智能化沖壓生產管理規劃探討

王地川， 劉紀

(長興吉利汽車部件有限公司，浙江湖州 313100)

0 引言

傳統的沖壓生產管理模式主要依靠人工經驗，采用簡單的設備如電話對講機和簡單的計劃管理看板進行生產計劃的統計、生產計劃的安排、停機處理和賬務管理等，具有人工效率低、錯漏率偏高、反應慢等特點，無法滿足現代沖壓生產高自動化程度、高效率的生產管理要求，為廣大生產管理人員所詬病，因此本文作者針對上述問題，建立以透明、敏捷和模型化為基礎的沖壓生產控制策略，以滿足智能化的沖壓生產管理需求。

1 沖壓生產業務流程的智能化規劃

沖壓生產管理流程如圖1所示。

圖1 沖壓生產管理流程

現代沖壓生產自動化程度很高，除了沖壓線尾使用人工搬料外，其他過程已經實現機械化或自動化，例如自動化的生產線、快速換模、生產監控頁面等，方赫等人[1]提出了智能化沖壓車間的規劃原則與架構，從工藝布局、物流規劃、質量控制、車間數字化信息化、能源管控等方面介紹了智能化沖壓車間的規劃方案，文中從智能化的沖壓生產管理的重點在信息化IT為出發點，應先識別出透明的信息需求，其次建立出敏捷的生產過程，如生產、物流、質量控制等，最終建立起先進的生產控制模型，圖1是某沖壓廠生產規劃方案，包括生產計劃管理、生產管理、物流管理、設備及能耗管理、質量控制等關鍵環節，下面將分別闡述。

2 生產計劃的智能化編制

根據系統輸出的要貨計劃使用Pycharm軟件，制定每日生產計劃，以安全庫存、實時庫存、貨架數量、庫區面積、經濟批次等為生產計劃排布的約束條件，以滿足焊裝產量需求和操作員操作時間最短為目標函數，從而輸出最優的零件排產計劃。計算公式為：

(1)

式中：i為沖壓零件的種類數量，j為每種零件的產量;f(xi,j)為當日產量;m,n,o為安全庫存、實時庫存、貨架數量等;min{f(xi,j)}為滿足當前焊裝需求下每種沖壓件的最少產量。

應用案例如下：

(1)根據焊裝的生產計劃對沖壓件的生產計劃進行排序，初始條件為：

①第一天排產工序庫存300件，第二天排產工庫存為600件；

②焊裝節拍設定為30件/h，即每天各自制件需求量為300件；

③沖壓OEE設定為75%。

(2)建立約束條件，換模時間最小、各模具產品產量一致；

(3)以滿足焊裝的產量需求、操作員操作時間最短為目標函數。

經過系統運算后，得出的結果與手動排產產量對比如表1所示。

縣委高度重視人大工作，每年聽取縣人大常委會黨組工作匯報，對人大工作和建設中的重大問題作出安排部署。在縣、鎮人大換屆選舉過程中，同意縣人大常委會提出的嚴把代表“入口關”“結構關”“質量關”等意見，支持人大依法履職。2016年底，13個鎮街人大主席（工委主任）全部實行了專職配備，并配備了1～2名副職，有的鎮街還設置了人大辦公室主任或人大秘書，為加強和改進全縣人大工作提供了重要保障。今年，縣委制定出臺了《泗水縣人大代表議案建議辦理工作考核辦法》，實行定性考核的方式，對承辦單位辦理情況進行綜合考核，考核結果納入全縣科學發展綜合考核體系，對承辦單位辦理質量進行量化賦分，分值計入綜合考核總分。

表1 智能排產與手動排產產量對比

由表1得出，生產計劃按照軟件計算后，排產更加合理，各產品的產量均衡，消除了產品的拉動瓶頸，同時由于產量的降低，消耗的貨架數量、庫區面積及人力成本等都得到了有效縮減。

3 生產管理的智能化規劃

生產管理的智能化主要體現在生產過程信息的透明及敏捷生產，生產過程信息的透明是指各部門隨時了解各車間總體運行情況，并能分解到生產線、設備；各部門、生產線、設備隨時了解生產計劃、客戶訂單的動態執行情況；與沖壓線體及關鍵設備集成實時獲取并目視化顯示到現場及辦公區域。

