智能化冲压生产管理规划探讨

王地川， 刘纪

(长兴吉利汽车部件有限公司，浙江湖州 313100)

0 引言

传统的冲压生产管理模式主要依靠人工经验，采用简单的设备如电话对讲机和简单的计划管理看板进行生产计划的统计、生产计划的安排、停机处理和账务管理等，具有人工效率低、错漏率偏高、反应慢等特点，无法满足现代冲压生产高自动化程度、高效率的生产管理要求，为广大生产管理人员所诟病，因此本文作者针对上述问题，建立以透明、敏捷和模型化为基础的冲压生产控制策略，以满足智能化的冲压生产管理需求。

1 冲压生产业务流程的智能化规划

冲压生产管理流程如图1所示。

图1 冲压生产管理流程

现代冲压生产自动化程度很高，除了冲压线尾使用人工搬料外，其他过程已经实现机械化或自动化，例如自动化的生产线、快速换模、生产监控页面等，方赫等人[1]提出了智能化冲压车间的规划原则与架构，从工艺布局、物流规划、质量控制、车间数字化信息化、能源管控等方面介绍了智能化冲压车间的规划方案，文中从智能化的冲压生产管理的重点在信息化IT为出发点，应先识别出透明的信息需求，其次建立出敏捷的生产过程，如生产、物流、质量控制等，最终建立起先进的生产控制模型，图1是某冲压厂生产规划方案，包括生产计划管理、生产管理、物流管理、设备及能耗管理、质量控制等关键环节，下面将分别阐述。

2 生产计划的智能化编制

根据系统输出的要货计划使用Pycharm软件，制定每日生产计划，以安全库存、实时库存、货架数量、库区面积、经济批次等为生产计划排布的约束条件，以满足焊装产量需求和操作员操作时间最短为目标函数，从而输出最优的零件排产计划。计算公式为：

(1)

式中：i为冲压零件的种类数量，j为每种零件的产量;f(xi,j)为当日产量;m,n,o为安全库存、实时库存、货架数量等;min{f(xi,j)}为满足当前焊装需求下每种冲压件的最少产量。

应用案例如下：

(1)根据焊装的生产计划对冲压件的生产计划进行排序，初始条件为：

①第一天排产工序库存300件，第二天排产工库存为600件；

②焊装节拍设定为30件/h，即每天各自制件需求量为300件；

③冲压OEE设定为75%。

(2)建立约束条件，换模时间最小、各模具产品产量一致；

(3)以满足焊装的产量需求、操作员操作时间最短为目标函数。

经过系统运算后，得出的结果与手动排产产量对比如表1所示。

县委高度重视人大工作，每年听取县人大常委会党组工作汇报，对人大工作和建设中的重大问题作出安排部署。在县、镇人大换届选举过程中，同意县人大常委会提出的严把代表“入口关”“结构关”“质量关”等意见，支持人大依法履职。2016年底，13个镇街人大主席（工委主任）全部实行了专职配备，并配备了1～2名副职，有的镇街还设置了人大办公室主任或人大秘书，为加强和改进全县人大工作提供了重要保障。今年，县委制定出台了《泗水县人大代表议案建议办理工作考核办法》，实行定性考核的方式，对承办单位办理情况进行综合考核，考核结果纳入全县科学发展综合考核体系，对承办单位办理质量进行量化赋分，分值计入综合考核总分。

表1 智能排产与手动排产产量对比

由表1得出，生产计划按照软件计算后，排产更加合理，各产品的产量均衡，消除了产品的拉动瓶颈，同时由于产量的降低，消耗的货架数量、库区面积及人力成本等都得到了有效缩减。

3 生产管理的智能化规划

生产管理的智能化主要体现在生产过程信息的透明及敏捷生产，生产过程信息的透明是指各部门随时了解各车间总体运行情况，并能分解到生产线、设备；各部门、生产线、设备随时了解生产计划、客户订单的动态执行情况；与冲压线体及关键设备集成实时获取并目视化显示到现场及办公区域。

