王 士 琪, 王 雅 君, 王 德 權(quán)

( 大連工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院, 遼寧 大連 116034 )

看板管理在變速器生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王 士 琪, 王 雅 君, 王 德 權(quán)

( 大連工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院, 遼寧 大連 116034 )

針對(duì)汽車變速器生產(chǎn)線存在的故障信息反饋慢、追蹤信息不及時(shí)等問(wèn)題，從看板管理的概念出發(fā)，結(jié)合變速器生產(chǎn)線實(shí)際需求，提出基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的看板管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，介紹了對(duì)產(chǎn)量看板模塊工位效率及安東看板模塊的設(shè)計(jì)和分析，實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證了該方案能夠提高故障的響應(yīng)速度，有效地實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)作業(yè)執(zhí)行情況的可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

看板管理；變速器生產(chǎn)線；模塊化；LED電子看板

0 引 言

變速器生產(chǎn)線節(jié)拍和流程化生產(chǎn)模式?jīng)Q定了看板管理在企業(yè)中的地位?？窗骞芾硗ㄟ^(guò)改善企業(yè)管理模式來(lái)提高生產(chǎn)線運(yùn)作效率，作為企業(yè)相應(yīng)部門與生產(chǎn)線信息傳遞的載體，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線與企業(yè)部門間的密切配合[1-2]。企業(yè)注重質(zhì)量和效率，一方面，企業(yè)需要了解工位實(shí)際工作情況，以便及時(shí)規(guī)劃、完善生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度；另一方面，看板管理掌握設(shè)備層的動(dòng)態(tài)狀況，為設(shè)備管理、庫(kù)存管理、質(zhì)量管理的密切配合提供良好的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的快速響應(yīng)?？窗骞芾韺⑸a(chǎn)線暴露的問(wèn)題以看板形式顯示，系統(tǒng)將生產(chǎn)反饋信息實(shí)時(shí)傳遞到企業(yè)相應(yīng)部門，便于做出及時(shí)處理，同時(shí)利用新型計(jì)算模式來(lái)提高工位及生產(chǎn)線生產(chǎn)效率，從而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程工序起到控制作用?？梢?jiàn)，看板管理的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用使得生產(chǎn)狀況得到了良好的改善[3-4]。

企業(yè)自身需求不同，生產(chǎn)模式自然不同，因此，看板管理系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到應(yīng)用存在明顯差異。作者結(jié)合汽車變速箱生產(chǎn)線實(shí)踐的特點(diǎn)與相應(yīng)的業(yè)務(wù)需求，從系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)需求和故障反饋等方面提出了應(yīng)用于變速箱生產(chǎn)線的電子看板管理系統(tǒng)，為企業(yè)生產(chǎn)、故障等有效信息的反饋提供了良好的技術(shù)解決方案[5]。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

看板管理系統(tǒng)架構(gòu)采用了分布式的架構(gòu)模式，充分利用分布式軟件架構(gòu)的高內(nèi)聚，低耦合特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)資源的協(xié)調(diào)運(yùn)作(資源是分配)，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)架構(gòu)能夠很好地保證變速箱生產(chǎn)線的穩(wěn)定性，各個(gè)系統(tǒng)之間各司其職，分工明確，具有很強(qiáng)的獨(dú)立性[6]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

針對(duì)客戶不同業(yè)務(wù)需求，采用配置型看板管理模式，基于模塊化設(shè)計(jì)思想，將系統(tǒng)分為產(chǎn)量看板、訂單看板、在制品進(jìn)程看板、安東看板、公告欄看板、人員信息看板、SPC質(zhì)量控制分析看板等功能模塊。系統(tǒng)模塊框架設(shè)計(jì)如圖2所示。

(1)產(chǎn)量看板模塊。產(chǎn)量看板模塊主要包括月計(jì)劃產(chǎn)量、月實(shí)際產(chǎn)量、日計(jì)劃產(chǎn)量、日實(shí)際產(chǎn)量、班產(chǎn)量、SSAR、STAR等信息，實(shí)時(shí)反映當(dāng)前變速器產(chǎn)量狀況。

(2)訂單看板模塊。計(jì)劃物流下達(dá)派工訂單后，訂單看板實(shí)時(shí)接收任務(wù)指令，對(duì)生產(chǎn)線訂單信息進(jìn)行整合[7]。

(3)在制品進(jìn)程看板模塊。在制品進(jìn)程模塊對(duì)變速器流轉(zhuǎn)以及生產(chǎn)訂單進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)控，該模塊記錄了變速器當(dāng)前位置、生產(chǎn)節(jié)拍，系統(tǒng)根據(jù)流轉(zhuǎn)日志對(duì)變速器交庫(kù)時(shí)間進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)[8]。

