加工作業(yè)工單的托盤集配方法初探

劉加強(qiáng) 趙子龍 鄭瓊生

摘? ? 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物流配送變得愈加重要.原有的工廠車間配送流程作業(yè)效率低下，運(yùn)營成本較高，需要利用數(shù)字化生產(chǎn)智能物流管理技術(shù)來改變這一現(xiàn)狀。本文結(jié)合船舶產(chǎn)業(yè)工業(yè)車間生產(chǎn)物流的現(xiàn)狀，打造車間物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字化智能環(huán)境，提供車間信息采集、生產(chǎn)物流智能管理的一體化集成應(yīng)用，實現(xiàn)船廠數(shù)字化生產(chǎn)物流智能管理。

關(guān)鍵詞：船舶產(chǎn)業(yè); 物聯(lián)網(wǎng);智能物流;托盤;編碼

中圖分類號：TH.39? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： With the development of economy， logistics distribution has become more and more important. The original factory workshop distribution process has low efficiency and high operating cost.Therefore， the digital production intelligent logistics management technology is needed to change this situation. In this paper， combined with the status quo of shipbuilding industry workshop production logistics， the digital smart IOT workshop environment is built， the integrated application of information collection and production logistics intelligent management realizes the intelligent management of shipyard digital production logistics.

Key words： Shipbuilding Industry; IOT; Intelligent logistics; Pallet; Code

1? ? ?前言

船舶制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，我國在世界船舶市場所占的比重越來越大。然而目前市場優(yōu)質(zhì)訂單仍集中在少數(shù)幾家歐、日、韓船廠，雖然我國是造船大國，但還不是造船強(qiáng)國。中國要成為世界造船強(qiáng)國，面臨的最大問題就是如何提高造船生產(chǎn)效率，降低造船生產(chǎn)成本。如何提高企業(yè)管理水平及核心競爭力等是目前迫切需要解決的問題，通往造船強(qiáng)國的路徑就是落實現(xiàn)代造船模式。

托盤管理是現(xiàn)代造船模式的重要內(nèi)容之一。上世紀(jì)九十年代初，我國造船企業(yè)引進(jìn)托盤管理的概念，其后在各船廠進(jìn)行實踐，用于優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度。托盤管理是以托盤為單位進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計、組織生產(chǎn)、物資采購和配套、工程進(jìn)度安排，以致生產(chǎn)成本也可以以托盤為單位進(jìn)行核算的一種科學(xué)的生產(chǎn)管理方法，是現(xiàn)代造船模式中舾裝工程建造的主要管理和組織方法。本文基于信息化技術(shù)的應(yīng)用，在借鑒舾裝托盤管理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新地建立殼裝托盤管理體系，通過殼裝邏輯托盤和殼裝物理托盤實現(xiàn)殼裝托盤化管理，在船體分段方面使用托盤管理來滿足計劃的精細(xì)化要求和進(jìn)度控制的優(yōu)化研究。

2? ? ?現(xiàn)有托盤配送流程

2.1? ?船體結(jié)構(gòu)組立類型

船體建造可以分解為零件加工、部件裝焊（小組立）、組件裝焊（中組立）、分段裝焊（大組立）、總段總組（總組立）、船體合攏六個典型制造級[1]，其層級關(guān)系如圖1所示。

本文主要考慮從零件加工到中組立這三個典型制造級，聚集具有相似工藝過程的零件、部件、組件，形成批量，憑借現(xiàn)代化的制造技術(shù)，組建既具有柔性又具有高效率的流水生產(chǎn)線或虛擬成組工藝流程，以適應(yīng)各種船舶的中間產(chǎn)品的分道生產(chǎn)。而串聯(lián)起各個中間產(chǎn)品主要就是依靠材料托盤，因此托盤的合理設(shè)計和運(yùn)作流程將會對典型制造級產(chǎn)生明顯的影響。

2.2? ? 分道生產(chǎn)及托盤管理方式

小組立作業(yè)，可分為拼板、T型材、桁材或肋板等分道生產(chǎn);中組立可以按照壁板、平面組件、曲面組件等分道生產(chǎn)，各分道工序采用虛擬流水線作業(yè)的方式，形成中間產(chǎn)品，流入下道工序。

為保證分道制作的順利進(jìn)行，需要在下料階段就對零件進(jìn)行分流。鑒于廠區(qū)的實際情況，采用將零件按照流向編碼進(jìn)行分類入托的方式，所有零件按照托盤管理。

（1）托盤分類

將托盤按照分道類型進(jìn)行分類，可分為拼板零件托盤、T型零件托盤等，同一托盤內(nèi)原則上只存在同一分段且同一流向的零件，所有零件全部入托盤。

（2）托盤配送的方法

① 制定每道工序的日程工作計劃;

② 下料階段完成后，將產(chǎn)生的加工件托盤配送至待加工件工位，將其他托盤按照流向進(jìn)行區(qū)分配送至托盤待放區(qū);

