基于东风二汽生产运作技术与物料控制管理的研究

2024-08-17

基于东风二汽生产运作技术与物料控制管理的研究（精选3篇）

1.基于东风二汽生产运作技术与物料控制管理的研究篇一

关键词：智能工厂,RFID,e M-Plant仿真技术,物料管理系统

“智能工厂”的概念是由奇思2009 年在美国提出,核心是工业化和信息化的高度融合。智能工厂利用物联网的技术和设备监控技术加强信息管理和服务,构建一个高效节能的、绿色环保的、环境舒适的人性化工厂,智能工厂是未来工厂的主要发展方向,也是信息化建设与应用的高级阶段,此课题研究具有重要意义。

1 物料管理系统的构建

智能工厂要实现制程管控可视化,须在产品制程上,包括原料管控及流向,均直接实时展示于控制者眼前,通过现场采集的数据实时调整生产控制计划以及对原先计划的评估,缩小实际生产与计划的偏差。整个智慧工厂的物料系统以RFID采集数据建立,最后运用e M - Plant仿真技术的可视化技术进行构建,整体物料管理系统的构建如图1 所示。

2 RFID的数据采集功能设计与实现

2. 1 RFID数据采集的总体设计

制造生产过程一般有很多工序,且每道工序的加工内容也不相同,在生产线的关键工位设置RFID读写器,建立生产数据采集点,构建基于RFID的数据采集系统,从而实现对生产物流的控制与管理,具体总体设计如图2 所示。

2. 2 RFID数据采集的功能设计

物料管理系统主要是对从物料从原料到最终加工成成品全过程管理,各个环节既要获取物料的属性、加工工艺等固有信息,又要知道与之相关联的制造信息,如工人工号、机床编号等,并对这些信息实施有效管理。

数据采集系统的设计需满足以下需求:①采集数据准确、速度快;②可扩展性。鉴于生产和管理需求的多变性,系统在系统体系结构、硬件和软件设计上应具有良好的可扩展性;③数据共享性。生产信息的上下流动和共享,企业的管理部门需要及时直观地了解生产线状况,从而根据生产实际情况及时调整作业计划,很好地解决生产中的问题;④集成性。系统应具有良好的集成性,以便与企业上层的应用系统和底层的现场自动化系统有机融合;⑤经济性。系统设计应尽量降低系统的硬件平台投入,在保证系统功能的同时,尽量降低系统的实施成本。

2. 3 RFID数据采集的运行模式设计

①物料标签管理。将物料对应的卡号用RFID读写器写入标签,同时再物料的其他信息进行关联。物料从它进入车间到最终加工完毕,是处在一个不断变化的过程中,加之物料多、加工环节多、产品质量、设备、人员等影响因素众多。

②硬件选择。在硬件选择上,将RFID阅读器安装在生产线的每个生产工位上,阅读器和计算机是通过RJ45接口相连。再由后台计算机向阅读器发送操作指令,阅读器执行操作指令的同时,向系统反馈一个参数值,系统根据反馈判断阅读器是否正确执行了操作指令。

③业务流程设计。当原料进入车间开始加工前,物料管理员对物料进行标识并记录物料的编号、名称、质量等信息。此外,物料管理员要为物料配置相应的电子标签,确保物料的唯一性。物料管理员通过RFID读写器写入物料编号,实现物料与标签一一对应。将RFID电子标签附着在原材料或者盛有原材料的托盘上,当原材料或者装有原材料的托盘经过每个工位进行加工操作时,RFID阅读器会自动识别存储在电子标签里的原材料属性和加工信息。整个数据采集过程无需直视或者利用人工扫描,有效地提高了数据采集和实时输入的效率和数据的准确性。

3 仿真功能的设计与实现

将RFID阅读器采集到的标签信息导入数据库,进行关联匹配,再通过ODBC接口传送至仿真模型,仿真系统利用所得数据通过仿真实验进行对现实物流系统求解算法分析,进而分析物流系统的性能和输出效果。数据的作用根据离散制造车间的设备、人员、工艺路线、加工时间、BOM表等参数建立与现场物流状况对应的等价的计算机仿真模型。

经过系统仿真可以达到的以下功能实现:①资源分配和状态的图形管理。通过统计、分析生成加工设备、物料缓冲区、物料量与成品产量,生成相应的各种动态显示和动态图表,辅助管理指导员工、机器、物料如何协调生产;②性能分析、辅助规划;③可视化与动态。虚拟3D可视化及动画环境展示模拟生产系统,实现生产制造车间设施、物料、加工过程可视化。

