智能物流,智能物流仓储管理系统

2022-07-25 15:29:13 证券 group

智能物流



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中国航空发动机集团某公司通过实施应用智能物流项目,实现了生产计划、采购、仓储、生产执行、委外等业务过程的全打通,智能物流平台通过与MES系统和WMS系统的集成,共享工厂级、车间级、工位级加工计划信息,实时集成仓库物料库存信息,通过智能物流平台和MES系统、仓库管理系统的联动,结合“JIT物流”的管理理念,形成准确的、指导性强的工位级拉动物流计划。

中国航空发动机集团有限公司(简称:中国航发,英文全称:Aero Engine Corporation of China,英文简称:AECC)是中央直接管理的军工企业,由国资委、北京国有资本经营管理中心、中国航空工业集团有限公司、中国商用飞机有限责任公司共同出资组建。下辖27家直属企事业单位,拥有3家主板上市公司,现有职工8万余人,拥有包括7名院士、200余名*专家学者在内的一大批高素质、创新型科技人才。建有多个国防科技重点实验室、创新中心,具有较强的科研生产能力,以及较为完整的军民用航空发动机、燃气轮机研发制造体系与试验检测能力。

中国航发秉承“动力强军、科技报国”的集团使命,坚持“动力为本、质量制胜、人才强企、合作共赢”的经营方针,致力于航空发动机的自主研发,深入推进军民融合发展。主要从事航空发动机、辅助动力、燃气轮机、飞机和直升机传动系统的研制、生产、维修和服务;从事航空材料及其它先进材料的研发与制造。中国航发集团设计生产的涡喷、涡扇、涡轴、涡桨、活塞发动机和燃气轮机等产品,广泛配装于各类军民用飞机、直升机和大型舰艇、中小型发电机组,客户涉及航空、航天、船舶、能源等多个领域,为我国国防武器装备建设和国民经济发展作出了突出贡献。

一、航空发动机产品特征与制造模式分析

航空发动机是飞机的“心脏”,被誉为“现代工业皇冠上的明珠”,其制造水平是一个国家军事装备、科技工业水平和综合国力的重要标志,集中体现了一个国家高端制造业的水平和能力,直接关系到我国国防安全。

我国在航空发动机领域与美国、英国等先进国家一直存在比较大的技术差距,导致我们的航空工业,尤其是军机和商用大飞机发展受到很大的限制。为提升航空发动机国产化能力,攻克技术难关,国家在十四五规划中把航空发动机列为重大项目之一,近年来国家不断强化核心产业链自主可控能力,持续加大在航空发动机领域的投入。目前中航发集团承接了大量型号研制和批产任务,这给航发集团下属各公司带来了前所未有的压力和挑战。

航空发动机产品是需在高空、高速、高温、高压、高转速和交变负荷的恶劣条件下长期、重复、可靠使用,与其他运载系统的动力相比,航空发动机是世界上工作条件最苛刻、结构最复杂的物理系统,航空发动机涉及气动热力学、燃烧学、传热学、结构力学、控制理论等众多领域,是技术密集、知识密集的高科技产品,对基础材料、加工工艺、装配工艺、基础试验等有着苛刻的要求。

航空发动机产品的制造模式是典型的多品种、小批量生产模式,加工工艺非常复杂,零部件数量和种类繁多,企业内部的采购、生产、销售、物流过程联系紧密,“智能制造”转型升级对于中航发集团来说是一项很大的挑战,同时也是打通企业多组织、多层级的业务流程的*关键时期。

二、航发集团某公司智能制造整体规划

图1 智能制造总体规划示意图(本图为示意图,不含该企业的任何实际信息)

根据航发集团某公司的智能制造规划思路,针对航空发动机形成完整的智能物流和智能装配中心,整体主要包括发动机装配中心、中央仓储中心和智能物流系统三大部分组成。

建立发动机装配中心与中央仓储中心联动机制,通过智能物流系统对装配中心零件进行统一管理,实现物料存储、物料齐套、*配送等功能,同时结合现有装配工艺规程、生产节拍、工艺路线,导入先进装配技术、信息化智能管控系统等,提升装配效率和质量,缩短装配周期。

三、物流体系成为智能工厂建设的障碍

图5 物流计划体系结构

随着智能制造规划逐步落地,智能工厂建设进入全面推进过程中,航发集团某公司越来越发现物流体系的重要性,物流体系被视为建设公司智能工厂过程中一个不可逾越的障碍,主要体现在以下几个方面:

