發動機裝配線物料拉動系統的設計與實現*

亓登海， 程　寧, 時海陽，王德權

(1.大連工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 大連　116034；2.大連市第八中學，遼寧 大連　116021)

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發動機裝配線物料拉動系統的設計與實現*

亓登海1， 程寧2, 時海陽1，王德權1

(1.大連工業大學 機械工程與自動化學院，遼寧 大連116034；2.大連市第八中學，遼寧 大連116021)

針對發動機裝配線線邊物料缺乏管理、物流配送物料不及時的問題，提出了物料拉動系統開發需求分析及系統設計。分析企業物料流動的業務流程，利用SQL Server 2008平臺與Microsoft Visual Studio 2010平臺，選擇C#編程語言設計開發物料拉動系統。包括三個功能模塊：工位物料庫存模塊，物料配送模塊，物料Andon看板模塊。能夠實現合理安排線邊庫存并實時共享物料信息,解決了車間生產和物流配料之間信息流缺失的關鍵問題，達到及時、高效的配送物料。進一步推動了企業的信息化建設，為企業處理物料配送混亂問題提供了良好的解決方案。

發動機；裝配線；物料配送系統

0　引言

國內外汽車行業競爭激烈，由于發動機在汽車的重要性，使得汽車生產商對發動機裝配線提出了更高的要求。對于發動機生產廠商來說，由于車間生產和倉庫物流缺少信息化傳遞，因此，線邊物料管理混亂、物流配送物料不及時成為影響裝配線生產效率的一大問題。傳統的生產廠商一般都是采用人工巡線的方式，根據現場零件存放情況掌握投料頻次及批量，易造成零件的超量上線占用場地或缺料。拉動式生產是豐田生產模式兩大支柱之一“準時生產(Just In Time)”得以實現的技術承載。旨在需要的時間，按需要的品種，按需要的數量，生產所需要的產品[1-4]。本文根據發動機裝配線存在的問題，結合物流配送的業務需求，設計開發了物料拉動系統，解決生產部門與物流部門信息不對稱的問題[5-6]。

1　系統開發需求分析

通過對企業發動機裝配線實際調研，物料拉動系統應該具有一下功能：①線邊庫存合理化存儲：線邊庫存不會剩余多余物料，也不會出現無料生產狀態，影響生產節拍。②物料信息實時反饋：不論線邊工位出現消耗、缺料、錯料、不合格料等情況，倉庫需實時掌握。③物料數據信息化、系統化管理：所有工位物料變動均走嚴格系統流程并借助大屏幕實時顯示。

2　物料拉動系統功能模塊設計

根據開發需求分析以及現場業務流程，系統將物料拉動分為三個模塊：工位物料庫存管理模塊，物料配送管理模塊，物料Andon看板模塊。設計物料拉動系統的業務流程圖如圖1所示[7-8]。

圖1　業務流程圖

工位物料庫存消耗至最低標準時，系統進行物料呼叫，物料呼叫信息實時顯示于物料Andon看板與大屏幕看板中，同時呼叫信息傳達至倉庫，由倉庫管理人員審核，待審核通過后，自動打印工位物料需求單，倉庫工作人員根據工位物料需求單詳細配料并配送至工位，由操作工審核物料是否正確，審核通過后掃描物料需求單進行物料復位，系統更新線邊庫存。

2.1工位物料庫存管理設計

工位物料庫存管理包括物料的消耗、物料Andon的呼叫與復位以及物料的接收并更新庫存[9]。

(1)物料消耗

發動機裝配過程中存在不同狀況下的物料消耗，其中包括正常生產，返修生產以及生產過程中發生裝配不合格等情況的物料消耗，系統需根據不同的情況更新和扣減自身的工位庫存信息，同時開發相應界面實時顯示工位庫存數量。

(2)物料Andon呼叫與復位

物料接收后，存在物料的缺少、錯誤、不合格等情況。在物料Andon中選擇相應物料問題，通過呼叫功能，可以將呼叫信息同步到倉庫大屏幕和車間大屏幕，倉庫根據呼叫內容進行補料、物料更正。等待線邊接收后，倉庫大屏幕和車間大屏幕的呼叫信息自動復位或在線邊手動復位。

