精益生產(chǎn)式裝配車間管理系統(tǒng)的研究

劉一帆，陶 澤，郝永平，曾鵬飛，劉淑娟

(1.沈陽理工大學 機械工程學院，遼寧 沈陽 110159；2.沈陽理工大學 CAD/CAM技術研究與開發(fā)中心，遼寧 沈陽 110159；3.蕪湖凱翼汽車有限公司，安徽 蕪湖 241006)

精益生產(chǎn)式裝配車間管理系統(tǒng)的研究

劉一帆1,2，陶 澤1，郝永平2，曾鵬飛1,2，劉淑娟3

(1.沈陽理工大學 機械工程學院，遼寧 沈陽 110159；2.沈陽理工大學 CAD/CAM技術研究與開發(fā)中心，遼寧 沈陽 110159；3.蕪湖凱翼汽車有限公司，安徽 蕪湖 241006)

針對當前制造業(yè)信息化建設的需求，結(jié)合精益生產(chǎn)的基本原理，建立了裝配式車間精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)模型，設計了系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)和各部門業(yè)務集成流程.應用實例表明 ，裝配車間管理系統(tǒng)為精益生產(chǎn)提供了可靠的技術支持，可促進物流與信息流的有效傳遞，填補傳統(tǒng)車間內(nèi)部信息傳遞間隙，提高車間生產(chǎn)裝配效率.

裝配車間；精益生產(chǎn)；管理系統(tǒng)；物流；信息流

裝配車間是包括加工與裝配的復雜車間，裝配是一種離散型生產(chǎn)過程.離散的加工物料在流水線上不斷改變形態(tài)和性能，多種離散的零部件最終被組裝成產(chǎn)品.裝配式車間生產(chǎn)的產(chǎn)品種類多，加工工藝多樣化，參與加工單位多，使得生產(chǎn)調(diào)度管理與作業(yè)計劃制定困難，生產(chǎn)過程中協(xié)作關系復雜，物料的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出頻繁.企業(yè)迫切需要一套面向裝配車間的管理系統(tǒng)，來有效管理車間生產(chǎn)活動，創(chuàng)建裝配生產(chǎn)連續(xù)流，實現(xiàn)生產(chǎn)資源的合理配置.

近年來，李寧等通過仿真，對裝配車間生產(chǎn)物流單方面進行優(yōu)化[1]；范金松等提出了基于遺傳算法的調(diào)度優(yōu)化方法，對裝配車間調(diào)度進行改進[2]；陳金亮、俞鵬超等的研究集中在機械加工車間方面，主要基于確定性常規(guī)信息環(huán)境，采用硬決策理論方法進行分析[3-5].這些研究大多數(shù)只對裝配生產(chǎn)過程中部分管理進行分析改進，沒有具體結(jié)合制造企業(yè)的管理模式(制造業(yè)管理尚且缺乏先進的管理理念和創(chuàng)造性的管理方法)，未考慮市場環(huán)境復雜多變對生產(chǎn)需求的影響.因此，將精益生產(chǎn)管理思想融入裝配車間管理系統(tǒng)，具有一定的現(xiàn)實意義.本文借助車間管理系統(tǒng)把精益生產(chǎn)應用到物料配送、設備管理、質(zhì)量管理、庫存管理、現(xiàn)場作業(yè)管理等業(yè)務流程中，試圖實現(xiàn)加工裝配生產(chǎn)的精益化，為裝配車間精益管理提供一種新的思路和方法.

1 精益生產(chǎn)管理模型

精益生產(chǎn)管理是一個比較大的管理理念，它是實現(xiàn)從精益制造向精益計劃、精益采購、精益銷售等精益生產(chǎn)整個供應鏈的擴展.在復雜的裝配車間生產(chǎn)環(huán)境下，實現(xiàn)人工的精益管理、零部件的精益裝配生產(chǎn)，對增加企業(yè)效益有重大意義.然而，在混流的生產(chǎn)環(huán)境下，完全的人工精益管理會增加人力和物力的消耗，很難做到生產(chǎn)過程的精益管理.因此，實現(xiàn)精益生產(chǎn)管理，必須借助信息化技術.裝配車間管理系統(tǒng)與精益生產(chǎn)針對的都是車間層面的管理.管理系統(tǒng)可以提供裝配生產(chǎn)過程的實時信息，為精益生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持，為車間的精益生產(chǎn)線改造提供指導.精益生產(chǎn)強調(diào)生產(chǎn)現(xiàn)場的重要性.所有的生產(chǎn)活動都是在車間內(nèi)完成的，裝配車間是混流的生產(chǎn)環(huán)境，信息錯綜復雜.因此，處理好車間內(nèi)部信息并且與上層管理系統(tǒng)進行信息交互尤為重要[6].