1.物流计划指导性不强,物流计划和物流执行存在差异,影响生产加工进度和效率。

2.生产、物流协同不足,生产状态和物流过程信息共享不通畅,存在相互制约的情况。

3.物流过程管控不严,物流过程管控和记录不严密,存在过程追溯信息不全。

4.信息流和实物流融合度不高,依靠人工的跟踪方式,效率和准确度不高。

5.物料流转不通畅,依赖巡查的物料流转模式,物料会出现流转停滞的情况。

6.信息标识不统一,传统手工标识方法无法实现规范的统一标识与识别管理。

通过分析,公司物流体系的问题已然成为建设智能工厂的重要阻碍之一,构建一个智能化的物流体系,彻底打通生产、物流、仓储、采购的业务协同,提高物流管理水平,推进管理转型升级,是智能工厂建设的必行之路。

四、选择平台化软件产品作为基础

公司智能工厂转型升级过程中,为顺利完成打通物流和生产执行、仓储、采购等业务协同,选择建设合适的智能物流系统至关重要。公司通过招标和系统选型评估,最终选择与佰思杰通力合作建设公司的智能物流管控平台。

图2 佰思杰MOM平台架构

佰思杰作为制造运行管理(MOM)解决方案提供商,同时具备在生产管理、供应协同、物流管理、仓储管理等业务管理系统建设和管理经验,佰思杰MOM平台具有平台化架构、多组织协同、柔性可配置等特点,平台下管理套件既保证业务分割,同时开放套件接口,用于其他套件的对接或第三方系统进行集成。佰思杰MOM平台产品符合公司智能物流平台建设要求,既能满足当下业务需求和业务衔接要求,同时支持企业未来的业务拓展和应用需求。

五、考虑计划/采购/仓储/生产/委外的业务规划

针对公司的业务特点和情况,考虑生产计划、采购、仓储、生产执行、委外等业务过程(详见图3),公司物流平台业务规划的业务蓝图。

图3 智能物流总体业务规划

基于智能物流整体业务规划,实现全程*配送,为了不影响整个装配车间和厂区通道使用,在本项目中采用了地下输送的方式,通过在中央仓储中心与装配车间之间嵌入地下厂区物流输送系统,打通装配车间与中央仓储中心的通道,管理系统下达生产计划后可以实现快速将齐套物料通过托盘的形式配送到各装配工位,解决人工配送滞缓、不及时等因素产生的影响。地下厂区输送系统布局如图4所示。

图4 厂区输送系统布局

六、基于JIT思想打造精益物流

公司是典型的产品种类多、多车间协同制造、生产节拍紧凑的生产模式,零部件加工和车间流转都伴随物流过程,为保证生产过程的物料满足使用需求,同时减少在制品、产成品的堆积和短缺,结合JIT的核心思想,通过物流计划指导物流执行,为生产计划的执行提供良好的保障。

佰思杰智能物流平台通过与MES系统和仓库管理系统的集成,物流平台共享工厂级、车间级、工位级加工计划信息,实时集成仓库物料库存信息,通过智能物流平台和MES系统、仓库管理系统的联动,结合“JIT物流”的管理理念,形成准确的、指导性强的工位级拉动物流计划。

为建立按需拉动的JIT精益物流配送模式,达到*配送、按时配送的目的,物流平台完成了以下几点的内容:

1.根据生产计划驱动原材料、半成品从仓库到工位的物流配送,零部件加工过程中,驱动在制品在加工工位及车间之间的物流过程,生产完工后,指导完成产成品配送至仓库的成品入库物流过程。

2.物流平台集成制造执行系统的生产计划,生成工位级物料配送计划,实时获取车间生产执行进度,通过看板展示物流配送任务状态和状态预警,指导物流人员按时、按需配送物料。

3.物料配送完成后,根据实际物料配送的时间和数量,实时更新配送任务的状态,并实时更新拉动配送看板中任务状态和预警状态。

七、上下游车间、供应商多组织协同

公司产品加工工艺比较复杂,一个零部件的加工往往涉及多个不同的车间,甚至存在委外加工和采购等多种不同业务的交叉,加工过程是由生产过程和物流过程紧密衔接在一起的,通过智能物流管控平台打通生产、委外采购和物流的流程,形成生产、采购、物流协同的模式,各流程之间相互增益。

