安灯系统在生产制造执行过程中的应用

张银利

安灯系统的概念来源于丰田生产方式，基于其“建立立即暂停制度以解决问题，从一开始就重视品质管理的文化”的生产原则。该原则具体表现为：为顾客提供的品质决定着你的定价；使用所有确保品质的现代方法；使生产设备具有发现问题及一发现问题就停止生产的能力，设置一种视觉系统以警示团队或计划领导者或提示某个流程需要协助；在企业中设立快速解决问题的制度和对策；在企业文化中融入发生问题立即暂停或减缓速度就地改进质量以提升生产力的理念。中航工业西飞在实施生产制造执行系统过程中，注重结合生产现场问题的处理过程，将安灯系统引入建设内容，实现生产计划、质量控制、成本控制、安全事故、人员管理等多个方面的问题快速响应，利用模块化配置方式实现不仅限于此类问题的快速处理。结合SQCDP管理工具，将制造执行系统和安灯有效的结合应用，使得“安灯”无处不在，安灯系统成为提高制造质量和效率的有效手段。

一、生产现场存在的问题

制造型企业在车间生产现场中由于各种突发状况引起的问题不胜枚举。

作业计划执行不到位：传统的计划模式为计划员手工编制计划，将计划下达后以纸质模式传送给工段，工段接到作业计划后按计划进行执行，但是当现场发生异常事故导致计划延期或执行与计划不相符时，现场执行无法及时反馈至计划，导致现场执行与计划脱节。

职责分工不明确：工段与工段，车间与车间之间进行零件周转时，移交工作不到位，发生零件丢失或者零件周转周期增加。

配套物料供应不及时：配套计划下达至车间后，采购部门、配送部门、供应部门等协作单位材料供应的不及时性，导致生产完成进度无法保障。的

此外，现场还存在大量的配套工具配送、归还不及时，设备故障处理不及时，零件交接工作不规范，质量检查结果难落实，工艺技术支持不到位，过程更改难控制，库存积压，生产过剩等问题。

二、常规性安灯系统的解决思路

常见安灯系统需要配备告警灯、安灯盒、安灯集结箱、安灯音乐喇叭、安灯控制箱、安灯显示板、车间信息显示板。安灯盒与安灯集结箱连接，安灯盒用于控制告警灯的闪烁或显示使用，一个常开开关、一个常闭开关，用于控制不同的状态，集结箱起到分组的作用，可以把多个安灯盒集中到一起进行管理，比如质量安灯、物料安灯、电子看板安灯等。安灯音乐喇叭为了扩展使用，可在工位上设置多个音乐喇叭，用于提醒现场作业工人。安灯控制器一般装有PLC控制器，主要是内置一些判断逻辑，实现安灯操作的信息收集和传递，如判断是哪个工位的什么类型的安灯拉下，安灯的功能配置等等。

现场人员在使用过程中通过“按钮”触发异常看板显示异常信息。责任人员通过刷卡或“按钮”触发接收异常，开始处理异常信息。此时看板显示“处理中”状态，异常处理结束后，班长或异常发起人通过刷卡或“按钮”触发解除异常，显示看板恢复正常显示。这一系列操作需要人员在系统后台进行录入，描述异常原因及处理办法通过日常的问题积累和学习。

以上常规性安灯系统解决針对流水作业及简易加工过程可以发挥作用，但是面对复杂性工艺加工过程、生产过程复杂多样的情况将无法适用，具体表现在：

常规性安灯系统需要配备大量的硬件进行综合控制，对企业成本造成负担，并且在已经完成现场工艺布局的前提下重新规划安灯系统的布线及网络，可能会需要小面积的停工，来配合完成安灯系统的部署工作；

在对现场问题的处理中，需要事前确定异常的分类，并在固定的模式下进行安灯的控制操作，出现新的问题时，此类安灯系统需要重新进行增加配置及硬件来满足需求。安灯集结箱单一解决了分组模块化的问题，并未从配置上实现问题的模块化；

