江 亮/文

DPS系統(tǒng)在汽車總裝SPS配送中的應(yīng)用

江 亮/文

本文主要介紹了在汽車總裝SPS配送模式下，為保證揀料工能夠迅速高效地進(jìn)行物料集配，在物料集配區(qū)實施的一種數(shù)字化揀選系統(tǒng)（DPS），包括DPS的功能及價值、DPS系統(tǒng)硬件選型、實際應(yīng)用效果、應(yīng)用前景展望等。

汽車總裝、SPS配送模式、DPS系統(tǒng)、物料防錯

隨著汽車制造業(yè)的不斷發(fā)展，柔性化、數(shù)字化制造已逐漸成為汽車生產(chǎn)企業(yè)新工廠規(guī)劃方向，為解決多車型混線生產(chǎn)模式下線邊面積不足的瓶頸和提升裝配效率，SPS（Set Parts Supply）配送模式在行業(yè)中得到了迅速推廣應(yīng)用。本文主要介紹在SPS配送模式下，為保證揀料工能夠迅速高效地進(jìn)行物料集配，在物料集配區(qū)實施的一種數(shù)字化揀選系統(tǒng)（Digital Pickup System，簡稱“DPS”）。

在汽車總裝過程中，物料配送效率的提升顯得至關(guān)重要

一、DPS系統(tǒng)簡介

SPS配送模式的核心是把生產(chǎn)線裝配工位邊的物料儲位轉(zhuǎn)移至物流集配區(qū)，從而使生產(chǎn)線現(xiàn)場環(huán)境和裝配效率得到提升，但物流區(qū)也因此增加了集配區(qū)這一環(huán)節(jié)。在集配區(qū)，揀料工根據(jù)揀配單從眾多儲位中“挑選”對應(yīng)儲位的零部件進(jìn)行SPS臺車集配。但是，隨著零部件種類的增加，因類似形狀或相似零件號而產(chǎn)生挑選錯誤的風(fēng)險也在增加，且已成為生產(chǎn)現(xiàn)場需要解決的重要課題。

為保證揀料工能夠迅速高效地進(jìn)行物料集配，在物料集配區(qū)實施DPS系統(tǒng)就變得更加重要。實際上，DPS就是通過從上位系統(tǒng)（ERP/WMS/MES）獲取生產(chǎn)計劃、車序隊列和BOM數(shù)據(jù)等信息，通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的處理實現(xiàn)聲光指示揀料工進(jìn)行SPS臺車集配的一種防呆、防錯的解決方案。

圖1：使用DPS系統(tǒng)前后效果對比

DPS系統(tǒng)通過在料架上安裝的指示燈、聲光報警器，顯示器等終端指示設(shè)備，直觀地為揀料工指示當(dāng)前應(yīng)該選取的物料，提高揀選效率，防止發(fā)生錯配、漏配的狀況，同時對揀料過程信息實時進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)揀料配送完整流程的數(shù)據(jù)管理、查詢、報表和追溯等功能（如圖1）。

二、DPS系統(tǒng)功能及應(yīng)用價值

DPS主要功能，如圖2。

1.揀料指示

DPS系統(tǒng)可通過車序管理、中斷管理、車型切換管理、車序校驗等功能，實現(xiàn)揀料作業(yè)的順序控制與調(diào)整。正常情況下，系統(tǒng)按車型隊列順序亮燈，指導(dǎo)揀料工作，如生產(chǎn)線出現(xiàn)異常，指定權(quán)限的操作者可以根據(jù)集配區(qū)的控制終端，對隊列順序進(jìn)行調(diào)整（增加或刪除隊列）。此外，DPS系統(tǒng)可選擇不同終端顯示設(shè)備，在同一集配工位中實現(xiàn)單臺或多臺同時揀料指示。

2.補(bǔ)料指示

DPS系統(tǒng)可通過在集配區(qū)投料側(cè)設(shè)置指示終端，當(dāng)庫存不足時，發(fā)出補(bǔ)料信號并進(jìn)行預(yù)警，根據(jù)設(shè)定的安全庫存量和消耗節(jié)拍，通過不同顏色表達(dá)補(bǔ)料的緊急程度。

3.防呆

DPS系統(tǒng)設(shè)計理念的核心是指示與防呆，揀料工在揀選過程中，如出現(xiàn)漏揀、錯揀、延時等異常情況進(jìn)行報警提示，并提供個性化參數(shù)配置，可以隨著生產(chǎn)節(jié)拍的變化調(diào)整揀料參數(shù)。

4.揀料追溯

DPS系統(tǒng)可通過綁定揀料工位人員信息和揀料過程報表，實現(xiàn)訂單揀料的追溯性和人員量化考核。

5.可視化

DPS系統(tǒng)可以通過對現(xiàn)場指示終端、通訊、庫存和節(jié)拍等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況，能及時直觀地顯示報警信息。