圖1所示為裝配車間精益生產(chǎn)流程.在生產(chǎn)過程中，采用拉式生產(chǎn)和推式生產(chǎn)相結(jié)合的生產(chǎn)組織形式，使生產(chǎn)過程中信息可視，裝配過程透明，信息傳遞快捷，有利于提高車間生產(chǎn)裝配效率.在看板拉動中，通過看板，下游向上游發(fā)出消耗的信息，拉動上一工位的裝配生產(chǎn)，用信息拉動物料的流動，看板有需求信號時上游才會加工，節(jié)省了車間的物力、人力，減少了車間在制品庫存.車間生產(chǎn)過程的關鍵點采用推式生產(chǎn)，有利于整合企業(yè)資源，實現(xiàn)生產(chǎn)能力平衡.

圖1 裝配車間精益生產(chǎn)流程

2 裝配車間精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)設計

2.1 精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能模塊設計

管理系統(tǒng)可劃分為系統(tǒng)管理模塊、質(zhì)量控制管理模塊、資源管理模塊、計劃與調(diào)度管理模塊、工藝管理模塊、報表管理模塊及綜合管理模塊.資源管理模塊主要對裝配涉及的工作人員、工藝過程所需工裝和設備、裝配對應物料資源進行管理.計劃與調(diào)度管理模塊主要對計劃劃分情況及調(diào)度信息進行管理.工藝管理模塊對產(chǎn)品整個裝配過程涉及的工藝文件進行管理.報表管理模塊對產(chǎn)品生產(chǎn)過程的日月報及配套信息進行管理.綜合管理模塊管理與產(chǎn)品生產(chǎn)不直接相關的信息.

2.2 精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能關系設計

面向裝配車間的精益生產(chǎn)過程涉及調(diào)度管理、物料管理、質(zhì)量管理、人員管理、工具設備管理等方面.各個管理部門各司其職，相互聯(lián)系.在管理過程中，借助精益生產(chǎn)的看板管理、安燈管理等可視化工具，可建立精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能關系圖(圖2).

(1)車間物料配送管理.物料是車間基本的加工對象，通過物料安燈拉動物料，保證車間物料的及時供應；通過物料看板顯示相應的缺料工位和物料信息.

(2)質(zhì)量控制管理.質(zhì)量控制管理主要是加工之前和加工過程中對質(zhì)量的把控，通過安燈系統(tǒng)反饋加工裝配過程的異?，F(xiàn)象，對質(zhì)量進行監(jiān)控；通過看板系統(tǒng)顯示質(zhì)量問題出現(xiàn)的工位，進行質(zhì)量追溯并處理問題，防止不合格產(chǎn)品流入下道工序.

(3)車間調(diào)度管理.根據(jù)預測和訂單制定的主生產(chǎn)計劃，通過看板管理和推拉結(jié)合的生產(chǎn)方式，對物料、人員、設備等進行合理的安排調(diào)度.

(4)工藝設計管理.對產(chǎn)品的加工標準、結(jié)構(gòu)BOM、加工工藝等進行制定和管理.對加工路線優(yōu)化設計，減少BOM層級，為車間的生產(chǎn)裝配提供工藝技術信息支持.

(5)車間報表管理.根據(jù)計劃信息制定報表，根據(jù)質(zhì)量完成信息的數(shù)據(jù)反饋，修改報表.對產(chǎn)品裝配生產(chǎn)質(zhì)量信息及時分析的基礎上，修改加工生產(chǎn)報表，及時調(diào)整車間內(nèi)部不合理的生產(chǎn)狀況.

(6)車間設備管理.當車間設備出現(xiàn)故障，安燈系統(tǒng)亮燈提示時，減緩設備運行速度，就地維修，必要時停止車間作業(yè).同時，看板會出現(xiàn)設備故障的工位，以便及時處理問題，提高車間生產(chǎn)裝配效率.

圖2 精益生產(chǎn)管理系統(tǒng)功能關系圖

2.3 車間信息流與物流集成設計

在車間管理系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息流與物流的集成(圖3)，進行生產(chǎn)流程的實時分析，有利于發(fā)現(xiàn)車間生產(chǎn)過程中存在的問題，進而對車間生產(chǎn)流程進行改善，減少物力和人力浪費，實現(xiàn)企業(yè)的精益生產(chǎn).

