng)面臨著從增量市場(chǎng)到存量市場(chǎng)的轉(zhuǎn)變，我國(guó)制造業(yè)僅靠產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展已經(jīng)過(guò)時(shí)，以效率、質(zhì)量、成本為核心的制造模式已成為競(jìng)爭(zhēng)主要手段，合理的物流設(shè)施規(guī)劃能減少工廠的等待及搬運(yùn)浪費(fèi)、提高空間利用率，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中利用先進(jìn)技術(shù)建立現(xiàn)代化精益物流模式是生產(chǎn)制造企業(yè)降本增效的重要手段。

現(xiàn)代化精益物流體系實(shí)際上是在傳統(tǒng)物流設(shè)施規(guī)劃的基礎(chǔ)上結(jié)合信息化、自動(dòng)化、數(shù)字化的產(chǎn)物，還存在因地制宜、因廠制宜情況，因此國(guó)內(nèi)外相關(guān)專業(yè)學(xué)者在此類問(wèn)題做了大量理論研究以及實(shí)踐探索。鄧永朋應(yīng)用工業(yè)工程IE技術(shù)與工業(yè)信息化IT的融合實(shí)現(xiàn)的叫料系統(tǒng)，將物料配送這一復(fù)雜、繁瑣的過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，消除了中間不增值的環(huán)節(jié)。張梅等運(yùn)用SLP法對(duì)某光伏組件廠各作業(yè)單位進(jìn)行定量的物流分析和定性的相互關(guān)系分析，最終確定更加優(yōu)化的布局規(guī)劃方案。高嘉成將SLP方法建立出車間布局改造數(shù)學(xué)模型，采用Matlab軟件的遺傳算法對(duì)其求解得較優(yōu)布局方案后，使用Flexsim建立仿真模型驗(yàn)證布局方案的有效性。溫春雁給出了一種PLC控制的可多段控制的皮帶線傳輸系統(tǒng)的詳細(xì)解決方案，為多段皮帶線應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。上述文獻(xiàn)雖然從各個(gè)角度對(duì)精益物流做了深入研究分析，但是未能系統(tǒng)地建立一個(gè)全面的精益物流體系，因而在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中存在一定局限性。

本文以G工廠“拉動(dòng)式”精益自動(dòng)化輸送線項(xiàng)目為例，介紹應(yīng)用精益、自動(dòng)化、信息化工具優(yōu)化車間優(yōu)化布局，開發(fā)“拉動(dòng)式”合并備料軟件，設(shè)計(jì)應(yīng)用智能視覺分揀與跨層傳輸皮帶線解決老舊廠房物流浪費(fèi)問(wèn)題，進(jìn)而建立G工廠備料車間拉動(dòng)式精益物流配送模式。為產(chǎn)品工藝復(fù)雜、產(chǎn)品多樣性大、生產(chǎn)體量大、建筑老舊的廠房設(shè)施空間布局規(guī)劃提供一定借鑒。

1問(wèn)題分析

G工廠老舊工廠場(chǎng)地面積受限，在總部生產(chǎn)訂單“小、多、高”切換頻繁，導(dǎo)致現(xiàn)有物流能力已經(jīng)不滿足生產(chǎn)需求。工廠物流現(xiàn)狀如圖1所示。

跨樓層物流轉(zhuǎn)運(yùn)豎向電梯運(yùn)力瓶頸。G工廠車間2個(gè)電梯承接5個(gè)樓層的轉(zhuǎn)運(yùn)工作，能力欠缺;同時(shí)電梯轉(zhuǎn)運(yùn)與車間轉(zhuǎn)運(yùn)均需傳統(tǒng)人工拉車轉(zhuǎn)運(yùn)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

備料作業(yè)與產(chǎn)線需求進(jìn)度脫節(jié)，產(chǎn)線保障物料異常多發(fā)。備料作業(yè)集中在5樓完成，同時(shí)向6、7、8三個(gè)樓層的多條流水線發(fā)送物料，備料與生產(chǎn)并行作業(yè)的情況下缺乏聯(lián)動(dòng)工具，易造成產(chǎn)線停線待料。

串行備料模式作業(yè)效率較低。G工廠電子物料種類繁多，同時(shí)受場(chǎng)地布局限制，主板線仍位于車間尾部方向，物流布局存在迂回交叉、人工串行備料模式靠經(jīng)驗(yàn)揀選等浪費(fèi)，造成備料低效。

2改善方案

G工廠“拉動(dòng)式”精益物流以產(chǎn)品為中心，計(jì)劃分族定線引導(dǎo)，設(shè)計(jì)改進(jìn)制造模式，再通過(guò)自動(dòng)化輸送，解決訂單批量—產(chǎn)線呼料—并行備料—輸送硬件四維匹配失衡造成的人員、產(chǎn)能浪費(fèi)，建立“訂單/產(chǎn)品”與“備料/輸送”之間的匹配關(guān)系，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品分族定線、高效上線生產(chǎn)。