图6 多组织协同

产品加工过程需要委外加工的,物流配送转出给委外加工供应商,物流管控平台根据预计委外转回日期,自动对委外转回状态预警并推送消息到对应人员。

委外加工转回后,获取物料状态和位置信息,并将信息反馈给MES系统,MES系统根据委外加工情况,指导后续生产加工过程,生产加工又继续拉动物流过程,直至产品加工完成,驱动物流进行产品完工入库,仓库收货后的产成品可用于装配车间使用或发货给客户。

在总装车间,所有物料基于JIT思想进行齐套管理,只有齐套的配盘物料,才能流入输送线进行装配或进仓库存储暂存。扫描齐套后,系统会自动更新配盘物料库存,便于生产时的灵活调用。

物料齐套分为两个部分实施,一是标准件的物料齐套,二是零件的齐套,标准件的齐套流程和零件的齐套流程如图7所示。

图7 标准件齐套流程和零件齐套流程

八、信息流和实物流虚实融合

信息化系统建设,其实更多的是虚拟层面的信息,而实物和生产体系、物流体系之间的融合是必然的趋势。物理世界的信息要实时融入到信息系统里面,需要把很多底层数据实时采集起来运用到系统里面同时需要保证信息安全。

传统车间管理中,通过人工手段记录管理车间物料的状态和位置信息,信息获取成本较大且效率不高,并且信息获取的实时性不强。

佰思杰智能物流管控平台通过对车间所有物料和位置的数据建模,支持记录车间内所有物料在任意位置之间物流流转的所有过程,实时更新物料的状态,从而能高效的实时获取物料状态,同时满足物料的物流过程完整追溯要求。

九、打造企业级智能物流管控平台

在航发集团某公司智能工厂转型升级的关键时期,根据项目情况和客户的需求,经过公司和佰思杰共同调研后,完成公司企业级智能物流管控平台规划,致力于打造一个系统间信息交互良好、信息流和实物流同步的业务闭环的物流管控平台,通过智能物流管控带动生产制造、仓储等多个业务的管理升级,同时结合软硬件,使业务过程实现智能化、自动化。

图8 智能物流功能规划

十、透明化物料交接过程

物流过程中,物料交接过程是比较关键的,物流交接信息在保证透明化、准确性和一致性前提下,物料流转和生产协同才能有序进行。

生产加工物料配送过程中,物流执行人员将物料从仓库转出时,依据生产计划确认物料是否为生产所需,信息确认无误后执行物料输送过程。物料送达指定地点后,自动识别物流状态信息,同时根据生产工单的物料需求信息获取接收物料信息,确认无误后完成物料接收,整个物流过程透明、可追溯、信息准确。物料接收完成后,物料交接信息实时反馈到MES系统,用于指导MES系统进行计划排程和生产调度。

图9 收货交接

十一、一体化物流仓储配送模式

公司生产车间加工的原材料、半成品来源于原料仓库,生产加工完成的物料需要入库到中央仓库,因此智能物流管控平台需要融合物流和仓储过程,实现业务无缝衔接。

图10 一体化物流仓储配送

生产车间的生产计划生成物料需求,仓储根据车间物料需求进行物料准备,物流平台负责配送车间所需物料从仓库到车间工位;生产完工后,推动物流配送产成品入库,仓库接收到产成品后识别物料信息,确认产品信息无误完成入库。物料在仓储和物流过程实现信息实时对接,业务紧密衔接。

十二、项目实施前后对比

所谓“兵马未动、粮草先行”,物流在整个生产组织过程中起到非常重要的作用。智能工厂建设中,如何调控生产,如何规划物流,“计划”的重要性不言而喻,公司通过搭建智能物流管控平台,将物流围绕着生产计划进行,强调生产计划的重要性,同时协同采购、物流、生产、质量等多个流程,将物流作为智能工厂建设的突破口,为公司带来很好的应用效果和示范作用。

1. 按时、按需的物流配送计划

公司前期的物流执行主要通过人为巡查或主动跟催方式推动,物流人员巡查车间是否存在需要流转的物料,或者生产管理者主动催促联系物流人员进行物料流转,可能会导致物料流转滞后或需求无法得到满足,对生产进度造成影响。

智能物流管控平台集成生产计划和生产执行的情况,建立物流按计划进行的物流管理模式,对现有作业模式进行优化升级,物流人员可将物料按计划按时、按需给工位配送,按节拍直接配送至对应工位,保证生产加工所需物料和流转满足实际需求。