4 基于系统的功能实现

根据基于RFID的现场数据采集系统在生产控制的应用,系统功能主要体现在以下几个方面:①现场数据采集。这些数据包括RFID数据采集系统相关信息,工位工时工件信息,质量检验系统和人员设备以及生产日志文件等;②物料和在制品跟踪。物料跟踪主要是对生产中物料的移动和消耗情况进行实时监控,对其所产生的信息进行准确地采集,整理和分析;③生产过程跟踪与管理。通过安装在车间关键位置和工位上的RFID信息采集装置不仅可以使管理者实时地了解生产计划的执行情况,还能通过采集到的工件工位工人信息,追踪产品的生产流动,帮助企业追溯出产品质量问题的源头,追责出相关责任人和负责加工工序,尽量快速发现,解决质量问题,降低企业的损失;④实时调度。当加工过程中出现故障或者突发情况时,这些信息会由生产跟踪模块传送给实时调度模块进行分析和处理,必要时可以及时调整生产计划,最大限度地降低企业的损失。当在生产加工过程中出现设备运行故障,物料短缺,紧急订单插入和客户要求交货期提前等现象时,车间的生产作业必然发生变化,这就要依赖实时调度模块及时排除设备故障,对生产计划进行重新安排;⑤信息查询。各部门的人通过各自的权限可以查询自己想要的数据信息,比如生产车间可以生产的详细的信息。通过信息查询模块还可以详细了解生产故障的设备类型,故障原因和时间等信息。

5 结束语

本文将计算机仿真与RFID技术应用于传统离散制造业,对车间制造要素进行配置,能够解决传统离散制造车间物料混乱、效率低下、容易丢失等问题,实现了智能工厂的物料管理的透明化和实时化的同时实现了可视化并能发现问题予以改进。

参考文献

[1]W.B.LEE,H.C.W.LAU.Factory on demand:the shaping of an agile production network[J].International journal of agile management systems,2006,1(2):83-87.

2.基于拉动式生产的物料配送研究篇二

随着自动化和信息化技术在物流系统中的广泛应用,现代企业对生产物料配送的合理性、准确性、高效性和实时性的要求也越来越高。自动化立体仓库(AS/RS),AGV智能设备,条形码技术,RFID射频识别技术的应用大大提高了物料配送的效率和准确率,在此基础上,合理有效的配送算法的研究显得尤为重要。

1 拉动式物料配送

拉动式生产方式指生产系统中的物料流由实际需求拉动,其逻辑是:除非需要,否则就不生产[2]。

拉动式物料配送是根据生产节拍和需求拉动物料配送的。管理系统根据物料需求量,线边库存以及生成任务量,计算出站点所需物料的配送数量。工作人员针对所需物料进行分拣、装配和备料后,根据生产计划和物料配送数量运送物料到指定站点,补充生产。

2 配送模型

本文以某装配生产线为研究对象,涉及到采用不同配送模型的各类物料(如:特大件、大件、中件、小件、清洗件等)的配送。

生产线由不同的生产工位、配送站点和检测点组成。由于工厂布置、生产工艺等原因,不同生产线上的配送站点和工位的对应关系以及检测点和工位的对应关系是不确定的,可能是一对一,也可能是一对多的关系。本文所研究的配送模型是对任一配送站点来说的,所以具有通用性。

2.1 精确配送

精确配送一般针对大件或特大件,因为站点的空间有限,大件或特大件的体积比较大,不可能一次配送数量很多,所以一般按需求从库房到站点直接配送。

2.1.1 任一配送站点台份需求量的计算

公式中涉及到的一些变量如下:(单位:台)

N—当前站点台份需求量;

S—当前站点的安全台份;

∆C—当前站点到检测点的台份量;

Ci—当前站点台份;

C0—监测点台份;

当前站点的安全台份S是一个确定的值,当前站点到检测点的台份量∆C也可以近似为一个确定的值,所以可以把当前站点台份需求量N近似为一个确定的值。

2.1.2 任一配送站点需求分解

一般情况下企业按多计划生产,站点首先要按计划进行分解,然后再按生产节奏进行物料配送。

例1:

本例有3个生产计划,第3个生产计划为当前计划,计划台份数量10台份,其中已经生产8台份,后面还有4、5生产计划依次执行。台份需求量是10台份,根据生产计划对配送站点进行台份分解,台份需求量等于台份需求量按计划分解的和:10=2+5+3。所以计划4的分解为5台份,计划5的分解为3台份。