(4)安東看板模塊。該模塊包括設(shè)備看板、物料看板、質(zhì)量看板三大模塊[9]。設(shè)備看板利用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，設(shè)備看板采集和存儲(chǔ)變速器生產(chǎn)線有關(guān)設(shè)備狀況、生產(chǎn)現(xiàn)狀等多方面信息，并將相關(guān)信息顯示到LED看板，現(xiàn)場(chǎng)裝配人員、現(xiàn)場(chǎng)管理人員可以快速了解作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作運(yùn)轉(zhuǎn)情況，以便及時(shí)解決生產(chǎn)中的問(wèn)題；物料看板分為呼叫和響應(yīng)，物料看板通過(guò)觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)工位看板管理系統(tǒng)提供的物料請(qǐng)求按鈕，將物料請(qǐng)求反饋到現(xiàn)場(chǎng)LED電子看板以及倉(cāng)庫(kù)LED電子看板，物料看板實(shí)時(shí)記錄每一次物料請(qǐng)求發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)以及請(qǐng)求的響應(yīng)情況等信息，現(xiàn)場(chǎng)人員對(duì)呼叫信息進(jìn)行分析處理，從而有效地改善了生產(chǎn)和管理情況，物料看板減少庫(kù)存的同時(shí)，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了“拉動(dòng)式”生產(chǎn)；質(zhì)量看板模塊真正將“不制造缺陷、不傳遞缺陷、不接受缺陷”的精益生產(chǎn)理念應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。

圖2 看板管理系統(tǒng)

捕食線蟲(chóng)真菌是一種既可以營(yíng)腐生生活，也可以以營(yíng)養(yǎng)菌絲特化形成捕食器官捕食線蟲(chóng)的真菌類群，具備較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力〔8〕。有關(guān)捕食線蟲(chóng)真菌的分離、純化技術(shù)和鑒定方法已很成熟。綜合以上特點(diǎn)，捕食線蟲(chóng)真菌是作為微生物多樣性分布格局研究的理想對(duì)象。

(5)SPC質(zhì)量控制分析看板模塊。操作人員根據(jù)分析側(cè)重點(diǎn)的不同，選擇分析類型。 SPC質(zhì)量控制分析看板模塊對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線分析，如分析品質(zhì)問(wèn)題異常的情況，管理人員通過(guò)曲線波動(dòng)情況做出及時(shí)處理，進(jìn)而保證產(chǎn)品質(zhì)量[10]。

(6)人員信息看板模塊。該模塊記錄生產(chǎn)線裝配人員實(shí)際裝配情況，將人員、產(chǎn)量、生產(chǎn)信息進(jìn)行整合，模塊包括工位人員信息、當(dāng)前生產(chǎn)線出勤人數(shù)、人員裝配合格率等信息。

(7)公告欄看板模塊。此模塊顯示公司下達(dá)的重要文件、生產(chǎn)變動(dòng)、緊急通知等信息。

2 技術(shù)基礎(chǔ)

在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，主要應(yīng)用SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)、Microsoft Visual Studio 2010開(kāi)發(fā)環(huán)境中的 .NET技術(shù)、SPC統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(Statistical Process Control)及WebSocket技術(shù)。系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)采用面向?qū)ο蟮能浖_(kāi)發(fā)思想。通過(guò)Socket與WebSocket技術(shù)建立了窗體客戶端程序與網(wǎng)頁(yè)間的可靠連接，從而保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定與快捷。

SQL Server 2008引入了Microsoft Windows的 .NET Framework 的公共語(yǔ)言運(yùn)行庫(kù) (CLR) Common Language Runtime組件的集成。可以用任何支持的 .NET Framework的語(yǔ)言創(chuàng)建存儲(chǔ)過(guò)程、觸發(fā)器、用戶定義的類型、用戶定義的函數(shù)和用戶定義的聚合函數(shù)[11]。

HTML5技術(shù)中的WebSocket協(xié)議的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)了瀏覽器與窗體客戶端程序之間的雙向互動(dòng)，有效的保證信息傳輸。采用WebSocket protocol 通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)Web應(yīng)用不需要每次都發(fā)起HTTP請(qǐng)求來(lái)建立與服務(wù)端的連接，而是僅在第一次請(qǐng)求連接后就建立起TCP Socket連接，從而基本做到通信的時(shí)時(shí)響應(yīng)，提高了通信效率[12]。HTML5 WebSocket在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了與TCP Socket如下幾點(diǎn)相同的功能。

3 系統(tǒng)模塊流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)著重對(duì)產(chǎn)量看板、安東看板模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析。該模塊的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)在提高了生產(chǎn)效率的同時(shí)保證產(chǎn)品的質(zhì)量，通過(guò)對(duì)故障信息的可視化管理，確保故障的準(zhǔn)確快速處理。

3.1 產(chǎn)量看板模塊工位效率分析

看板管理引入用于分析變速箱生產(chǎn)線生產(chǎn)效率的全新概念：SSAR和STAR。新的分析模式完善了變速器生產(chǎn)線精準(zhǔn)效率分析體系，為評(píng)判生產(chǎn)線效率提供一項(xiàng)新的指標(biāo)。