DPS系統(tǒng)通過傳感器、警示燈和RF等輸入輸出設(shè)備，進(jìn)行直觀、快速地指導(dǎo)投料和揀料，不僅可以減少紙面單據(jù)的傳遞和交接時間，實現(xiàn)無紙化作業(yè)，推動綠色物流的發(fā)展，還可以提高信息傳遞的及時性和準(zhǔn)確性，降低工作強(qiáng)度，使工人不易疲勞。此外，實施DPS系統(tǒng)后，即使不熟練的人員也可以揀料，降低培訓(xùn)成本，縮短培訓(xùn)周期。

圖2： DPS系統(tǒng)功能概要

圖3： 基于PLC解決方案的DPS系統(tǒng)架構(gòu)

表1： 基于PC和基于PLC解決方案的對比

三、DPS系統(tǒng)硬件選型

1.目前汽車廠DPS系統(tǒng)硬件構(gòu)架基本上基于兩種解決方案，即基于PC的解決方案和基于PLC的解決方案，如表1。

2.兩種解決方案的主要差別是：揀配邏輯在PLC中控制執(zhí)行，還是在PC中控制執(zhí)行。為確保揀料邏輯執(zhí)行的穩(wěn)定性，DPS系統(tǒng)硬件選型應(yīng)優(yōu)選基于PLC的省配線方案。尤其在主裝配線的節(jié)拍快（大于90秒/臺），系統(tǒng)穩(wěn)定性要求高，指示終端數(shù)量多、覆蓋面積大的SPS集配區(qū)環(huán)境。

表2： 實施DPS前后SPS配送KPI的變化

表3： 實施DPS后SPS配送效率提升數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3.基于PLC解決方案的DPS系統(tǒng)硬件架構(gòu)分為三個層級(如圖3)，分別是管理層、控制層和執(zhí)行層。管理層的服務(wù)器和工控機(jī)負(fù)責(zé)系統(tǒng)配置，數(shù)據(jù)輸入輸出及報表；控制層的PLC模塊負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，亮燈指令計算、監(jiān)控和異常信號輸出；執(zhí)行層的顯示屏、傳感器等指示終端則負(fù)責(zé)執(zhí)行聲光指令、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控等。

四、DPS系統(tǒng)的應(yīng)用與效果驗證

筆者通過參與所在企業(yè)某總裝廠DPS系統(tǒng)的規(guī)劃與實施，總結(jié)業(yè)務(wù)運(yùn)行情況，與未實施DPS系統(tǒng)前有以下變化：

1.SPS配送KPI方面，系統(tǒng)對揀料流程進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，使現(xiàn)場揀料工作業(yè)更加規(guī)范，加強(qiáng)了物流環(huán)節(jié)零部件質(zhì)量控制，通過對現(xiàn)場運(yùn)行一周的數(shù)據(jù)觀察，數(shù)據(jù)分析如表2。

2.SPS配送效率方面，實施DPS后，理論上人員將減少單據(jù)打印、整理、核對、尋找?guī)煳缓退伎寂袛嗟臅r間；轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備通過系統(tǒng)聯(lián)動將減少閑置等待時間；集配區(qū)場地通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析將不常用物料儲位進(jìn)行優(yōu)化，將提高存儲效率。效率提升的詳細(xì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，如表3。

3.其它方面，在SPS集配區(qū)實施DPS系統(tǒng)后，通過報表可以對每個揀料工位的揀料實績進(jìn)行分析，能夠快速、準(zhǔn)確地均衡每個揀料工位的作業(yè)負(fù)荷，且易于對SPS集配區(qū)物料進(jìn)行擴(kuò)展。

五、DPS系統(tǒng)應(yīng)用前景展望

隨著智能化、數(shù)字化制造時代的到來，DPS系統(tǒng)的應(yīng)用將會越來越廣泛。從信息化發(fā)展的動向來看，一些新技術(shù)的普及將會成為DPS系統(tǒng)發(fā)展的趨勢：

第一，傳感器選型升級。如結(jié)合無線通訊技術(shù)取消或減少現(xiàn)場布線，實現(xiàn)無線亮燈指示，結(jié)合語音處理系統(tǒng)實現(xiàn)聲音指示，其他如光電傳感器、門開閉傳感器的應(yīng)用等。事實上，上述一些技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)在部分工廠使用，只是限于成本因素未廣泛推廣。

第二，數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用。通過充分挖掘歷史數(shù)據(jù)的有效信息，幫助我們研究規(guī)律，優(yōu)化現(xiàn)場作業(yè)方案，及時發(fā)現(xiàn)和處理異常。通過與生產(chǎn)、物流、質(zhì)量管理系統(tǒng)形成數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)產(chǎn)品制造過程全程追溯等集成方案的開發(fā)應(yīng)用。

作者單位為寧波吉利汽車研究開發(fā)有限公司