張葉　李虎　劉洋

摘要：近年來(lái)，隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，汽車品牌與汽車型號(hào)都迎來(lái)較大增長(zhǎng)，這就給汽車生產(chǎn)過(guò)程增加了很大的復(fù)雜性，給汽車總裝車間物料揀配增加了難度并且加大了出錯(cuò)率，為了應(yīng)對(duì)這種情況，文章設(shè)計(jì)的無(wú)紙化揀料防錯(cuò)系統(tǒng)不僅很大程度降低揀配過(guò)程的出錯(cuò)率及漏揀率、提高了揀配效率，而且降低了揀配過(guò)程中的成本，針對(duì)內(nèi)飾線體零件揀配進(jìn)行了優(yōu)化，提升了總裝車間內(nèi)飾線體的裝配效率。在汽車總裝車間應(yīng)用無(wú)紙化揀料防錯(cuò)系統(tǒng)具有重大意義及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：無(wú)紙化；揀料防錯(cuò)；總裝車間

中圖分類號(hào)：TN206? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）34-0091-03

1 引言

近年來(lái)，汽車行業(yè)發(fā)展迅速，市場(chǎng)中涌現(xiàn)出越來(lái)越多的汽車品牌，特別在新能源發(fā)展如此迅速的環(huán)境下，競(jìng)爭(zhēng)也隨之加劇。在這種背景下，汽車工業(yè)生產(chǎn)中的生產(chǎn)效率需要不斷提高，而作為汽車生產(chǎn)過(guò)程中至關(guān)重要的一環(huán)，在汽車裝配過(guò)程中，物料的及時(shí)準(zhǔn)確供應(yīng)尤為重要，否則一旦有零部件錯(cuò)揀或漏揀，就會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)線上的錯(cuò)裝和漏裝，輕則引起生產(chǎn)線停線，重則影響到產(chǎn)品的最終質(zhì)量和性能，給工廠帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失[1]。

針對(duì)汽車零部件的物料揀選，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)從多個(gè)方面開(kāi)展了研究，陳正豐等通過(guò)平準(zhǔn)化揀配作業(yè)研究，提出了基于工作量均衡的物料換裝作業(yè)人員分配及提升車輛裝載率的汽車零部件揀配作業(yè)方案，提升了揀配作業(yè)效率，提高了配送車輛裝載率，減少了緊急拉動(dòng)訂單數(shù)[2]；孫林輝等對(duì)總裝廠線邊分揀標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)進(jìn)行研究，通過(guò)在改善貨架、SPS小車、操作流程基礎(chǔ)上，運(yùn)用模特排時(shí)法制定出流程優(yōu)化后的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，極大提高了工作效率和裝配線柔性[3]；趙文朋等針對(duì)汽車零部件首批倉(cāng)庫(kù)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了語(yǔ)音揀選系統(tǒng)來(lái)替代人工掃描揀選，提高了首批倉(cāng)庫(kù)內(nèi)作業(yè)人員的揀選效率并降低了設(shè)備成本[4]；劉韓影設(shè)計(jì)了基于汽車標(biāo)準(zhǔn)件裝配指示裝置，當(dāng)防錯(cuò)系統(tǒng)收到訂單任務(wù)后會(huì)找到對(duì)應(yīng)的料架并使其亮燈，能夠滿足防錯(cuò)要求[5]；董洪鵬等設(shè)計(jì)了揀料防錯(cuò)系統(tǒng)通過(guò)掃描揀料單，然后以指示燈亮燈的形式指導(dǎo)揀料工人準(zhǔn)確揀料，極大減少了出錯(cuò)率和漏揀率，提高了生產(chǎn)效率[1]。本文設(shè)計(jì)的無(wú)紙化揀料防錯(cuò)系統(tǒng)參考了以上研究中的設(shè)計(jì)理念及方案，并進(jìn)行了優(yōu)化，使其不僅在揀料效率及生產(chǎn)效率上有了很大提升，同時(shí)實(shí)踐了可持續(xù)發(fā)展的綠色低碳理念，采用無(wú)紙化方案極大地降低了生產(chǎn)成本。

2 總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

如圖1所示為無(wú)紙化揀料防錯(cuò)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案架構(gòu)，LES物流執(zhí)行系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)汽車生產(chǎn)過(guò)程中的物料調(diào)配與物流管理，工作人員會(huì)每日維護(hù)汽車生產(chǎn)計(jì)劃到LES系統(tǒng)中，在生產(chǎn)過(guò)程中，LES物流執(zhí)行系統(tǒng)會(huì)按照汽車生產(chǎn)計(jì)劃將每臺(tái)車的訂單BOM（Bill of Material）數(shù)據(jù)通過(guò)接口傳輸給PTL（Pick To Light）系統(tǒng)，PTL系統(tǒng)中記錄了汽車生產(chǎn)中每個(gè)零件所在的位置以及每個(gè)位置上指示燈的號(hào)碼，PTL系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成揀料單并將揀料計(jì)劃（每臺(tái)車所需零件對(duì)應(yīng)的燈號(hào)）通過(guò)OPC（OLE for Process Control）服務(wù)下發(fā)給PLC（Programmable Logic Controller），PLC會(huì)將這些燈號(hào)信息存儲(chǔ)在緩存區(qū)中，當(dāng)揀料工準(zhǔn)備揀料時(shí)，會(huì)掃描用來(lái)裝載汽車零部件的料車上的唯一的二維碼，掃描后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)根據(jù)生產(chǎn)順序與揀料單進(jìn)行綁定并向通過(guò)OPC向PLC發(fā)送該揀料單的亮燈指令，指示燈亮燈后，揀料工開(kāi)始揀料，揀料完成后，揀料工會(huì)按動(dòng)完成按鈕，PTL系統(tǒng)會(huì)再通過(guò)接口將揀料完成信息回傳給LES系統(tǒng)，以便LES系統(tǒng)對(duì)物料進(jìn)行扣減以及及時(shí)補(bǔ)充。