圖3 各部門業(yè)務集成流程

生產(chǎn)部制定生產(chǎn)計劃，把生產(chǎn)計劃信息傳送給裝配車間.裝配車間根據(jù)計劃和實際生產(chǎn)情況以滾動形式制定周計劃，每周一次，將物料需求量信息發(fā)送到采購部.采購部根據(jù)庫存量和裝配車間的零件需求計劃制定外購計劃，實現(xiàn)需求拉動，減少庫存.質(zhì)量部根據(jù)技術部給定的工藝、圖紙等制定質(zhì)量標準.檢驗部根據(jù)質(zhì)量標準生成生產(chǎn)報表，反饋至生產(chǎn)部，同時把裝配車間異常信息反饋到生產(chǎn)部.

3 系統(tǒng)應用實例

對裝配車間精益生產(chǎn)的研究分析和管理系統(tǒng)的設計可知，不同角色的人員登錄系統(tǒng)后，可根據(jù)各自業(yè)務職責來處理相應的信息.車間生產(chǎn)主管登錄管理系統(tǒng)，對車間出現(xiàn)的生產(chǎn)異常進行監(jiān)控，若出現(xiàn)生產(chǎn)信息異常(圖4)，就把異常的信息傳輸給設備維修人員，同時在生產(chǎn)車間內(nèi)以看板的形式對設備異常信息進行內(nèi)容描述，以便及時處理故障，提高車間作業(yè)效率.產(chǎn)品檢驗部門技術人員將車間產(chǎn)品加工過程中出現(xiàn)的零件報廢數(shù)量統(tǒng)計情況以及廢品原因分析錄入管理系統(tǒng)，根據(jù)不合格原因?qū)Ξa(chǎn)品進行返修或報廢(圖5)；在車間每天加工生產(chǎn)結(jié)束后，對合格率不達標的批次進行登記(圖6)，分析總結(jié)，以便對車間裝配生產(chǎn)線進行改善優(yōu)化，提高產(chǎn)品合格率.

圖5 廢料通知單管理

圖6 產(chǎn)品生產(chǎn)不達標情況登記界面

4 結(jié)束語

通過理論分析與系統(tǒng)建模，借助裝配車間管理系統(tǒng)平臺，結(jié)合精益生產(chǎn)思想，對裝配車間管理系統(tǒng)進行了分析設計.將生產(chǎn)過程中物流與信息流集成，促進了車間信息與物料的有效傳遞，提高了生產(chǎn)效率.車間管理系統(tǒng)信息交互的實現(xiàn)，促進了裝配車間精益生產(chǎn).

[1] 李 寧,錢小燕.基于ED的裝配車間生產(chǎn)物流分析及優(yōu)化[J].組合機床與自動化加工技術,2014,56(4):154-156.

[2] 范金松,嚴洪森，周久海，等.基于遺傳算法的某航空發(fā)動機裝配車間優(yōu)化調(diào)度[J].計算機技術與發(fā)展,2012,22(9):205-209.

[3] 陳金亮，何衛(wèi)平，董 蓉，等.支持快速擴散制造的制造執(zhí)行系統(tǒng)研究[J].計算機工程與應用,2007,44(18):207-210.

[4] 俞鵬超, 楊建軍.工作流在MES中的設計與實現(xiàn)[J].兵工自動化,2005,24(3):34-36.

[5] RAO Yunqing, LIU Shiping, LI Shuxia, et al.Research on agile manufacturing execution system in shopfloor[J].China Mechanical Engineering,2002,13(8):654-656.

[6] 張 星,曾鵬飛，郝永平，等.面向離散型制造業(yè)精益生產(chǎn)管理集成化系統(tǒng)研究[J].制造業(yè)自動化,2015,37(9):18-21.

Assembly Shop Management System Base on Lean Production

LIU Yi-fan1,2，TAO Ze1，HAO Yong-ping2，ZENG Peng-fei1,2，LIU Shu-juan3

(1. School of Mechanical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China；2.R&D Center of CAD/CAM Technology, Shenyang Ligong University,Shenyang 110159, China；3.Wuhu Kaiyi Automobile Co., Ltd，Wuhu 241006, China)

To meet the requirements of the informational construction of current manufacturing industry, the model of prefabricated plant lean production management system is set up, the function structure of the system is designed and the flow chart of business integration about each department is established combined with the basic principle of lean production. The assembly shop management system provides a reliable technical support for lean production which promotes the transfer of logistics and information flow, fills internal information transmission clearance of the traditional workshop and improves the efficiency of assembly workshop production.

assembly shop; lean production; management system; logistics; information flow

2016-06-14

國家863計劃資助項目(2014AA041603)

劉一帆(1989-)，男，山東濰坊人，碩士研究生，研究方向為數(shù)字化與網(wǎng)絡化設計制造技術.

1006-3269(2016)04-0001-04

TH186

A

10.3969/j.issn.1006-3269.2016.04.001