2. 精确、有效的物流任务指导

车间之间物流的零部件,首先由车间加工人员将对应物料放到转入/转出区,物流人员通过排查区域内的物料是否需要转出,排查过程效率不高,并且对物流人员提出了一定的要求,人为判断的模式容错性不强。另外,车间内的物料流转过程分工不明确,工位加工完成的在制品,工位间加工状态信息的传递不够顺畅,存在在制品的闲置和人力资源的等待。

图11 产成品入库计划

佰思杰物流平台上线后,根据生产计划和生产执行情况,物流人员可以明确获取哪些物料需要流转、什么时间需要流转、从哪里到哪里以及流转的物料的详细信息,不需要人为判断,降低了对物流人员的要求,大大提高容错性和工作效率。

3. 完整、可信赖的物流追溯信息

在依靠人工记录信息的时期,车间外部物流由物流人员进行物料转移的记录,物流过程记录按照业务类型分别记录,不同物流人员记录方式和内容存在差异,缺乏信息化手段支持,因此物流过程记录信息追溯工作量比较大、追溯过程效率不高。

图12 物流追溯信息

智能物流管控平台为零部件的物流过程设计标准化、易操作的数据采集方案,采集的数据进行结构化处理,从而能够多维度对数据进行统计、分析,对过程进度跟踪、管控。车间管理员对车间各作业区域物流、加工产品状态和车间实物信息等情况了如指掌,大大提高了车间管理者的管理效率。

4. 贯穿全过程的可视化管理

由于缺乏统一和高效的信息传递通道,物流人员、生产计划人员、生产调度人员、生产人员之间的沟通和信息交换是不通畅的,物流相关信息传递存在不及时、不对称、不完整、不准确的情况,获取和传递物流信息的成本比较高,并且效率不高。

图13 全过程信息可视化看板

佰思杰物流平台结合现场业务需求和可视化管理经验,通过现场可视化看板,为物流人员和车间管理者提供信息明确、直观的沟通和信息获取方式,看板信息贴合大家对物流信息的关注点,提高了沟通、信息获取的效率。材料、半成品、产成品在生产车间内及外部流转的全过程信息可视化管理,通过大屏看板多维度、针对性的展示信息,数据实时更新。

十三、总结

“智能工厂”的建设成为许多企业新一轮产业革命的核心点,在全球制造业的发展趋势下,构建数字化、网络化、智能化的智能制造体系被置于“中国制造2025”的核心位置,无论是工厂还是物流都将向智能化、自动化方向发展。

佰思杰作为“智能工厂”整体解决方案提供商,结合智能工厂建设经验和项目情况,以建设智能物流为突破口,为公司的“智能工厂”建设打下坚实的基础。首先通过对生产、采购、仓储、物流业务体系的梳理,打通组织间的协同,然后以物流为切入点,形成从材料采购、仓储配送、生产执行、物料转移等过程的联动,最终实现生产制造过程的优化升级,有效提高生产加工的效率,全面缩短产品交付周期,降低产品在制和库存带来的成本,实现产品整个加工过程的信息追溯和控制。




000055方大集团股吧

7月8日盘中消息,10点57分方大集团(000055)封涨停板。目前价格5.2,上涨9.94%。其所属行业装修建材目前上涨。领涨股为罗普斯金。该股为装修装饰,高铁轨交,深圳本地股概念热股,当日装修装饰概念上涨1.05%,高铁轨交概念上涨0.83%,深圳本地股概念上涨0.68%。

资金流向数据方面,7月7日主力资金净流入7283.6万元,游资资金净流出2855.23万元,散户资金净流出4428.37万元。

近5日资金流向一览

方大集团主要指标及行业内排名

方大集团(000055)个股




智能物流仓储设备

仓储物流步入新时代

智能仓储建设是大势所趋


近年来,随着土地成本及企业用工人力成本的上升,越来越多的企业开始推进智能化建设,在制造、物流、零售等行业,智能仓储物流是其智能化建设的重要一环,体现着企业的智能化发展水平。根据相关行业数据显示,我国目前约有6万多家智能仓储相关企业,在这些企业中,具备完整的研发、设计、制造、项目实施能力的头部集成商,是仓储物流产业发展的引领者与助推器。