3 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)流程如圖2所示，主要分為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

1） LES會(huì)根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃將每臺(tái)車的生產(chǎn)BOM數(shù)據(jù)通過(guò)接口傳到PTL系統(tǒng)，PTL系統(tǒng)收到BOM數(shù)據(jù)后會(huì)根據(jù)揀料區(qū)（一般每個(gè)揀料區(qū)對(duì)應(yīng)一條裝配線，如門線、內(nèi)飾線、發(fā)動(dòng)機(jī)線等，各個(gè)車企根據(jù)自身?xiàng)l件略有差異）為各個(gè)揀料區(qū)自動(dòng)生成揀料單，并且根據(jù)揀料單上的零件信息將零件對(duì)應(yīng)的指示燈號(hào)通過(guò)OPC服務(wù)下發(fā)到PLC。

2） 揀料工需要在各個(gè)揀料區(qū)的上位機(jī)（如圖3所示）上登錄PTL系統(tǒng)揀料頁(yè)面，每個(gè)揀料區(qū)都會(huì)分配特定用戶以用于區(qū)分各用戶操作。

3） 登錄成功后，棄用常用的紙質(zhì)揀料單，揀料工只需使用掃碼槍掃描agv小車所拉的四臺(tái)料車上的唯一條形碼，掃描完成后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將四個(gè)料車碼依照生產(chǎn)順序與四臺(tái)車的揀料單綁定在一起，并且通過(guò)OPC服務(wù)發(fā)送請(qǐng)求到PLC。

4） PLC接收到請(qǐng)求后，會(huì)在內(nèi)存中找到第一步中已經(jīng)下載到PLC的對(duì)應(yīng)揀料單的指示燈號(hào)的信息，并依據(jù)燈號(hào)數(shù)據(jù)來(lái)亮燈。

5） 揀料指示燈亮后（揀料指示燈默認(rèn)會(huì)顯示四個(gè)紅色的0，PLC發(fā)送請(qǐng)求后會(huì)顯示四個(gè)綠色的數(shù)字），揀料工根據(jù)指示燈及燈上的顯示數(shù)量來(lái)揀料，如圖3所示，指示燈上四個(gè)數(shù)字分別代表4個(gè)料車上應(yīng)該放置的零件數(shù)。

6） 當(dāng)揀料工根據(jù)指示燈將物料放到料車上后，揀料工需要撥動(dòng)指示燈下的開(kāi)關(guān)將燈復(fù)位表示該零件已揀料，當(dāng)所有零件都已完成揀料，揀料工需要按一個(gè)該工位上的按鈕，PTL就可以收到揀料完成的信息并做記錄，也會(huì)將揀料完成信息回傳給LES系統(tǒng)。

7） 揀料完成后，裝載物料的料車就由agv小車沿指定路線拉到裝配線上。

8） agv小車將物料拉到裝配線上后，裝配線工人從料車上取物料開(kāi)始裝配汽車。

9） 當(dāng)裝配完成后，agv小車會(huì)拉著空料車回到揀料區(qū)等待揀料。

4 系統(tǒng)功能

本文設(shè)計(jì)的無(wú)紙化揀料防錯(cuò)系統(tǒng)分為系統(tǒng)管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、接口處理、生產(chǎn)管理、系統(tǒng)監(jiān)控、追溯管理6大功能模塊，圖4為系統(tǒng)各功能模塊的分解視圖。

各系統(tǒng)功能模塊分解視圖的概述如下：

1） 系統(tǒng)管理：用于維護(hù)系統(tǒng)登錄用戶及相應(yīng)權(quán)限相關(guān)信息，包括用戶管理、用戶組管理、權(quán)限管理、密碼修改、操作日志記錄查詢，其中操作日志記錄查詢可以查看每個(gè)用戶對(duì)數(shù)據(jù)的操作記錄。

2） 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理：此模塊主要功能為對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，包括區(qū)域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、工位基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、料架基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)、庫(kù)位基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)以及零件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)，每個(gè)區(qū)域上都有多個(gè)料架，料架上有多個(gè)庫(kù)位，每個(gè)庫(kù)位用于放置零件，每個(gè)工位負(fù)責(zé)多個(gè)料架上的零件。