③ 加工階段完成后，將產(chǎn)生的加工件托盤配送至托盤待放區(qū);

④ 小組立開始前，向理料員提出材料需求計劃，由理料員確認(rèn)上道工序的完成情況及材料所在的托盤位置，從待放區(qū)將所需的托盤配送到小組立工位;

⑤ 小組立完成的流入中組的零件入托后，配送至中組立工位，其他零件按照分類入托送至大組立待放區(qū)。

3? ? ?物流配送存在的主要問題

目前主要依靠人工的方法進(jìn)行托盤的配送及管理工作，上下道的托盤流轉(zhuǎn)沒有推拉式的反饋作用，物流銜接不緊湊，需要配置的緩沖區(qū)域和時間都較多，導(dǎo)致占用較多的中轉(zhuǎn)場地。

物流配送環(huán)節(jié)存在的主要問題為：（1））后道需要的零件不能及時送達(dá);（2）送達(dá)的托盤包含多個組立階段甚至多個分段的零件，需要二次理料;（3）零件托盤送達(dá)地點錯誤。這一現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是由于缺失零件在托盤形成、配送信息指導(dǎo)環(huán)節(jié)的有效方法。

通過實地調(diào)研，存在問題的主要原因在于各切割跨間的工作基本按船體結(jié)構(gòu)區(qū)域進(jìn)行劃分，沒有結(jié)合組立類型、零件特點、工藝要求等進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)致的劃分，導(dǎo)致同一跨間生產(chǎn)出的零件種類繁多、理料工作困難;同時，存在部分零件后道暫時無需求，需要場地存放，造成積壓嚴(yán)重。

4? ? ?殼裝托盤化管理的信息化

分道生產(chǎn)及托盤化，只有利用設(shè)計軟件系統(tǒng)的相應(yīng)功能，結(jié)合編碼體系并在設(shè)計環(huán)節(jié)加以體現(xiàn)，其進(jìn)行專業(yè)化分工、提高效率、組織準(zhǔn)時均衡生產(chǎn)的目的才能夠通過設(shè)計和建造過程中的信息流轉(zhuǎn)、管理和實施得到實現(xiàn)。

分道生產(chǎn)及托盤化，作為一種既定環(huán)境和要求下按一定原理得出的方法和理論，需借助一定的信息載體和傳遞方法在零件流轉(zhuǎn)過程中得到完整的體現(xiàn)和實施。通過在設(shè)計環(huán)節(jié)定義好零件加工類型編碼和組立類型編碼，通過船體標(biāo)準(zhǔn)化初始模塊中設(shè)置的零件類型編碼、零件命名規(guī)則等，可以在SPD軟件相關(guān)數(shù)據(jù)庫和輸出文件中形成符合一定規(guī)則的零件命名信息和加工信息等，為分道生產(chǎn)和托盤劃分提供重要依據(jù)。

5? ? 加工作業(yè)工單托盤集配方法

5.1? ?加工作業(yè)工作包托盤劃分

物料托盤以對應(yīng)的工作包為單位進(jìn)行組織配送，船體加工作業(yè)階段分為預(yù)處理、下料、加工、小組立、中組立工序，每個工序工作包的分解規(guī)則不同，如圖2所示。

（1）預(yù)處理

預(yù)處理以套料冊下料包開始時間為后墻，一個套料冊生成一個預(yù)處理工作包。

預(yù)處理階段，托盤劃分規(guī)則為：套料冊-工序。如：101HC411CC-HC1，其中101HC411CC是套料冊編碼，HC1是工序編碼，表示預(yù)處理;

（2）下料

下料以套料冊中最早加工或者小組立的零件作為后墻，一個套料冊生成一個下料工作包。輸入托盤為套料冊的原料、輸出托盤為套料冊對應(yīng)的零件;下料完成后按加工碼入托，沒有加工碼的按流向碼組托。

下料階段，托盤劃分規(guī)則為：套料冊-工序。如：101HC411CC-HC3，其中101HC411CC是套料冊編碼;HC3是工序編碼，表示下料;

（3）加工

① 部件下零件加工，以部件的工作包開始時間作為后墻，將加工碼相同的零件劃分在同一個加工工作包，輸入托盤為部件下的組件，輸出托盤為該部件;

② 組件下零件加工，以組件的工作包開始時間作為后墻，將加工碼相同的零件劃分在同一個加工工作包，輸入托盤為該套料冊中加工碼相同的零件，輸出托盤零件與輸入托盤相同;

③ 零散零件加工，以分段作業(yè)區(qū)劃分的托盤需求時間作為后墻，將加工碼相同的零件劃分在同一個加工工作包，托盤為零散零件;