敏捷生產是指對各沖壓線制造的全過程進行價值分析，發現生產瓶頸；根據沖壓生產計劃及動態進展，支持相關業務的靈活調度，如模具調度、工裝器具調度等；支持生產計劃的變更調整，能夠通過對生產依賴(如模具調度)進行及時判斷，從而輔助生產決策。

根據業務需求，IT系統的需求主要體現在以下幾點。

(1)生產過程信息透明

①通過制造執行系統和設備控制系統、ERP系統的集成，將實施的生產狀態信息向下發布給生產線、設備，向上發布給生產、質量、車間以及上游ERP系統、人員管理系統等；

②現場生產運營目視化，生產線及關鍵設備運營狀態、計劃進度、過程異常等監控目視化。

(2)敏捷生產

①通過大數據積累，建立工廠級的價值鏈模型；

②增加對模具、工裝器具等生產業務緊密支持業務的管理，根據計劃及進度預測進行提前預測和便捷調度，縮短工作協作周期，提高效率。

生產管理信息透明IT系統的實現方案為：

ANDON系統，作為連接MES系統與生產設備的輔助管理系統，用以實現目視化和生產統計分析管理。該系統主要的功能包含呼叫管理、信息統計及信息顯示。

(1)呼叫功能：針對不同問題，實時播放對應呼叫信息，實現快速響應，如圖2所示；

圖2 呼叫功能規劃圖

(2)信息統計：對當天設備問題、模具問題、生產問題的停機時間進行分類統計；

(3)信息顯示：實時顯示生產線信息，包括產品名稱、生產數量、生產節拍等，如圖3所示。

圖3 目視化看板

4 能源控制的智能化規劃

對于工廠數據分析平臺的IT應用系統主要體現在以EMS (Energy Management System)為代表的能源管理系統，其為獨立運行系統，采集智能儀表數據至服務器，統計、分析、監控、記錄，生成單車能耗、能耗考核等報表，通過OA界面顯示。

該系統共分為能源質量、能源計量、可視化監控、儀表板、能源報表五大模塊。

各通信模塊與設備進行集成，包含水表、電表、氣表等，通信模塊采集到相關的能源消耗后，將數據上傳到數據服務器，而后能源管理服務器下載數據服務器中相關數據，然后管理服務器將各項數據進行統計后進行輸出和監控，從而達到對能源的科學管理，如圖4所示。

圖4 能源管理流程

5 物流控制智能化規劃

物流控制模型主要體現在對物料設置最大最小庫存，當大于最大庫存，或低于最小庫存時，實時進行庫存報警；當物料收貨、發貨時，物料批次不滿足批次要求，先進先出時，進行報警；監控入廠物流、廠內物流的運輸狀態， 當運輸狀態與計劃出現偏差時， 實時進行狀態報警；物流管控智能設備應用，實現人工替代，提高效率。

物流控制對IT系統的需求主要包含在以下方面。

(1)動態庫存預警。監控物料當前庫存與最大庫存、最小庫存的偏差；

(2)批次管理。對物料收貨、發貨進行批次管理，校驗批次有效性，記錄相關出入庫信息；

(3)配送監控。監控零件入廠物流、廠內物流的配送狀態；

(4)RFID、AGV等應用，實現出入庫的自動化，提高作業效率。

物流管理系統的主要IT系統是LES (Logistics Execution System)，實現對原材料入庫、出庫管理和沖壓件的入庫、出庫管理，利用RFID替代人工掃碼。

其實施方案如圖5所示。

圖5 庫存管理流程

6 問題分析和處理的智能化規劃

在智能生產管理系統的驅動下，可以采用多種信息化手段，加快停機問題分析處理，減少停機時間。通過集成監控的方法，將關鍵設備進行集成，從而自動獲取運行狀態；在分析預警方面，基于歷史記錄，在相關異常檢測發生時提前發起停線預警風險，同時關聯任務管理平臺，針對歷史停線原因分析發起專項改善任務。對于線體中的異常情況，通過ANDON系統進行及時呼叫。采用模塊化問題分析庫形式，建立質量波動模型，對線體采取預防性維護，加快停機處理。具體的實施流程如圖6所示。

圖6 問題管理流程

7 結束語

文中以生產智能化為探討對象，從生產計劃的智能化規劃、生產管理的智能化規劃、生產控制的智能化規劃、物流控制智能化規劃、問題的分析和處理的智能化規劃等方面，闡述了IT系統需求、設計和實施方案，為智能化工廠的搭建提供了一種可行的解決方案。