本文針對(duì)物流改善，從物流布局、物流載體、物流系統(tǒng)3方面進(jìn)行策劃推進(jìn)。以精益布局為指導(dǎo)思想，實(shí)現(xiàn)物流流程作業(yè)效率最大化，研究通過(guò)對(duì)現(xiàn)有布局調(diào)整，重點(diǎn)推進(jìn)精益物流改善工作，優(yōu)化平面布局，解決豎向物流瓶頸，解決人工搬運(yùn)浪費(fèi)問(wèn)題。解決思路如圖2所示。

2.1車間布局調(diào)整

首先對(duì)5樓備料車間進(jìn)行精益布局調(diào)整，減少交叉迂回。改變?cè)械能囬g同進(jìn)同出交叉迂回的物流路線，實(shí)現(xiàn)車間先進(jìn)先出、單進(jìn)單出。對(duì)備料班電子物料進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，現(xiàn)庫(kù)存652萬(wàn)，共1928個(gè)編碼，占地批量72叉板、23貨架，約合99叉板，庫(kù)存周期1天，積壓率超25%。

通過(guò)對(duì)物料區(qū)域分布及物流路線調(diào)研，按照物料備料從小到大順序?qū)?樓備料車間10個(gè)備料單元進(jìn)行優(yōu)化合并精簡(jiǎn)，重新定義7個(gè)物料單元。進(jìn)一步運(yùn)用SLP法對(duì)7個(gè)物料單元相關(guān)度進(jìn)行重新排布設(shè)計(jì)。以電容區(qū)域?yàn)槠瘘c(diǎn)，繼電器、電阻區(qū)、針座區(qū)、IC/IPM/數(shù)碼管區(qū)、加工原件區(qū)依次位于車間北面靠墻處，與之對(duì)應(yīng)的電感、變壓器、扼流圈、線、注塑件區(qū)位于南面靠墻區(qū)。單班減少人工地面物流周轉(zhuǎn)約2280m。物料車間布局調(diào)整如圖3所示。

2.2并行備料模式

備料模式變更串行改并行，提升備料柔性響應(yīng)能力。由信息化系統(tǒng)將總看板拆分成7個(gè)備料看板，各崗位同時(shí)響應(yīng)需求備料。統(tǒng)一物料上線方式，將原備料模式為串行備料，串行單套料需要按照順序經(jīng)過(guò)7個(gè)崗位才能形成套料，改為并行備料后，單套料所有崗位同時(shí)啟動(dòng)備料，當(dāng)本套物料盒到達(dá)本崗位時(shí)備料人員將已備好的崗位物料放到本套物料盒里，當(dāng)物料盒流過(guò)7個(gè)崗位后整套物料齊套，最后崗位操作員檢查無(wú)誤后備料周期結(jié)束，物料通過(guò)皮帶線自動(dòng)流走上樓到達(dá)對(duì)應(yīng)線體。備料周期縮短6/7，原本一套物料從啟動(dòng)到上線需要70 min，改善后縮短至10 min。

通過(guò)備料崗位標(biāo)準(zhǔn)化、備料標(biāo)簽數(shù)字化、合并備料軟件開發(fā)、并行備料軟硬件實(shí)施、標(biāo)簽自動(dòng)打印、自動(dòng)化物流、齊套備料信息化看板開發(fā)應(yīng)用等項(xiàng)目實(shí)施，實(shí)現(xiàn)備料計(jì)劃、備料過(guò)程的全流程信息化管理。根據(jù)使用場(chǎng)景攻關(guān)研究加工自制提升機(jī)、移載機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)角機(jī)、頂升移載等機(jī)構(gòu)20余件，根據(jù)條碼閱讀器識(shí)別信息確保送料準(zhǔn)確性，解決了硬件精準(zhǔn)控制實(shí)行分流技術(shù)難題。備料模式變更如圖4所示。

2.3跨樓層傳輸皮帶線

通過(guò)聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)評(píng)審，仿真模擬，輸出跨樓層自動(dòng)化物流輸送線方案。通過(guò)自制空中皮帶線與系統(tǒng)運(yùn)行邏輯，結(jié)合皮帶線和轉(zhuǎn)角機(jī)、頂升移栽、提升機(jī)等機(jī)構(gòu)替代人工與電梯，將電子物料由5樓備料班自動(dòng)傳輸至3個(gè)樓層的車間流水線體。配合自主研發(fā)信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品信息、智能分揀將電子物料由備料處自動(dòng)傳輸至車間各線體。項(xiàng)目設(shè)計(jì)跨樓層皮帶線傳輸邏輯、搭建跨樓層皮帶線硬件設(shè)施等工作子項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)電子物料與PCB板直配線邊。