健芮智能

智能仓储产业链上游领军者


今天,就让我们一同走进扎根于江苏省昆山市的健芮智能科技(昆山)有限公司,一探这一智能仓储产业链上游的领军者的真面目。健芮智能专注于智能仓储物流系统,主要业务领域是为客户量身打造定制化的仓储物流智能化系统。其客户遍及全国,在汽车、新能源、医药、电子电器、食品饮料、玻纤等行业均有成功的智能仓储项目案例。


近两年来,健芮智能业绩飞速发展,跑出了自己在新时代的加速度。凭借*的研发与项目运营实力,健芮智能获得了国家高新技术企业认定、江苏省*成长性科技企业百强、昆山十佳创新型民营企业等荣誉。



健芮智能具备堆垛机、各种穿梭车、*V、升降及输送系统以及WCS、WMS等相关软件的自主研发、设计、制造能力,并成功地将软硬件系统有机结合,为客户打造无缝衔接、密切合作的智能化仓储系统。


在这个系统下,无论是仓储控制还是智能搬运,设备都能够准确接收并高效完成具体的指令,在高密度高自动化的仓储物流环境中实现高效、灵活、经济的无人化工作以及便捷管理,满足了广大行业客户对智能仓储物流系统的需求与建设目标。




仓储物流行业,高效搬运是关键

稳定可靠的网络是基础


高密度高自动化的仓储物流环境,通常需要*V在大量的金属货架与电子设备交杂的环境中快速移动,仓储搬运设备穿梭于货架之间反复投递物料,*V与仓储搬运设备跟调度系统交互频繁,数据包通常为短包,不仅需要毫秒级时延的工作信号指令传递,还得有容错机制,同时避免通信信号被货架等干扰。一旦出现网络丢包,就有可能导致搬运设备“趴窝”、“打盹”,仓储搬运设备停机、投递物料错位等,容易造成物流数据遗漏、系统操作失败时会影响生产,甚至造成停线等重大后果。


要避免类似问题,就需要建设稳定可靠的通信网络,以便和设计完善的智能管理系统相配合,实现24小时不间断免维护的运营体验。




华为智能仓储网络解决方案

技术领先,提升运送效率40%


华为推出智能仓储网络解决方案,使用业界领先的AirEngine Wi-Fi 6 产品,其“智能漫游”、“双发选收”等先进技术可以很好的助力健芮智能提供的仓储物流相关设备达到“0”丢包,无损漫游,超高可靠的*效果。


同时,其创新的智能天线技术,还能够做到无线信号随终端移动,Wi-Fi信号就像聚光灯一样,你走到哪,它就跟到哪,在仓储物流这类复杂的环境下,该解决方案很好的保障了物流搬运、物料投递等业务不中断,极大地提高了仓储物流的整体效率,目前,该方案已在全国多个项目中规模商用,比如在上汽宁德智能工厂,网络连接了数百辆*V小车,这些*V小车可轻松地躲避地面障碍物,将物料运送至需要的工位和仓库,用机器替代人工,配合高效的网络联接,运送效率提升了近40%。


作为全球领先的信息与通信解决方案供应商,华为与健芮智能将携手合作,深入仓储物流场景,优化智能仓储相关设备所需的网络环境,让设备运行更稳定,业务运营更高效,共创智能仓储产业新时代。




智能物流仓储管理系统

导 读

本文重点讨论仓储物流系统对柔性自动化工厂的支撑问题。


1

仓储物流系统的柔性问题


随着个性化定制的需求越来越突出,多品种、小批量、短交期对生产管理造成了很大难度。许多企业意识到要解决柔性自动化,必须考虑建设柔性自动化和智能工厂。许多企业建设智能工厂,通常会选择建设柔性化自动化的生产线, 但是一些企业投入了很多资金,进行了柔性自动化改善,但没有发挥出应有的效益。


造成柔性产线不能发挥应有作用的原因很多,最典型的是柔性产线依然是一个自动化和信息孤岛,企业其他部门的工作没有跟上来,例如物料齐套率不高、缺少自动化配送,该自动化系统的作用不能充分发挥。造成这个问题的原因,是配套的工作没有同步进行,包括信息系统的建设,物流系统的建设、供应链系统的建设、设计工艺的模块化和结构化等。


本文重点讨论仓储物流系统对柔性自动化工厂的支撑问题,常见的问题包括:

(1) 计划排程、物料齐套、提前备料做的不够好。

(2) 仓储物流系统与MOM/MES系统的集成和协同不好。

(3) 仓储物流系统自身的灵活性不够。

(4) 容器的标准化不够。

(5) 仓储物流系统的可靠性不好。

(6) 对工装、空容器的自动配送和回收调度不好。

(7) ……


2

智能排程与齐套性检查


生产计划不仅用来指导生产,还用来帮助提前进行生产准备,这包括物料的备料、工具工装的准备。对于多品种、小批量、短交期、多变化的柔性自动化工厂,生产计划的制定、物料的齐套通常是非常困难的,尤其是经常插单、工艺经常变更、生产过程不稳定的情形,生产计划需要经常调整,备料计划也必须相应调整。

图 计划智能排程与调度优化

生产计划是整个工厂运行的指挥棒,生产计划需要指导物料的备料、工具工装的准备、拉动物料的配送、驱动自动化设备自动生产、按顺序进行生产切换等。如果生产计划不合理,将导致产能的巨大损失,原材料和在制品积压、无法按期交货等许多的问题。


基于*计划排程APS,建立拉动式的计划体系,不仅考虑单个设备、单条产线产能的约束,还需要考虑不同自动化产线之间的平衡,优化瓶颈,减少在制品。例如有些批量生产的工序(例如烘烤、老化、干燥),或瓶颈工序需要拉动上游工序的生产,这样可以有效减少在制品的数量,自动化工厂在制品缓存都有一定的容量限制。


系统可以快速验证生产计划的合理性,例如检查物料的齐套性、工具工装的准备,提前驱动生产准备,并对异常进行及时的预警。过去要人工去了解和跟踪物料的齐套、工具工装的情况,无疑需要花费大量的时间,而且得到的信息时效性比较差,经常会造成计划不合理。


对于多品种、小批量、短交期、多变化的工厂,APS解决了过去常说的“计划没有变化快”的问题,排程模块可以根据收集的*信息,设备的可用情况、订单的齐套性等,支持快速滚动重排,确保计划更新的合理性和及时性,同时针对一定周期内的生产计划进行锁定,保证生产计划的稳定性,这一点对于柔性自动化工厂无疑是非常重要的支撑。


3

物料和工装提前备料入库


对于自动化的工厂,越来越多的工厂建设了立体仓库,并配备了自动输送线、*V等自动化物流设备。但是如果缺少根据生产计划的提前备料,以及生产执行过程中根据实时进度驱动自动出库和*V提前准时配送,就无法支撑自动化产线的连续生产。


为了实现生产过程中的自动化物料、工装配送,一般需要事先将、工装入自动化立体库,为了加快自动化立体库的周转率,可以根据最近生产计划所需要的物料、工装先备料到立体库中,一旦生产计划即将被执行时,就可以提前拉动相关的物料、工装*配送到工位。


备料过程通常需要考虑:

(1) 按生产计划生成备料计划,计划调整需要联动更改备料计划

(2) 按生产订单*备料,使用RFID、条码对备料的容器进行标识

(3) 备料好的容器可能需要组托,方便运输到立体库上料口、入库时拆托

(4) 根据策略自动分配立体库货位,驱动立体库自动入库

(5) 系统记录每个备料容器的货位,以便需要时*拉动配送

(6) 相同生产计划的物料入库尽量集中存放,便于生产执行时快速协同出库配送


某企业应用场景:系统自动根据备料计划自动生成备料计划,备料员按备料计划借助PDA进行备料,并将备料信息写入容器的RFID标签中,容器组托为托盘,物流员使用叉车运输到自动化立体库上料口,自动拆托装置自动拆托,识别RFID中的备料信息,系统分配货位,并驱动容器自动入立体库等待生产配送指令出库。

图 自动分配货位入自动化立体库


4

自动拉动物料配送


对于自动化设备,上料点一般只能储存非常有限的物料,配送太多物料到配送点导致上料点无法接收,甚至占用*V设备,或导致自动化输送线的拥堵。如果配送不及时会导致生产线停工待料。所以必须确定合理的配送策略,实时监控上料点的物料消耗,及时进行补充配送。

图 柔性自动线的物料输送系统


例如,MOM/MES调度平台,可以根据各个上料点配送物料的周期及上料点可缓存的容量,设置物料任务下发的数量,以此来控制物料在途数以及下发节奏,从而保证物料的及时供应,也不至于造成物流的阻塞。


并非所有配送点都可以基于自动输送线,必要时可以使用*V进行接力配送。

图 双工位*V执行配送任务

拉动物料的*配送通常需要考虑:

(1) 建立物流配送的相关模型

(2) 定义配送策略

(3) 根据生产计划建立配送队列

(4) 根据生产实际进度拉动配送

(5) 创建物料、工装配送指令

(6) 驱动立体库、输送线、*V的物流执行

(7) 避免工位物料缺料

(8) 避免堵塞主输送线

(9) 配送过程中的优化,例如双工位*V、堆垛机成组

(10) 确保物料正确的配送顺序

(11) 要考虑空容器的自动回收

(12) 监控物流的执行过程

(13) 处理物流过程中的异常

(14) ……


5

工装的配送和回收


除了物料以外,还需要进行工具工装的准备,根据生产计划,系统可以自动检查工具工装的齐套情况,不齐套的工具工装需要事先入库到立体库,并实时监控工具工装的齐套情况。生产过程中,根据生产的实时进度,驱动立体库自动出库,*V自动将工具工装配送到工位,工装使用完毕需要并对拆卸下来的工装及时回收。


例如某企业热压工序需要进行粉末冶金成型,模具是重要的工具工装,不同产品的形状、尺寸不同,需要使用不同的模具,因为涉及到数以百计的热压机,每天有大量的模具出库、预热、配送任务,这些工作必须合理的安排,否则会影响到热压工序的连续生产。

图 拉动模具的配送、驱动模具的回收


上图展示了模具的出库、配送、预热、更换、模具回收的全过程。其中只有更换过程需要人工参与,其他所有工作包括模具的自动出库、模具输送线*V自动配送到预热箱、模具在预热箱自动预热、预热好的模具*V配送到工位、*V将回收的模具配送到立库、立库堆垛机自动入库全过程都自动实现。

图 使用无人叉车*V配送或回收模具

基于这种方法,即使还没有到上班时间,MOM/MES系统根据当日生产计划,可以调度立体库模具提前出库,通知*V将模具配送到指定的预热箱进行预热,这样员工上班之后就可以立刻进行模具安装或换模,*限度减少热压设备等待时间。这样人和机器和谐交互,充分发挥各自的优势。


对于工装的配送和回收,此过程通常需要考虑:

(1) 根据生产计划自动生成工装准备计划

(2) 按工装准备计划准备工装入立体库

(3) 按需提前拉动工装的自动配送,必要时进行预处理,例如预热

(4) 自动创建任务指导工装的安装

(5) 驱动拆卸下来的工装的自动回收入库

(6) ……


6

产线柔性自动化生产


对于自动化的生产,MOM/MES需要建立一套可自动执行的闭环控制流程,包括设备的唤醒、拉动物料配送、工艺参数下发、自动上料、启动设备生产、采集与自动报工、任务完工、生产切换控制等。


生产线按一定的速率生产产品/半成品,同时消耗零部件和原材料,MOM/MES需要监控上料点的消耗情况,提前拉动物料的配送,维持生产的持续性,同时确保生产物料的持续供应。


当某自动化设备生产完一个订单时,按计划排程的顺序要自动切换到下一订单继续生产。前一个订单生产完成之前,下一个订单的物料可能已经开始配送,以便可以确保产线的连续生产。


7

在制品自动转序和成品入库


对于自动化产线产出的半成品,应该及时装盒(或其他容器、托盘等),MOM/MES应实时掌控产线产出半成品的情况,并及时驱动*V将半成品配送到下一自动化产线和设备的上料点。同时在在制品到达下个工序前,下达工艺参数、检验参数等加工信息,保证设备加工时有对应的工艺控制信息。


对于后工序有较长等待时间的情况,例如产品需要静置若干小时、或者后工序是批量生产方式(例如烘烤、老化、干燥),需要积累一定量的半成品,此时可能需要驱动*V临时入缓冲区,甚至驱动入自动化立体库暂存。


MOM/MES需要掌握在制品流转的实施情况,包括监控在制品缓冲区、立体库的货位使用情况、并调度空容器,以确保自动化产线产出产品时不会因为空容器不足而停止生产。对于已消耗的物料产生的空容器,MOM/MES应该驱动物流系统及时回收。

图 在制品自动转序和成品入库


MOM/MES必须实时掌握工厂的运行情况,实物流和数据流必须保持一致。原材料的配送、在制品的周转、成品的入库、工具工装的配送都离不开容器和托盘。一般需要采用RFID和条码技术。