如果计划需要临时调整,假如计划4要取消,那么该站点台份需求量大于台份需求量按计划分解的和即:10>2+3。所以我们要继续对计划5进行分解,直到该站点的台份需求量等于台份需求量按计划分解的和即:10=2+8。如下图所示。

2.1.3 任一配送站点物料需求计算

公式中涉及到的一些变量如下:(单位:个)

Mi—前站点i物料需求数量;

λi—台份装配BOM中i物料对应的需求数量系数;

N—当前站点台份需求量;

n—当前站点的物料种类;

M—前站点的物料需求量;

台份需求量最终要根据装配BOM转换成物料需求量。M是一个相对确定的值。

2.1.4 任一配送站点的物料配送条件

M-T-L>0

公式中涉及到的一些变量如下:(单位:个)

M—当前站点的物料需求量;

T—当前站点已生成的任务量;

L—当前站点的线边库存量;

其中T和L也是当前站点所有物料的对应量的和。当前站点已生成的任务量指:在配送途中,没有形成线边库存的出库任务量。

2.1.5 任一配送站点的物料出库任务量计算

Q=M-T-L

Q—当前站点物料出库任务量;

随着生产的进行和线边库存的减少,管理系统周期扫描当前站点已经生成的任务量并计算站点的线边库存,当满足当前站点的物料配送条件时,系统就自动进行物料的出库和配送,形成新的出库任务和新的线边库存。

在装配生产中,由于线边容量有限,某些大件和清洗件需要实时补充,这种精确配送算法得到了很好的应用。但是对于中件,体积不是很大,配送站点有相对大的空间,不需要精确配送,只要满足生产线的连续生产和配送的基本条件即可,不必频繁进行配送,这就是和精确配送结合的一种配送方式,即:带有缓存区的精确配送。

2.2 带有缓存区的精确配送

带有缓存区的精确配送是指从库房到站点的直接配送过程中,加入一个备料的环节,即库房→备料区→站点,提前一段时间从库房→备料区备料,当有配送需求时,直接从备料区→站点配送一个订单或者一段时间的生产需求量即可。

任一配送站点的物料配送条件

M-T-L>0

任一配送站点的物料出库任务量计算

Q=M-T-L

公式中涉及到的一些变量如下:(单位:个)

Q—当前站点物料出库任务量;

R—当前站点物料实际出库任务量;

V—当前站点物料指定出库任务量;

当中件物料需要配送时,在满足精确配送的条件下,实际配送的量R会比按需求Q配送的物料数量大。

2.3 粗略配送

小件物料量多体积小,一般按照批量计划进行一次性或大量配送,满足较长时间段的生产需求,不受配送条件限制,这就是粗略配送。

与粗略配送相比,精确配送体现的是按需求配送,严格按照当前站点的配送条件进行配送,达到需求多少就配送多少的准确程度。

3 配送流程

本文根据精确配送的算法来设计配送流程。

其中检测点的数量、位置和配送设备的路径优化等问题都会影响到配送的效率和准确性。

4 结论

本文介绍了拉动式生产方式和物料配送,提出了不同类型物料的配送算法,不仅适合装配线的配送,也适合于其他生产线的物料配送,具有通用性。参考文献:

参考文献

[1]张晓萍,颜永年.现代生产物流及仿真[M].北京:清华大学出版社,2000.

[2]龚其国,赵晓波,王永县.JIT生产控制策略的研究现状与进展[J].系统工程学报,2001,16(6):456-464.

[3]范玉顺,曹军戒.复杂系统的面向对象建模、分析与设计[M].北京:清华大学出版社,2002.

[4]郑启忠,朱宏辉,张旭辉.面向作业的自动化仓库动态信息管理系统研究与实现[J].物流技术,2004,(01).

3.生产物流与物料管理篇三

生产物流一般都具有结构复杂、物流节奏快、物流路线复杂、信息量大、实时性要求高等特点。为了适应生产现代化和绿色制造的要求,生产物流系统除了包括仓储系统、搬运系统、配送计划与实施系统、物流信息系统和物流控制系统之外,还应包括逆向物流系统。其基本构成如图1所示。

现阶段,企业内部的生产物流通常存在以下问题:

1.企业无法对客户的需求和订单交期做出快速反应;

2.物料的基础包装没有得到改善,经常需要倒换包装,现场管理混乱;

3.物料库存管理不善,生产要料计划性差,导致需要的料找不到,到处又是积压的料,经常发生紧急要料;