“按钮”触发模式的操作，对于员工来说，增加了管理执行性的难度；

日常发生的问题通过手工的方式在后台进行录入对于目前的管理方式上也存在弊端，不能够及时的进行数据上传和分析。

三、结合制造执行系统的安灯系统之解决方案

结合制造执行系统配置的安灯硬件是在无纸化作业基础上实现的，利用现场配备的工控机，工人可实现无纸化作业。安灯系统选用的告警灯是利用USB接口的方式连接至每台的工控机或者办公室的PC机上的。安灯系统的服务器配置在信息部门的中央服务器管理区域，客户端添加后台常驻交互服务，所有告警灯利用服务端进行集中控制，安灯系统配置服务可对安灯响应识别提供配置，三色灯提供了红色、黄色、绿色三种颜色的灯，每种颜色的灯分别提供常亮、闪烁两种状态，另外告警灯可内置5种不同的声音信号，用以辅助提醒。安灯系统可将多个用户的告警灯划分为一组，组内人员对问题的发起和封闭具有相同的操作权限，并支持远程异地发起和处理问题的功能。中航西飞公司应用安灯系统建设中，总体功能分为三大部分：分别为结合MES业务开展的业务安灯，结合SQCDP开展的现场问题快速处理的安灯，结合自动化设备及工装状态应用的安灯。为了方便现场对安灯系统的统一识别，系统对告警灯的颜色和声音定义为：发起问题时，发起问题方红灯常亮，接收问题方红灯闪烁并有声音持续提醒；当问题被接收处理时，发起问题方由红灯常亮变为黄灯常亮，接收问题方由红灯闪烁变为黄灯常亮，并且关闭持续声音提醒；问题封闭由问题发起组进行封闭，所有问题封闭后，双方的告警灯均变为绿灯常亮。多个问题并发时，以时间的先后顺序进行响应。

（一）结合MES过程处理形成车间信息透明化

在车间计划编制阶段，制造执行系统通过对接PDM系统获取工艺文件，以计划为牵引，以工艺文件配套要求为技术指标，形成基于对物料及工艺文件的需求信息，通过安灯系统进行及时的触发，对工艺和配套车间形成提醒或预警告警。

在工序排产阶段，一方面通过配套需求进行资源平衡，另一方面通过安灯系统收集的供应情况进行准确判断，优化排产结果。

在计划下达和派工阶段，通过安灯系统向工段自动告警提醒工件的开工作业提示，并通知相应单位将材料、工具、工装、设备、人员等资源信息准备到位。工人作业阶段，通过制造执行系统无纸化作业中开工完工操作自动驱动安灯系统响应，告知上下游工段和车间现场执行进度的情况。若现场发现异常情况，工人也可以通过在工控机上操作，利用无纸化作业的界面实现和各业务单位的问题处理。

在工件检验阶段，检验可发起对检查对象的告警通知信息。同时，在工时报送、工程更改、设备故障、库房出库等不同的环节，均可通过在MES界面操作业务数据过程中自动触发对应单位的告警和处理信息。

（二）对接SQCDP工具，使车间现场问题实现快速处理

SQCDP可視化管理，是指围绕实现生产目标，通过直观可视的方式揭示生产现场“安全（S）、质量（Q）、成本（C）、交付（D）、人员（P）”方面的关键信息，暴露主要矛盾，以使任何人都能够迅速地发现现场的异常状态，并能够自主进行管理，快速解决问题、消除异常回到正常，实现班组、车间的效率和效益最大化。中航西飞将SQCDP进行信息化改造，形成了基于班组、车间之间的信息化沟通机制。

安灯系统与SQCDP工具进行集成，将车间现场问题形成信息化单据推送SQCDP工具，形成有效的跨车间之间快速问题处理的模式。安灯工具利用配置模式，启用基于SQCDP模式下的问题处理，在发起问题时选择问题的级别，通过配置模式，SQCDP工具会自动将安灯系统报送的问题推送至对应的车间，启动SQCDP流程，同时安灯系统的显示看板功能内置了SQCDP看板，对推送至SQCDP工具的问题可进行实施跟踪处理。

（三）结合自动化设备及工装，自动传递至安灯实现自动化告警

自动化设备及工装利用信息化手段实现了与MES的互联互通，设备及工装上的产品加工信息会自动实时传递至MES，通过MES采集到的设备及工装的数据，会自动触发安灯系统对外的接口服务，驱动安灯系统对应的问题处理人对现场的设备及工装进行问题处理。所以在安灯系统与自动化设备及工装对接上就简单很多。

同时，在节拍式的生产车间，安灯系统还应用于不同工位之间的加工先后顺序的提醒功能。

四、技术特点及优势

结合报警灯内置驱动程序，通过交互式的方式实现驱动报警灯不同颜色和声音的变化。

通过对组件化模式进行设计，将报警灯的驱动控制以组件化的方式实现，将不同的配置加以模型化处理，实现不同场景下的报警灯显示内容的不同。

接口实现方面，利用远程驱动的方式引起不同的逻辑数据变化。

前后台交互利用AJAX的方式进行实时动态交互、异步交互，增加体验效果。

利用JAVA队列的方式在不同的场景下的适度使用，有效缓解并发操作，使得并发无压力。

前台的界面渲染利用CSS和JS脚本进行控制，使系统在不同版本的IE浏览器下均可顺畅运行。

以事务的方式进行业务数据处理，并以逻辑过程实现作为前提条件，对数据进行封包处理。