路慧喜，劉洋

（長(zhǎng)興吉利汽車(chē)部件有限公司，浙江 長(zhǎng)興 313100）

作為汽車(chē)制造業(yè)得以振興并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，智能制造已成為社會(huì)各界關(guān)注的重點(diǎn)。雖然智能制造的定義及內(nèi)涵始終處于演進(jìn)狀態(tài)，但其希望達(dá)成的目標(biāo)，始終是通過(guò)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)效進(jìn)行提高的方式，使企業(yè)獲得更為可觀的效益，隨著產(chǎn)品成本、能源消耗量有所降低，制造業(yè)自然能夠具備實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展的先決條件。由此可見(jiàn)，充分利用智能特征控制車(chē)間裝配線(xiàn)與物流是大勢(shì)所趨，本文所研究課題的社會(huì)價(jià)值有目共睹。

1 分析系統(tǒng)需求

基于智能制造對(duì)生產(chǎn)控制系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)的目的，主要是確保用戶(hù)可通過(guò)移動(dòng)端、計(jì)算機(jī)端，對(duì)平衡裝配、調(diào)度物流和其他重要功能加以應(yīng)用，從而保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量與效率。由此可見(jiàn)，在研發(fā)系統(tǒng)的過(guò)程中，有以下幾方面需求應(yīng)當(dāng)?shù)玫綕M(mǎn)足。

1.1 管理訂單

汽車(chē)生產(chǎn)車(chē)間所用生產(chǎn)模式為準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃加以確定的依據(jù)，通常以市場(chǎng)需求為主，由此可見(jiàn)，要想實(shí)現(xiàn)智能制造，控制系統(tǒng)應(yīng)具備查詢(xún)訂單的功能，此功能的作用，主要是為平衡裝配線(xiàn)提供便利。另外，對(duì)物料進(jìn)行管理的重要性同樣不容小覷，本系統(tǒng)應(yīng)做到結(jié)合訂單需求，對(duì)產(chǎn)品占比、所需零部件具體數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，在為企業(yè)購(gòu)入物料提供參考的基礎(chǔ)上，使調(diào)度物料的操作具有更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 平衡裝配線(xiàn)

以汽車(chē)產(chǎn)品生產(chǎn)工序、工作站數(shù)量還有市場(chǎng)需求為依據(jù)，基于MATLAB程序?qū)?shù)學(xué)模型進(jìn)行正確求解，經(jīng)由系統(tǒng)前端對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行展示，所展示內(nèi)容應(yīng)包括工序信息、平衡率、分配方案以及生產(chǎn)節(jié)拍，確保無(wú)論是車(chē)間管理員，還是一線(xiàn)工人，均可在系統(tǒng)前端所展示信息的指導(dǎo)下，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行快速且高效的生產(chǎn)。

1.3 動(dòng)態(tài)展示優(yōu)化結(jié)果

調(diào)度物流所依托周期驅(qū)動(dòng)，通常是混流裝配線(xiàn)特有的生產(chǎn)節(jié)拍，擾動(dòng)產(chǎn)品生產(chǎn)的因素以事件驅(qū)動(dòng)為主。以上情況對(duì)系統(tǒng)所提出要求，主要是應(yīng)具備比對(duì)物流在優(yōu)化前后所具有運(yùn)行效率的功能，確保即便有生產(chǎn)擾動(dòng)發(fā)生，本系統(tǒng)也能第一時(shí)間調(diào)整裝配線(xiàn)，使其重回平衡狀態(tài)，為后續(xù)調(diào)度工作的開(kāi)展提供有效指導(dǎo)。

1.4 賦予系統(tǒng)理想通用性

本系統(tǒng)的定位不應(yīng)是僅適配流水車(chē)間的系統(tǒng)，而是具有良好拓展性的系統(tǒng)，企業(yè)只需以實(shí)際情況為依據(jù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改，便可對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，從而達(dá)到智能制造的目的。