4.供应商管理不善,采购提前期长;

5.物料处理与信息系统的互动性、结合性较差;

6.车间在制品存量居高不下;

7.退料,返修品,断点物料很难管理;

8.设备和人员负荷不均;

9.部门协作差,尤其是在多地点生产和经营或者零部件数量庞大时,部门间信息传递速度太慢,经常失真。不同的生产过程形成了不同的生产物流系统。要建立合理高效的生产物流系统,企业需要综合考虑生产工艺、生产类型、生产规模以及专业化与协作水平等因素。

生产物流系统中的物料管理模式

在生产物流中,物料会随着时间进程不断改变自己的实物形态和工位,不是处于加工、装配状态,就是处于储存、搬运和等待状态。就管理的方式而言,不同模式的生产物流系统下的物料管理的方式也有所不同。

1.TOC的物流管理模式

用TOC (Theory Of Constraint,即约束理论)哲理分析生产计划与控制的方法是一种称之为“鼓一缓冲器一绳子”的系统,简称TOC系统。在离散型制造情况下,运用TOC系统主要包括以下步骤:

①识别企业的真正“瓶颈”所在,是控制物流的关键;

②基于“瓶颈”,建立主生产计划;

③设置“缓冲器”并进行监控,以防止随机波动,使瓶颈资源不至于出现等待任务的情况;

④对生产物流进行平衡,使得进入非瓶颈资源的物料应被瓶颈资源的产出率所控制即“绳子”。对非瓶颈资源安排作业计划,要使之与瓶颈资源上的工序同步。

在该模式下,必须按照瓶颈工序的物流量来控制瓶颈工序前道工序的物料投放量,以保持在均衡的物料流动条件下进行生产。

2.JIT“拉动式”物流管理模式

在JIT (Just In Time,准时制)拉动式物流管理模式下,物料管理是从最终产品装配出发,由下游工序反向来拉动上游的生产和运输。每个车间和工序都是“顾客”,按当时的需要提出需求指令,前序车间和工序成为“供应商”,按“顾客”的需求指令进行生产和供应,没有需求就不能进行作业,通过需求的信息流逆向拉动物流。

“拉动式”物流系统的最大特点是市场供需关系的工序化。它以外部市场独立需求为源点,拉动相关物料需求的生产和供应。生产系统中的上下游、前后工序之间形成供应商——顾客关系,下游和后工序“顾客”需要什么,上游和前工序“供应商”就“准时”提供什么,物流过程精益化。该系统适用于重复性生产,更适合生产过程中低级需求的控制和计划。

3.ERP物流管理模式

根据ERP系统的运作原理,是由一个计划控制中心按ERP通过BOM计算物料需求计划,然后在物料需求计划的基础上,根据供应商采购原则以及各种物料生产阶段对应的提前期,确定原材料、零部件和产品的供应计划(包括运输计划)向相关车间或工序以及供应商发出生产和订货计划(看板)指令。其特点是:

①源头是生产计划;

②基础数据来源于准确的BOM以及采购供应计划;

③计划信息流同时指导并推动实物流的流转。按计划安排进行生产,把加工/外购的零部件送到后续车间和后工序,并将实际完成情况反馈到计划部门。

这是一种以计划性为主的“推进式”物流管理方式,但是由于各类因素的干扰,外部需求经常波动,内部运行也时常有异常发生,各类提前期的预测也不尽准确,造成“计划变化滞后”的情况,导致各车间、工序之间的物料数量和品种都难以衔接,交货期难以如期实现。为了解决这些矛盾,通常采用快速调整计划、设置安全库存、紧急送料等措施。

实际上,在生产物流中,企业必须结合自己产品和生产的特性,选择合适的管理方式。另外有些企业也常常综合以上几种形式的优缺点,采取混合策略,如ERP与JIT相结合的管理方式。

生产物料管理中的关键技术

1.包装单元化和标准化

包装的单元化和标准化是企业物流的基础工作,对于零部件的保护、后续的物流规划以及物流量的测定起到关键的作用。采用合理的单元化器具,能够减少无效劳动(如倒装,在加工过程中不落地),提高劳动效率,简化现场管理,减少安全隐患。