3） 接口處理：此模塊功能主要負(fù)責(zé)與LES系統(tǒng)交互，BOM數(shù)據(jù)接收接口用于接收LES下發(fā)的BOM訂單數(shù)據(jù)，而揀料數(shù)據(jù)回傳接口負(fù)責(zé)給LES回傳揀料結(jié)果。

4） 生產(chǎn)管理：用于查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及進(jìn)行掃碼揀料功能，包括生產(chǎn)序列、物料明細(xì)以及掃碼揀料，其中生產(chǎn)序列功能可以查詢出所有在生產(chǎn)計(jì)劃中的車輛信息，物料明細(xì)功能可以查詢出LES傳過(guò)來(lái)的每臺(tái)車所需物料的明細(xì)數(shù)據(jù)，而掃碼揀料頁(yè)面是供揀料區(qū)的揀料工揀料所使用的功能。

5） 系統(tǒng)監(jiān)控：由于PTL系統(tǒng)需要PLC交互，所以提供此功能來(lái)監(jiān)控系統(tǒng)與PLC的連接狀態(tài)。

6） 追溯管理：此模塊功能主要負(fù)責(zé)對(duì)揀料過(guò)程的數(shù)據(jù)提供監(jiān)控及查詢功能，包括揀料過(guò)程查詢、揀料零件信息查詢以及揀料異常信息查詢，如果在裝配線工人裝配汽車時(shí)發(fā)現(xiàn)料車上的零件缺少或者型號(hào)不對(duì)等問(wèn)題，可以通過(guò)查詢揀料單信息來(lái)定位問(wèn)題。

5 內(nèi)飾線體特別處理

在汽車總裝車間內(nèi)，內(nèi)飾裝配線是裝配速率最慢的線體，如果能夠提升該線體的裝配效率，就能夠極大提升總裝車間整體的生產(chǎn)效率，所以對(duì)內(nèi)飾裝配線裝配流程進(jìn)行研究具有重要意義及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，如圖5所示為內(nèi)飾裝配線裝配示意圖，在流程優(yōu)化前，裝載物料的料車會(huì)從揀料區(qū)由agv小車?yán)窖b配線上，料車會(huì)如圖中所示擺放在裝配車的前面，裝配工人會(huì)從料車上取料裝配到車輛上，由于一個(gè)料車對(duì)應(yīng)一臺(tái)車，裝配工人需要頻繁在料車與車輛之間走動(dòng)，而在裝配車輛后半部分的零件時(shí)，裝配工與料車之間的距離將達(dá)到將近一臺(tái)車長(zhǎng)度的距離，效率比較低下而且頻繁地走動(dòng)會(huì)使裝配工產(chǎn)生疲勞，所以優(yōu)化此流程對(duì)該線體乃至總裝車間來(lái)說(shuō)是非常有意義與價(jià)值的。

經(jīng)過(guò)充分實(shí)地調(diào)研與研究，本文提出一個(gè)可行的方案并已付諸實(shí)踐，本文針對(duì)內(nèi)飾線體，在PTL接收到LES傳過(guò)來(lái)BOM數(shù)據(jù)后，生成揀料單時(shí)，會(huì)進(jìn)行拼單處理，將一臺(tái)車的后半部分與后一臺(tái)車的前半部分拼成一個(gè)揀料單，在揀料完成后，相應(yīng)料車上放置的就是當(dāng)前車后半部分的零件與后一臺(tái)車前半部分的零件，例如：如圖5所示，以2號(hào)料車為例，2號(hào)料車上放置的就是1號(hào)車后半部分的零件與2號(hào)車前半部分的零件，以此類推，這樣在裝配工裝配2號(hào)車前半部分時(shí)，該裝配工只需到2號(hào)料車上取2號(hào)車前半部分需要的零件，裝配2號(hào)車后半部分時(shí)，到3號(hào)料車上取2號(hào)車后半部分所需的零件。通過(guò)實(shí)地測(cè)試，該方案能夠極大提升該線體的生產(chǎn)效率，同時(shí)為裝配工提供了便利，減輕了他們的疲勞感。

6 結(jié)束語(yǔ)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，尤其在新能源車領(lǐng)域，形成了種類齊全、配套完整的產(chǎn)業(yè)體系。同時(shí)，我國(guó)的汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也在隨之加大，涌現(xiàn)出越來(lái)越多的造車新勢(shì)力，由此，提升汽車生產(chǎn)效率顯得尤為重要，本文設(shè)計(jì)的無(wú)紙化揀料防錯(cuò)系統(tǒng)通過(guò)提高總裝車間揀料過(guò)程中的效率，降低錯(cuò)揀率、漏揀率，對(duì)內(nèi)飾線體進(jìn)行優(yōu)化來(lái)提高其效率，極大地提升了汽車的生產(chǎn)效率，在此基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)棄用了傳統(tǒng)的紙質(zhì)揀料單，為車間節(jié)省了生產(chǎn)成本，同時(shí)響應(yīng)了國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

參考文獻(xiàn)：

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[5] 劉韓影.基于汽車標(biāo)準(zhǔn)件裝配防錯(cuò)指示裝置的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].電子世界，2019（22）：190-191.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】