2 總體設(shè)計(jì)方案

2.1 功能需求

本文所探討系統(tǒng)由五個(gè)功能模塊構(gòu)成，各模塊均有不同功能對(duì)應(yīng)。確保系統(tǒng)得以長(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)行的模塊為訂單管理，用戶(hù)可通過(guò)該模塊輸入相關(guān)參數(shù)，在實(shí)現(xiàn)裝配線(xiàn)平衡的基礎(chǔ)上，確保調(diào)度物流的工作能夠得到有序開(kāi)展。核心模塊為平衡裝配，該模塊強(qiáng)調(diào)以MATLAB算法為依托，通過(guò)平衡裝配線(xiàn)的方式，確定符合工作站情況的裝配方案，經(jīng)由系統(tǒng)前端對(duì)最佳方案進(jìn)行直觀展示，從側(cè)面說(shuō)明了本系統(tǒng)的人性化與智能化。在調(diào)度物流前，先要平衡裝配線(xiàn)，通過(guò)將平衡結(jié)果轉(zhuǎn)換成任務(wù)序列并輸入控制系統(tǒng)的方式，確保系統(tǒng)運(yùn)行效率得到顯著優(yōu)化。而管理系統(tǒng)的模塊，主要分為使用幫助和用戶(hù)管理兩部分，使用幫助所服務(wù)對(duì)象為用戶(hù)，用戶(hù)管理的作用則是降低管理員修改用戶(hù)信息的難度，使其日常工作更具效率。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)

本系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)所存儲(chǔ)信息，主要涉及訂單、物料、用戶(hù)和產(chǎn)品等方面，各類(lèi)信息均有信息表對(duì)應(yīng)，具體如下：

2.2.1 訂單信息（表1）

表1 訂單信息

2.2.2 物料信息（表2）

表2 物料信息

2.2.3 用戶(hù)信息（表3）

表3 用戶(hù)信息

2.2.4 產(chǎn)品信息（表4）

表4 產(chǎn)品信息

3 運(yùn)行流程說(shuō)明

第一步，登錄系統(tǒng)，根據(jù)工位狀態(tài)、訂單生產(chǎn)情況，對(duì)計(jì)劃生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行選擇。第二步，用算法參數(shù)替代上述內(nèi)容并輸入，由系統(tǒng)后臺(tái)利用平衡算法確定最佳分配方式。第三步，對(duì)產(chǎn)品物料及其他信息進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合平衡結(jié)果完成調(diào)度物流的操作。如果汽車(chē)車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)有異常擾動(dòng)存在，則需要再次平衡裝配線(xiàn)并調(diào)整調(diào)度方案，確保車(chē)間能夠充分發(fā)揮出自適應(yīng)、自決策等功能。

4 系統(tǒng)功能應(yīng)用

4.1 登錄系統(tǒng)

將計(jì)算機(jī)連入車(chē)間局域網(wǎng)，固定IP連接，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行。此時(shí)，系統(tǒng)所顯示界面即為登錄界面，這表明對(duì)本系統(tǒng)加以應(yīng)用前，先要對(duì)用戶(hù)身份進(jìn)行驗(yàn)證，用戶(hù)需要按照順序輸入自己的ID、密碼及驗(yàn)證碼，而新增驗(yàn)證碼的目的，主要是為系統(tǒng)安全提供雙重保護(hù)。在準(zhǔn)確輸入以上信息后，用戶(hù)可以單擊登錄按鈕，系統(tǒng)的任務(wù)是比對(duì)用戶(hù)所輸入信息、數(shù)據(jù)庫(kù)所存儲(chǔ)字段的異同，若以上信息無(wú)異常情況存在，便可向主界面進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，反之，如果存在信息不匹配的問(wèn)題，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出“密碼輸入錯(cuò)誤”的提示，用戶(hù)連續(xù)三次輸入錯(cuò)誤密碼，則需要提示用戶(hù)對(duì)ID進(jìn)行注冊(cè)。待用戶(hù)完成注冊(cè)流程，本系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將相關(guān)信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，同時(shí)，系統(tǒng)前端跳轉(zhuǎn)至登錄界面，指導(dǎo)用戶(hù)根據(jù)注冊(cè)信息完成登錄。