SSAR：日合格變速器總臺(tái)數(shù)與日生產(chǎn)總數(shù)之比。合格定義:按照計(jì)劃順序生產(chǎn)，不區(qū)分制度時(shí)間，即使在制定時(shí)間外完成裝配，只要按照順序完成，即為合格。

STAR：日合格變速器總臺(tái)數(shù)與計(jì)劃總臺(tái)數(shù)之比。合格定義:相對(duì)計(jì)劃設(shè)定時(shí)刻，在±1 h內(nèi)完成裝配下線，即為合格。SSAR和STAR的計(jì)算公式：

SSAR=(A/B)×100%

STAR=(C/D)×100%

式中：A為日合格變速器總臺(tái)數(shù)(當(dāng)日按照上線順序在下線工位通過(guò)的總臺(tái)數(shù))；B為日生產(chǎn)變速器總臺(tái)數(shù)；C為日合格變速器總臺(tái)數(shù)(計(jì)劃時(shí)間±1 h 內(nèi)下線工位通過(guò)的總臺(tái)數(shù))；D為日計(jì)劃總臺(tái)數(shù)。

實(shí)際應(yīng)用效果：變速器生產(chǎn)線日計(jì)劃生產(chǎn)200臺(tái)變速器，計(jì)劃下午4點(diǎn)完成，生產(chǎn)過(guò)程中變速器總成生產(chǎn)順序未發(fā)生變化，在下午5點(diǎn)時(shí)已完成180臺(tái)，剩余20臺(tái)在0.5 h后完成，計(jì)算可得SSAR為100%，STAR為90%。

3.2 安東看板模塊分析與設(shè)計(jì)

安東看板模塊是看板管理系統(tǒng)的重要組成部分，主要用來(lái)收集與統(tǒng)計(jì)裝配線信息，便于控制生產(chǎn)節(jié)拍，故障發(fā)生時(shí)將故障信息及時(shí)反饋到相關(guān)生產(chǎn)部門(生產(chǎn)科、設(shè)備科、質(zhì)量科等)，方便相關(guān)人員做出處理，從而最大限度降低故障發(fā)生率，提高產(chǎn)品合格率，完善企業(yè)生產(chǎn)體系。

變速箱生產(chǎn)線物料出現(xiàn)缺料、錯(cuò)料、不合格物料時(shí)，工作人員點(diǎn)擊看板管理界面對(duì)應(yīng)物料呼叫按鈕，人為對(duì)工位物料故障進(jìn)行呼叫處理。系統(tǒng)將故障信息實(shí)時(shí)存儲(chǔ)及顯示(顯示到現(xiàn)場(chǎng)、倉(cāng)儲(chǔ)LED)；倉(cāng)儲(chǔ)物流按照需求進(jìn)行揀料、配送，物料送達(dá)后工作人員進(jìn)行物料呼叫復(fù)位，LED隨之更新；看板系統(tǒng)與質(zhì)檢部門協(xié)定質(zhì)量缺陷類型，裝配出現(xiàn)問(wèn)題后操作人員進(jìn)行呼叫，系統(tǒng)將呼叫信息進(jìn)行存儲(chǔ)及顯示(LED或外部設(shè)備)，故障排除后人工復(fù)位確認(rèn)，LED同時(shí)更新；看板管理系統(tǒng)為設(shè)備看板與PLC之間故障信息的傳遞提供接口，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)利用OPC技術(shù)采集PLC信號(hào)[13]，設(shè)備安東在保障故障存儲(chǔ)的同時(shí)，有效地縮短了故障處理時(shí)間，安東看板流程如圖3所示。

圖3 安東看板流程圖

4 系統(tǒng)的應(yīng)用

看板管理在變速生產(chǎn)線的應(yīng)用使企業(yè)實(shí)時(shí)了解變速箱生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)狀況，產(chǎn)量看板和安東看板兩大模塊保證故障的快速處理，提高產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)提供了良好的關(guān)于如何提高生產(chǎn)效率、快速處理生產(chǎn)故障的解決方案。

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Design and application of spectacular management in transmission production line

WANG Shiqi, WANG Yajun, WANG Dequan

( School of Mechanical Engineering and Automation, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China )

Based on the concept of Kanban management and the actual demand of transmission line, a design of Kanban management system based on internet of things was put forward to solve the problems of the production line for automobile transmission including the slow feedback of fault information, delay of the tracking information and so on. The design and analysis of the production efficiency and Kanban module station of Andon were introduced, and the actual application result showed that the scheme could improve the response speed of the fault, which could realize the visualization of dynamic monitoring of the implementation of production operations effectively.

Kanban management; transmission lines; modular; LED electronic billboards

2015-11-13.

王士琪(1989-)，男，碩士研究生；通信作者：王雅君(1974-)，女，講師.

TP274

A

1674-1404(2017)04-0309-04

王士琪,王雅君,王德權(quán).看板管理在變速器生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2017,36(4):309-312.

WANG Shiqi, WANG Yajun, WANG Dequan. Design and application of spectacular management in transmission production line[J]. Journal of Dalian Polytechnic University, 2017, 36(4): 309-312.