(3)物料接收并更新物料庫存

物料配送到工位線邊時，盤點配送物料數量是否符合配送要求，如果滿足要求，則可通過掃描配送單號自動接收物料，同時系統更新工位庫存信息；否則退回物料，重新配送。

2.2物料配送管理設計

針對線邊庫存以及可能出現的問題，物料配送管理模塊設計為：工位物料需求單管理、補料管理、退料管理、工位物料庫存監控。

(1) 工位物料需求單管理

倉庫通過選擇不同訂單號刷新出對應的工位物料需求。系統通過選擇打印機與打印份數，并選擇打印當前工位或全部打印，實現打印工位物料需求單。

(2)補料管理

有Andon補料呼叫時，等待倉庫審核，審核通過之后，打印出對應補料需求單，倉庫按照補料需求單配料、送料。

(3) 退料管理

生產過程中存在不合格物料或訂單完成后線邊有多余物料的情況。此時線邊可以選擇Andon退料呼叫，等待倉庫審核通過后，根據物料的訂單號、工位號、物料號進行退料操作。

(4)工位物料庫存監控

能夠使配料人員實時掌握工位的物料狀態：正常、補料、退料；以及工位各物料的庫存數量。保證及時將處于缺料狀態的物料配送到線邊。

2.3物料Andon看板設計

工位物料不足、錯誤、不合格時，可手動觸發Andon呼叫信號，信息將實時顯示到倉庫物料Andon看板，同時會將物料Andon信息反饋到裝配車間LED大屏幕，配送人員和車間管理人員根據語音提示以及大屏幕顯示信息及時處理物料異常狀況。當異常解除之后，系統復位，看板上物料報警信息清除[10-11]。

3　物料拉動系統實現

3.1工位物料庫存管理實現

3.1.1物料基礎表PFEP的定義

系統借助Microsoft SQL Server 2008平臺完成數據庫表設計與存儲過程的編寫，實現對表信息的定義以及增刪改查。

圖2　PFEP表

PFEP(Plan For Every Part)：為每個零件做計劃，該表是工位物料庫存管理的基礎表，對訂單所屬機型下的每個物料的裝配信息做了全面的計劃，為工位物料接收和物料消耗提供依據。PFEP表設計如圖2所示，包括物料號、物料名稱、所屬機型、裝配工位、是否驗證、配套用量、配送容器、容器規格、單位容器承載數等計劃信息，通過該表存儲每個訂單的物料對應裝配的具體工位、機型、裝配數量、生產詳細信息以及物料詳細信息等。

3.1.2物料接收并更新物料庫存

借助Microsoft Visual Studio 2010平臺，選擇C#編程語言開發工位物料庫存管理功能模塊，物料信息界面3如圖所示，包括物料的重要屬性，待物料接收后，系統更新庫存，將界面中的物料信息更新。

圖3　物料信息界面

程序通過串口協議與掃描槍連接，物料配送到工位線邊之后，操作工確認實物與工位物料需求單上面的信息一致，掃描物料需求單條碼進行物料接收[12]。物料接收分為兩步實現：

第一步：判斷條碼類型。系統與倉庫建立協議，需求單格式為：標識+年月日+流水號。系統通過標識部分和條碼信息總長度兩方面來判斷掃描條碼是否屬于工位物料需求單；

第二步：根據單號查詢其包括的物料，進行接收數量綁定，物料庫存數量更新。

3.1.3物料消耗

裝配完成，系統會根據各物料的裝配數量，在工位物料庫存里進行扣料，同時將物料庫存數量信息實時的顯示在界面上。

物料的扣減數量是根據PFEP表里面對應機型、工位、物料的配套數量作為依據[13]。

3.1.4物料Andon呼叫與復位

裝配過程中，若發現有物料缺少、錯誤、不合格情況。選中該物料，點擊物料拉動模塊中的呼叫按鈕，選擇對應的物料問題進行物料呼叫，同時系統通過UDP通訊協議向倉庫大屏幕和車間大屏幕發送物料呼叫。物料Andon呼叫與復位的業務流程圖如圖4所示。

缺料呼叫：裝配人員選中物料，填寫缺料數量，進行物料呼叫；倉庫配料人員會根據呼叫內容打印補料工位物料需求單，進行物料配送。線邊物料接收后，倉庫大屏幕和車間大屏幕的呼叫信息自動復位，若沒有復位，在線邊也可以手動點擊復位按鈕進行物料復位。

錯料呼叫：操作人員盤點物料，發現物料或者物料數量有錯，進行錯料呼叫，物流人員把問題物料退回，重新配送所需物料到工位線邊，接收后，操作人員手動復位。

不合格呼叫：當在裝配的過程中發現有不合格的物料時，裝配人員可以點擊物料呼叫按鈕選擇物料錯誤界面上的不合格物料，填寫物料不合格信息凍結物料，待相關人員進行審核，若物料合格則將其返回線邊，若物料不合格則需要配料人員進行補料，同時補料信息會同步到倉庫大屏幕上和車間大屏幕。