4.2 管理訂單

該模塊主要用來(lái)查看數(shù)據(jù)庫(kù)訂單、記錄交貨日期和產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量，確保在當(dāng)前生產(chǎn)周期內(nèi)，裝配線(xiàn)始終處于平衡運(yùn)行狀態(tài)。另外，用戶(hù)還可以利用該模塊，在顯示界面新增與市場(chǎng)需求相符的訂單信息，信息檢查無(wú)誤并單擊保存按鈕后，以上信息就會(huì)被上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，與該模塊功能相近的模塊，還有管理物料，此模塊主要被用來(lái)對(duì)完成訂單所需物料的類(lèi)型及數(shù)量進(jìn)行管理，用戶(hù)只需將產(chǎn)品數(shù)量輸入系統(tǒng)，此模塊便能夠結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)所提供物料信息表，對(duì)生產(chǎn)所需物料進(jìn)行計(jì)算。待計(jì)算結(jié)果經(jīng)由前端界面得到展示，車(chē)間物流就可以開(kāi)始配送零部件的工作。當(dāng)然，此模塊所具有功能，還包括對(duì)產(chǎn)品占比進(jìn)行計(jì)算，這對(duì)平衡裝配線(xiàn)的操作具有重大意義。

4.3 平衡裝配線(xiàn)

該模塊不僅是系統(tǒng)基礎(chǔ)與核心，還是系統(tǒng)所顯示主界面。主界面由三部分組成，分別是裝配示意圖，輸入?yún)?shù)，求解結(jié)果。裝配示意圖在界面右上方，其作用是對(duì)裝配布局進(jìn)行直觀且精準(zhǔn)的展示；模型所輸入?yún)?shù)有常規(guī)的產(chǎn)品類(lèi)型與訂單，還有作業(yè)時(shí)間、工序和工作站數(shù)量，其中，工作時(shí)間及工序均由數(shù)據(jù)庫(kù)提供，用戶(hù)可視情況對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行修改，通過(guò)單擊保存按鈕的方式，確保修改后信息被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，工作站數(shù)量通常由查詢(xún)模塊提供；求解結(jié)果模塊展示的內(nèi)容，主要有工作內(nèi)容、分配方案，還有線(xiàn)平衡率。準(zhǔn)確輸入上述參數(shù)后，用戶(hù)可單擊運(yùn)行按鈕，由系統(tǒng)后臺(tái)完成求解計(jì)算，并通過(guò)前端界面對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行展示，供用戶(hù)參考。

4.4 調(diào)度物流

該模塊強(qiáng)調(diào)以物料所形成極端結(jié)果、平衡結(jié)果為依據(jù)，在調(diào)度裝配物流的基礎(chǔ)上，促使優(yōu)化所得分配方案向地圖站點(diǎn)號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在任務(wù)序列信息輸入后，由系統(tǒng)后臺(tái)分配物流運(yùn)送路徑，經(jīng)由系統(tǒng)前端對(duì)分配結(jié)果進(jìn)行展示。該模塊的創(chuàng)新之處是以現(xiàn)有調(diào)度系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過(guò)新增運(yùn)行時(shí)間、路徑長(zhǎng)度等物料信息的方式，降低用戶(hù)追蹤運(yùn)行效率的難度。事實(shí)證明，經(jīng)過(guò)平衡優(yōu)化的裝配線(xiàn)，其運(yùn)行效率更接近理想水平，裝配車(chē)間對(duì)物流智能程度所提出需求，因此而得到了充分滿(mǎn)足。

4.5 管理系統(tǒng)

該模塊所提供功能，主要涉及系統(tǒng)幫助、用戶(hù)管理兩方面。系統(tǒng)幫助又分為系統(tǒng)介紹、操作說(shuō)明，其作用是降低用戶(hù)掌握系統(tǒng)操作方法的難度，為用戶(hù)提供科學(xué)指導(dǎo)，對(duì)系統(tǒng)所具有人性化特征進(jìn)行凸顯。用戶(hù)管理所服務(wù)對(duì)象為管理員，旨在提高管理員修改用戶(hù)信息的效率。

5 結(jié)語(yǔ)

文章結(jié)合裝配車(chē)間所具有共性特征和需求，在不確定具體需求的前提下，從作業(yè)時(shí)間波動(dòng)規(guī)律的角度出發(fā)，圍繞平衡裝配、優(yōu)化物流調(diào)度展開(kāi)了討論，并研發(fā)了符合智能制造發(fā)展趨勢(shì)的控制系統(tǒng)，以期可使企業(yè)所提出增益減耗目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)。