DPS系統在汽車總裝SPS配送中的應用

江 亮/文

DPS系統在汽車總裝SPS配送中的應用

江 亮/文

本文主要介紹了在汽車總裝SPS配送模式下，為保證揀料工能夠迅速高效地進行物料集配，在物料集配區實施的一種數字化揀選系統（DPS），包括DPS的功能及價值、DPS系統硬件選型、實際應用效果、應用前景展望等。

汽車總裝、SPS配送模式、DPS系統、物料防錯

隨著汽車制造業的不斷發展，柔性化、數字化制造已逐漸成為汽車生產企業新工廠規劃方向，為解決多車型混線生產模式下線邊面積不足的瓶頸和提升裝配效率，SPS（Set Parts Supply）配送模式在行業中得到了迅速推廣應用。本文主要介紹在SPS配送模式下，為保證揀料工能夠迅速高效地進行物料集配，在物料集配區實施的一種數字化揀選系統（Digital Pickup System，簡稱“DPS”）。

在汽車總裝過程中，物料配送效率的提升顯得至關重要

一、DPS系統簡介

SPS配送模式的核心是把生產線裝配工位邊的物料儲位轉移至物流集配區，從而使生產線現場環境和裝配效率得到提升，但物流區也因此增加了集配區這一環節。在集配區，揀料工根據揀配單從眾多儲位中“挑選”對應儲位的零部件進行SPS臺車集配。但是，隨著零部件種類的增加，因類似形狀或相似零件號而產生挑選錯誤的風險也在增加，且已成為生產現場需要解決的重要課題。

為保證揀料工能夠迅速高效地進行物料集配，在物料集配區實施DPS系統就變得更加重要。實際上，DPS就是通過從上位系統（ERP/WMS/MES）獲取生產計劃、車序隊列和BOM數據等信息，通過系統數據庫的處理實現聲光指示揀料工進行SPS臺車集配的一種防呆、防錯的解決方案。

圖1：使用DPS系統前后效果對比

DPS系統通過在料架上安裝的指示燈、聲光報警器，顯示器等終端指示設備，直觀地為揀料工指示當前應該選取的物料，提高揀選效率，防止發生錯配、漏配的狀況，同時對揀料過程信息實時進行監控和數據采集，實現揀料配送完整流程的數據管理、查詢、報表和追溯等功能（如圖1）。

二、DPS系統功能及應用價值

DPS主要功能，如圖2。

1.揀料指示

DPS系統可通過車序管理、中斷管理、車型切換管理、車序校驗等功能，實現揀料作業的順序控制與調整。正常情況下，系統按車型隊列順序亮燈，指導揀料工作，如生產線出現異常，指定權限的操作者可以根據集配區的控制終端，對隊列順序進行調整（增加或刪除隊列）。此外，DPS系統可選擇不同終端顯示設備，在同一集配工位中實現單臺或多臺同時揀料指示。

2.補料指示

DPS系統可通過在集配區投料側設置指示終端，當庫存不足時，發出補料信號并進行預警，根據設定的安全庫存量和消耗節拍，通過不同顏色表達補料的緊急程度。

3.防呆

DPS系統設計理念的核心是指示與防呆，揀料工在揀選過程中，如出現漏揀、錯揀、延時等異常情況進行報警提示，并提供個性化參數配置，可以隨著生產節拍的變化調整揀料參數。

4.揀料追溯

DPS系統可通過綁定揀料工位人員信息和揀料過程報表，實現訂單揀料的追溯性和人員量化考核。

5.可視化

DPS系統可以通過對現場指示終端、通訊、庫存和節拍等狀態進行監控，當系統出現異常情況，能及時直觀地顯示報警信息。

DPS系統通過傳感器、警示燈和RF等輸入輸出設備，進行直觀、快速地指導投料和揀料，不僅可以減少紙面單據的傳遞和交接時間，實現無紙化作業，推動綠色物流的發展，還可以提高信息傳遞的及時性和準確性，降低工作強度，使工人不易疲勞。此外，實施DPS系統后，即使不熟練的人員也可以揀料，降低培訓成本，縮短培訓周期。

圖2： DPS系統功能概要

圖3： 基于PLC解決方案的DPS系統架構

表1： 基于PC和基于PLC解決方案的對比

三、DPS系統硬件選型

1.目前汽車廠DPS系統硬件構架基本上基于兩種解決方案，即基于PC的解決方案和基于PLC的解決方案，如表1。

2.兩種解決方案的主要差別是：揀配邏輯在PLC中控制執行，還是在PC中控制執行。為確保揀料邏輯執行的穩定性，DPS系統硬件選型應優選基于PLC的省配線方案。尤其在主裝配線的節拍快（大于90秒/臺），系統穩定性要求高，指示終端數量多、覆蓋面積大的SPS集配區環境。

表2： 實施DPS前后SPS配送KPI的變化

表3： 實施DPS后SPS配送效率提升數據統計

3.基于PLC解決方案的DPS系統硬件架構分為三個層級(如圖3)，分別是管理層、控制層和執行層。管理層的服務器和工控機負責系統配置，數據輸入輸出及報表；控制層的PLC模塊負責接收數據，亮燈指令計算、監控和異常信號輸出；執行層的顯示屏、傳感器等指示終端則負責執行聲光指令、系統狀態監控等。

四、DPS系統的應用與效果驗證

筆者通過參與所在企業某總裝廠DPS系統的規劃與實施，總結業務運行情況，與未實施DPS系統前有以下變化：

1.SPS配送KPI方面，系統對揀料流程進行了嚴格的控制，使現場揀料工作業更加規范，加強了物流環節零部件質量控制，通過對現場運行一周的數據觀察，數據分析如表2。

2.SPS配送效率方面，實施DPS后，理論上人員將減少單據打印、整理、核對、尋找庫位和思考判斷的時間；轉運設備通過系統聯動將減少閑置等待時間；集配區場地通過系統數據分析將不常用物料儲位進行優化，將提高存儲效率。效率提升的詳細數據統計，如表3。

3.其它方面，在SPS集配區實施DPS系統后，通過報表可以對每個揀料工位的揀料實績進行分析，能夠快速、準確地均衡每個揀料工位的作業負荷，且易于對SPS集配區物料進行擴展。

五、DPS系統應用前景展望

隨著智能化、數字化制造時代的到來，DPS系統的應用將會越來越廣泛。從信息化發展的動向來看，一些新技術的普及將會成為DPS系統發展的趨勢：

第一，傳感器選型升級。如結合無線通訊技術取消或減少現場布線，實現無線亮燈指示，結合語音處理系統實現聲音指示，其他如光電傳感器、門開閉傳感器的應用等。事實上，上述一些技術現在已經在部分工廠使用，只是限于成本因素未廣泛推廣。

第二，數據處理與應用。通過充分挖掘歷史數據的有效信息，幫助我們研究規律，優化現場作業方案，及時發現和處理異常。通過與生產、物流、質量管理系統形成數據共享，實現產品制造過程全程追溯等集成方案的開發應用。

作者單位為寧波吉利汽車研究開發有限公司