圖4　物料Andon業務流程圖

3.2物料配送管理實現

3.2.1工位物料需求單管理

物料類型分為EP件和自制件，系統具有物料需求單管理界面。物流人員能夠根據訂單號刷新工位物料需求信息，信息根據實際配送需求可以進行修改，信息核實之后打印工位需求單。工位物料需求單可以批量打印，也可以只打印當前選中工位物料需求單。

3.2.2補料管理

不合格物料補料：由于物料不合格產生的補料，待信息審核通過后，進行補料確認。

其他補料：其他原因進行補料，可以手動添加補料需求，在審核通過之后，進行補料確認。

補料確認之后，通過補料信息的訂單號、工位號、物料號在工位物料需求單管理界面刷新工位物料需求，打印需求單，物流人員配送物料。

3.2.3退料管理

清線退料：當物料進行年度、季度盤點，或者訂單生產完成線邊剩有多余物料，物流進行清線退料。清線退料默認都是合格品退料，工位物料庫存數量進行清零，線邊物料退回倉庫。

不合格退料：當線邊不合格退料時，系統需要進行不合格物料審查。審查為合格件，該物料解凍恢復到物料線邊庫存；審查為不合格件，撤回問題物料，物流進行補料。不合格退料的業務邏輯基本在數據庫存儲過程里面實現，使得退料業務增加、更改更加方便[14]。

3.2.4工位物料庫存監控

開發工位庫存監控界面，如圖5所示。使物流配送人員全面掌握裝配線各工位的物料使用情況。

圖5　物料庫存監控界面

界面分為工位狀態顯示區和工位物料庫存顯示區。工位狀態顯示區實時顯示各工位狀態，狀態有三種：正常狀態、補料狀態、退料狀態，為了更直觀顯示，正常、補料、退料狀態分別用綠色、紅色、黃色來標識；工位物料庫存顯示區顯示工位各物料的庫存數量，通過數字和立體化圖形使得物料信息一目了然。

3.3物料Andon看板實現

方便物流人員了解裝配線工位物料需求，開發倉庫物料Andon看板系統和車間大屏幕看板系統，如圖6、圖7所示。

圖6　物料Andon看板

圖7　車間大屏幕看板

其中物料Andon看板主要顯示工位具體物料需求信息，車間大屏幕看板顯示問題工位的狀態。看板系統使用UDP通訊協議，接收工位物料管理系統具體工位的物料呼叫和復位信號，來顯示物料的信息[15-16]。

4　結束語

通過對企業需求的分析與實際調研，借助數據庫技術與Microsoft Visual Studio 2010平臺完成了發動機裝配線物料拉動系統的設計，并在企業中實際應用，且運行穩定，使得生產現場物料配送及時、準確。彌補了車間生產和物流配料之間信息流的缺失。同時，物料拉動系統的實施進一步推進了工廠生產透明化、精益化，增強了企業競爭力。

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(編輯李秀敏)

The Design and Implementation of the Material Pulling Systemfor Engine Assembly Line

QI Deng-hai1, CHENG Ning2, SHI Hai-yang1, WANG De-quan1

(1.School of Mechanical Engineering and Automation, Dalian Polytechnic University, Dalian Liaoning 116034, China;2.Dalian NO.8 High School ,Dalian Liaoning 116021, China)

After the investigation of an engine assembly line about the material management and the logistics distribution, the requirement analysis and design of the material pulling system were proposed. With the material flow analysis, SQL Server 2008 database, Microsoft Visual Studio 2010 and C# language, the material pulling system is presented. The system consists three function modules: the workstation material stocks module, the material distribution module and the material Andon module. It can arrange the line side inventory reasonably and share the material information in real time .It solves the key problem of the missing information between the workshop production and logistics so that the material delivery can be timely and efficient. Finally the system promotes the enterprise's information construction and provides a good solution to deal with the problem of material distribution.

engine; assembly line; material distribution system

1001-2265(2016)07-0154-04DOI:10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.07.043

2016-01-22；

2016-02-26

遼寧省科技創新專項項目(20140801)

亓登海(1986—)，男，山東萊蕪人，大連工業大學碩士研究生，研究方向為企業信息化，(E-mail)13478610634@163.com。

TH166;TG506

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