根據(jù)前期方案進(jìn)行設(shè)備搭建材料申購(gòu)，自制空中皮帶線與運(yùn)輸路線，自制轉(zhuǎn)角機(jī)、頂升移栽等機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電子物料由備料處自動(dòng)傳輸至車間各線體。

（1）設(shè)置下線點(diǎn)。皮帶線抵達(dá)6樓12線處，通過(guò)移栽機(jī)換向，分別在各條線背后設(shè)置一個(gè)下料點(diǎn)，同時(shí)在設(shè)備車間設(shè)置1處PCB下料點(diǎn);皮帶線抵達(dá)7樓單元線處，通過(guò)移栽機(jī)換向設(shè)置一個(gè)下PCB料點(diǎn);同理在皮帶線抵達(dá)8樓7線處，通過(guò)移栽機(jī)換向設(shè)置各條線邊物料下線點(diǎn)以及PCB下線點(diǎn)。

（2）使用材料：頂升移栽、800mm寬度皮帶、600mm寬度皮帶、PLC控制器。配送方式：采用60cm×40cm×17cm防靜電物料箱裸料且按需配送。

（3）設(shè)置逆向物流。8樓設(shè)置在主板2線3線之間（承接主板1、2、3、4）1處，設(shè)置在主板7現(xiàn)上料點(diǎn)1處（承接主板5、6、7及設(shè)備車間）;同理設(shè)置6樓車間兩處包材回收上線點(diǎn)。

自主設(shè)計(jì)各結(jié)構(gòu)2D圖紙和3D動(dòng)畫仿真，確保產(chǎn)品可以安全順利地完成跨樓層運(yùn)輸作業(yè)。評(píng)估運(yùn)輸速度和爬坡摩擦力，制定合適的運(yùn)輸線長(zhǎng)度和角度范圍，如圖5所示。

硬件皮帶線搭建完成后通過(guò)條碼閱讀器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物料盒二維碼進(jìn)行掃描方式，實(shí)現(xiàn)不同線體物料自動(dòng)配送到崗。條碼掃描可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)中精確掃描識(shí)別解決物料精準(zhǔn)到崗，100%避免物料混料質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

2.4拉動(dòng)備料系統(tǒng)

開發(fā)拉動(dòng)式信息化備料系統(tǒng)。由生產(chǎn)線作為物料需求信息發(fā)起源頭，通過(guò)智能叫料系統(tǒng)發(fā)起任務(wù)，合并備料系統(tǒng)接收處理信息，并將處理后的信息分發(fā)至各個(gè)崗位，最后匯總套料將其發(fā)送至生產(chǎn)線上。生產(chǎn)流水線拉頭設(shè)置叫料電子看板界面，在班組下一批次計(jì)劃上線前1h通過(guò)系統(tǒng)發(fā)送至備料班備料系統(tǒng)各崗位看板，各備料崗位接收到備料信息后系統(tǒng)自動(dòng)打印各崗位備料標(biāo)簽，備料員通過(guò)備料標(biāo)簽進(jìn)行

3結(jié)束語(yǔ)

老舊工廠備料場(chǎng)地面積受限，備料方式傳統(tǒng)，交叉迂回多，“小、多、高”訂單多導(dǎo)致找料時(shí)間長(zhǎng)，跨樓層配送電備料。

整個(gè)備料程通過(guò)Matirx210N條碼閱讀器運(yùn)行的解碼庫(kù)讀碼長(zhǎng)度，以具體線體數(shù)字建立掃碼庫(kù)，結(jié)合閱讀器與PLC進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)接，實(shí)時(shí)監(jiān)控備料進(jìn)度，運(yùn)輸進(jìn)度全流程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)備料目視化，反饋信息匯總成看板，實(shí)時(shí)展示備料進(jìn)度信息，展示出各個(gè)崗位備料完成情況、線體物料需求齊套情況、線體緊急計(jì)劃情況。

物料上線流程：（1）產(chǎn)線呼料，通過(guò)智能叫料系統(tǒng)發(fā)起任務(wù);（2）合并備料系統(tǒng)接收處理信息;（3）自動(dòng)打印標(biāo)簽;（4）齊套上線;（5）自動(dòng)化輸送;（6）智能視覺分揀系統(tǒng);（7）跨樓層配送到崗。

拉動(dòng)備料流程如圖6所示。梯貨運(yùn)能力不足。本文針對(duì)這些現(xiàn)存問(wèn)題，通過(guò)應(yīng)用精益、自動(dòng)化、信息化工具對(duì)以上問(wèn)題推行優(yōu)化車間布局，開發(fā)“拉動(dòng)式”合并備料軟件系統(tǒng)，搭建智能視覺分揀與跨層傳輸系統(tǒng)，最后建立了G工廠拉動(dòng)式備料精益物流模式，實(shí)現(xiàn)備料計(jì)劃和過(guò)程的全流程信息化管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了增效、提制、降本的目的。