④ 加工階段，托盤劃分規(guī)則為：分段-工藝-加工碼。如：101-HC4-K，其中101是分段編碼，HC4工序編碼，表示加工;K是加工碼，表示折角加工。

（4）小組立

① 組件下部件小組立，以組件的工作包開始時間作為后墻，將子層級零件流向碼相同的部件分在同一個小組立工作包并作為輸出，部件的子層級零件作為輸入;

② 零散部件小組立，以分段作業(yè)區(qū)劃分的托盤需求時間作為后墻，將托盤里子層級零件流向碼相同的零散部件分在同一個小組立工作包并作為輸出，零散部件的子層級零件作為輸入。

小組階段，托盤劃分規(guī)則為：分段-材料托盤-子層級流向碼-工藝。如：101-GP1-C1-HA2，其中101是分段編碼;GP1是材料托盤編碼，表示底部外板散件托盤;C1是子層級流向碼，表示部件工位;HA2是工序編碼，表示小組立。

（5）中組立

以分段作業(yè)區(qū)劃分的托盤需求時間作為后墻，將托盤里子層級（部件或者零件）流向碼相同的組件分在同一個中組立工作包并作為輸出，組件的子層級作為輸入。

小組階段，托盤劃分規(guī)則同小組立。

按照上述工作包劃分，可以精確的按照需求來拉動計劃，使計劃時間比較精準(zhǔn)。但在實際生產(chǎn)過程中，可能會出現(xiàn)某個工作包特別小的情況，比如可能導(dǎo)致一個工作包只有一個零件的情況。針對這種情況，可以將工作包合并和拆分，對流向碼或者加工碼相同、工序相同的工作包合并成一個大的工作包，或?qū)⒁粋€大的工作包拆分成幾個小工作包。

5.2? ?加工作業(yè)工單托盤劃分

派工單來源于工作包，由于工作包根據(jù)加工碼、流向碼、組件、部件編制等，其粒度已經(jīng)夠細(xì)，班組長只需根據(jù)班組人員負(fù)荷、工種進(jìn)行拆分或直接轉(zhuǎn)換即可，其工單的輸入、輸出物料很容易手工調(diào)整，即可生成工單和對應(yīng)的輸入輸出托盤。

6? ? ?實現(xiàn)托盤管理的要求

（1）把好生產(chǎn)設(shè)計這一關(guān)。設(shè)計作為實施托盤管理的源頭和基礎(chǔ)，設(shè)計交付的零件管理表表達(dá)作業(yè)對象及施工內(nèi)容、加工裝配順序、工藝路線、加工量、工時定額等，對托盤的生成起決定性的作用;

（2）成立集配班組。集配班組是托盤管理的組織、協(xié)調(diào)和實施機(jī)構(gòu)，是托盤管理的中心環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)中間產(chǎn)品制作、集配、安裝統(tǒng)一管理的組織者、協(xié)調(diào)者;

（3）開發(fā)或引進(jìn)一套有效的托盤管理系統(tǒng)軟件。信息系統(tǒng)是托盤信息化管理和托盤管理高效運(yùn)作的體現(xiàn)。由于托盤管理是一項系統(tǒng)工程，信息量大而復(fù)雜，如果沒有軟件配合管理，效率將會十分低下，條理也難以清晰。

7? ? 結(jié)語

現(xiàn)代造船模式下，托盤管理是造船企業(yè)提高造船舾裝效率的主要管理方式。在托盤管理方面，我國造船企業(yè)的舾裝制造效率和國外造船企業(yè)不相上下，但是在殼裝制造領(lǐng)域還未能實現(xiàn)托盤化管理，而在國外已經(jīng)有很多造船企業(yè)和船用鋼材企業(yè)建立共同加工中心，進(jìn)行托盤化配送。因此，本文在借鑒舾裝托盤管理的基礎(chǔ)上，將托盤管理的理念引入到殼裝管理領(lǐng)域，通過分段DAP分析引入工位代碼概念，建立殼裝托盤管理體系，并在設(shè)計軟件端提供零件加工編碼和組立類型編碼結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，為工作包、派工單的劃分以及輸入物料的計算提供基礎(chǔ)，通過計算出每個工單的輸入物料為托盤的配送物料提供依據(jù)，實現(xiàn)物流配送的有序化;結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)已有建設(shè)基礎(chǔ)，把托盤化配送與船舶生產(chǎn)結(jié)合形成一個信息流，及時反饋工程進(jìn)度與生產(chǎn)動態(tài)，為生產(chǎn)控制與設(shè)計優(yōu)化提供依據(jù)，以更加精細(xì)和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平。

參考文獻(xiàn)

[1]應(yīng)長春.船舶工藝技術(shù)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2013.

[2]李沛田，靳長勇.基于BOM的船體生產(chǎn)設(shè)計數(shù)據(jù)管理技術(shù)研宄[J].船舶與海洋工程，2016.

[3]王明.托盤化配送在分段制作中的研究與應(yīng)用[J].船舶工程，2010（1）.