包装单元化、标准化的规划理念主要从宏观和微观两个层面上把握。从宏观上讲,要从供应链的角度设定所有物料的尺寸链。从托盘到周转箱、专用料架都要与这个尺寸链相配合。从微观上讲,要符合包装设计的基本要求,如兼顾保护零部件和节省空间的原则,选择合适的外包装材料、内部分隔材料等。同时,包装单元的装载数量要固定,以便于现场管理,简化现场人员的统计工作量。某些工厂对于包装和线旁工位器具的管理要求较高,这样就需要将包装物也纳入工艺日常管理中。如对于包装物的清理、清洗(清除油污、标签等)、修理、存放等。

2.现代物料搬运设备与技术

搬运系统,即搬运技术和装备的选择,一定程度上决定着生产物流系统的布局和运行方式,并对生产系统的运作效率、复杂程度、投资大小和经济效果影响很大。生产物流中重要的问题就是选择合适的搬运设备。这些设备应能适应被搬运物料的性质、重量、形状、尺寸及物流量。既要使设备的固定投资少,又要达到设定的搬运需求。

搬运方式有连续搬运、间歇搬运、往返搬运几种,从路径方向分为水平、倾斜、垂直或是二维方向。其他搬运要求有:合流分流、定位停止、高速搬运、积放等。同时还要考虑搬运的对象和环境,如成形、粉体、烘干环境和清洁环境等等。最后才确定搬运的方式、设备组合、规格数量。其中搬运的速度需求主要根据生产节拍来计算。

常见的搬运设备有:叉车、堆高机、自动堆垛机、自动导引小车(AGV)、自动化输送分拣系统(包括悬挂链、输送机、分拣机)、搬运与码垛机器人、上下料机器人等。

常见的搬运技术包括:

①物料识别技术:如射频标识技术、条形码技术等;

②物流自动化技术:如自动引导小车技术、搬运机器人技术等;

③自动控制技术:如集散控制系统,集中控制系统,现场总线技术,以太控制网络,人机交互技术等;

④物流集成化技术:信息化、机械化、自动化和智能化于一体化。

3.系统化布局

目前,物流系统布局的主要内容包括:企业内部车间部门的位置以及车间内部工序的布置,车间内成品区、半成品区、辅料区以及其他相关辅助设施的位置分配等。

合理的布置可以使物料或者是成品的搬运量最小。因为车间内的物流量是根据产品的工艺路线所决定的,各车间的位置、车间内部工序的位置以及相关辅助生产的位置确定以后,物料流动的路线基本上已经确定了。换句话说,物料是服从工艺的。

实施系统布局的基础是对企业生产的产品和产量进行分析和综合,这些数据来自详细的基础数据分析。所以在实施系统布局过程中,首先是调查研究、收集资料,其次是分析有关资料的相互关系,在详细调研的基础上设计方案,最后对若干方案进行选择并组织实施。近年来也出现了一些计算机辅助进行布局设计的技术。这种做法不但能大大改善和加速布局设计的进程,而且借助人机交互和计算机绘图技术等,可以迅速生成多种布局方案,以启发设计者的思路。

4.生产物流信息化

信息管理是现代生产物流管理的核心和基础。生产物流过程实际上是物料流动加信息流动的过程。无论是物料管理、状态监控还是作业管理都离不开物流信息。物流信息系统在生产物流中的功能主要是对物流信息进行搜集、传递、储存、加工和维护,具有预测、控制和辅助决策等功能。随着物流系统的发展,物流信息量会变得越来越大,物流信息技术更新的速度也越来越快,如果仍对信息采取传统的手工处理方式,则会造成一系列信息滞后、信息失真、信息不能共享等信息处理瓶颈,从而影响整个物流系统的效率。随着信息技术的不断进步,RFID技术,基于平台、数据挖掘与智能化的技术等也开始被应用于物流信息系统中。

5.在制品(WIP)控制

工厂中的库存一般分为以下几种形式(参见表1),在制品库存控制是其中的一个重点。

在制品库存控制具有以下作用:

①在保证企业生产、经营需求的前提下,使在制品库存量经常保持在合理的水平上;

②掌握在制品库存量动态,适时、适量地进行生产活动,避免超储或缺货;

③减少在制品库存空间占用,降低在制品库存总费用;

④控制在制品库存资金占用,加速资金周转。但是,在制品并不是越小越好,其数量太小,就不能满足生产量的要求。因此丰田公司通过看板的数量控制在制品的数量。一般看板数量的计算如下:

看板张数=D*L(1+a)

D:平均需求(以标准容器的数量表示)

L:生产节拍

a:安全系数

可使用仿真方法确定加工工段的生产节拍,进而给出每个加工工段所需的看板数量,以避免动态生产环境下的任务积压。