敏捷生产是指对各冲压线制造的全过程进行价值分析，发现生产瓶颈；根据冲压生产计划及动态进展，支持相关业务的灵活调度，如模具调度、工装器具调度等；支持生产计划的变更调整，能够通过对生产依赖(如模具调度)进行及时判断，从而辅助生产决策。

根据业务需求，IT系统的需求主要体现在以下几点。

(1)生产过程信息透明

①通过制造执行系统和设备控制系统、ERP系统的集成，将实施的生产状态信息向下发布给生产线、设备，向上发布给生产、质量、车间以及上游ERP系统、人员管理系统等；

②现场生产运营目视化，生产线及关键设备运营状态、计划进度、过程异常等监控目视化。

(2)敏捷生产

①通过大数据积累，建立工厂级的价值链模型；

②增加对模具、工装器具等生产业务紧密支持业务的管理，根据计划及进度预测进行提前预测和便捷调度，缩短工作协作周期，提高效率。

生产管理信息透明IT系统的实现方案为：

ANDON系统，作为连接MES系统与生产设备的辅助管理系统，用以实现目视化和生产统计分析管理。该系统主要的功能包含呼叫管理、信息统计及信息显示。

(1)呼叫功能：针对不同问题，实时播放对应呼叫信息，实现快速响应，如图2所示；

图2 呼叫功能规划图

(2)信息统计：对当天设备问题、模具问题、生产问题的停机时间进行分类统计；

(3)信息显示：实时显示生产线信息，包括产品名称、生产数量、生产节拍等，如图3所示。

图3 目视化看板

4 能源控制的智能化规划

对于工厂数据分析平台的IT应用系统主要体现在以EMS (Energy Management System)为代表的能源管理系统，其为独立运行系统，采集智能仪表数据至服务器，统计、分析、监控、记录，生成单车能耗、能耗考核等报表，通过OA界面显示。

该系统共分为能源质量、能源计量、可视化监控、仪表板、能源报表五大模块。

各通信模块与设备进行集成，包含水表、电表、气表等，通信模块采集到相关的能源消耗后，将数据上传到数据服务器，而后能源管理服务器下载数据服务器中相关数据，然后管理服务器将各项数据进行统计后进行输出和监控，从而达到对能源的科学管理，如图4所示。

图4 能源管理流程

5 物流控制智能化规划

物流控制模型主要体现在对物料设置最大最小库存，当大于最大库存，或低于最小库存时，实时进行库存报警；当物料收货、发货时，物料批次不满足批次要求，先进先出时，进行报警；监控入厂物流、厂内物流的运输状态， 当运输状态与计划出现偏差时， 实时进行状态报警；物流管控智能设备应用，实现人工替代，提高效率。

物流控制对IT系统的需求主要包含在以下方面。

(1)动态库存预警。监控物料当前库存与最大库存、最小库存的偏差；

(2)批次管理。对物料收货、发货进行批次管理，校验批次有效性，记录相关出入库信息；

(3)配送监控。监控零件入厂物流、厂内物流的配送状态；

(4)RFID、AGV等应用，实现出入库的自动化，提高作业效率。

物流管理系统的主要IT系统是LES (Logistics Execution System)，实现对原材料入库、出库管理和冲压件的入库、出库管理，利用RFID替代人工扫码。

其实施方案如图5所示。

图5 库存管理流程

6 问题分析和处理的智能化规划

在智能生产管理系统的驱动下，可以采用多种信息化手段，加快停机问题分析处理，减少停机时间。通过集成监控的方法，将关键设备进行集成，从而自动获取运行状态；在分析预警方面，基于历史记录，在相关异常检测发生时提前发起停线预警风险，同时关联任务管理平台，针对历史停线原因分析发起专项改善任务。对于线体中的异常情况，通过ANDON系统进行及时呼叫。采用模块化问题分析库形式，建立质量波动模型，对线体采取预防性维护，加快停机处理。具体的实施流程如图6所示。

图6 问题管理流程

7 结束语

文中以生产智能化为探讨对象，从生产计划的智能化规划、生产管理的智能化规划、生产控制的智能化规划、物流控制智能化规划、问题的分析和处理的智能化规划等方面，阐述了IT系统需求、设计和实施方案，为智能化工厂的搭建提供了一种可行的解决方案。