对于柔性自动化的工厂,RFID的识别一般是自动进行的,例如堆垛机、输送线、*V、机器人手臂、自动化设备、PDA通常都具有RFID和条码识别装置。

图 机械手臂自带RFID识别功能


8

WMS、LES、MES的关系


如下图分析了支撑柔性自动化生产的相关要素,相关的每个业务都在制造过程中发挥着各自的支撑作用。柔性自动化生产线能否高效运转的*挑战不是来自柔性单元和柔性生产线本身,而是来自于对生产支撑相关要素的统一调度和优化。只有如下这些业务紧密的协同,才能完成高效自动化柔性生产。


生产环节从来就是各种信息和各种业务的汇集地,工厂几乎其他所有的业务环节都是为生产产品服务的,这一点本质上决定了核心是支撑生产的MES系统与其他业务板块存在复杂的协作。如下图,从产品生命周期维度、价值链维度、信息化层次等维度来看,生产都是信息和业务汇聚的核心。

图 生产是各信息和业务的汇聚点


分别实施MES(制造执行系统)、WMS(仓库管理系统)、LES(物流执行系统)等系统,从原理和实现上都是可行的,虽然这些系统可能实现了局部的优化,却容易忽视了全局的优化,事实上导致了严重的信息碎片化。小系统之间的无缝集成做到并不容易,不同应用之间的边界不够清晰,存在重叠和交叉,要进行这样的集成,需要供应商做让步和修改,这经常会触及到某些供应商的利益。你的宝贵时间可能浪费在不同供应商的争吵之中。


控制复杂性,避免碎片化是信息系统建设的基本思想。一个更好的方案是选择成熟的包含了MES、WMS、LES等模块MOM平台, MOM已经实现了这些模块之间的协同。包含这些模块成熟的MOM平台通过一体化的平台和良好的设计,对外屏蔽了内部的复杂性,这避免了碎片化、降低了集成的风险。分别实施MES、WMS、LES等系统,等于将MOM内部的复杂度暴露了出来,这对于客户的能力方面也提出了很高的要求。


MOM通过状态感知实现了信息流与实物流的一致性,一体化平台内部多个模块,更容易实现深度、更大范围内的优化,这是通过多个系统集成难以做到的。这包括生产计划、生产准备、生产执行、仓储管理、物流执行、设备状态、质量控制等各个方面,并通过工业智能、自主控制实现对工厂的动态调度和优化,基于智能化的*预测和即时行动为柔性自动化工厂赋能。


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平台必须是柔性可配置的


现在,与人力、设备、资本、物料、技术等生产要素一起, MOM已经成为柔性自动化工厂所必备的新生产要素。柔性自动化工厂比其他工厂更关注企业信息系统的柔性。


选择成熟的MOM产品平台,可以大幅度实施柔性自动化工厂项目的风险,实现合适成本、更高质量、更快地交付。选择MOM平台是很容易关注功能符合性,而忽略产品的平台化、扩展性与灵活性,这是要吃大亏的。


产品支持采用模型驱动、动态可配置的低代码开发方式进行个性化定制开发。柔性可配置包括两个方面,一个方面是面向业务人员的,包括集成服务商、用户方业务人员。业务人员通过系统提供的工具可以快速建立和修改业务模型,从而实现业务调整快速适配。


建模包括两个方面:静态的部分和动态的部分。


(1)结构建模通常是静态的,用于映射工厂的对象和结构关系,例如组织结构、车间布局、工位和连接关系、仓库、存储分区、货位结构、车间缓存区、物流配送点、物流设备/容器、配送路线等。


(2)行为建模通常是动态的,用于定义系统的行为,包括数据处理、分析、预测、优化和控制等,例如:用户权限规则、仓储上/下架策略、物流拉动/配送规则、物流拥塞控制规则等。


当工厂的生产布局、组织架构、物流路线等发生变化时,主要由这些业务工程师负责对相关的模型进行调整,调整之后不需要生成代码立刻生效,不需要交给程序员去修改代码。


另一个方面是面向IT工程师提供的低代码开发工具,通常包括:数据库结构建模、用户界面表单设计、菜单结构设计、报表看板设计、工作流设计、基于脚本的插件开发、组织结构建模、权限建模等方面工具。这些建模工具应该针对特定的用途分别设计,低门槛,易于使用,便于集成服务商或用户对系统进行持续快速、低成本地维护,满足客户的个性化需求,以及需求的快速变化。


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总结


柔性自动化生产线能否高效运转的*挑战不是来自柔性单元和柔性生产线本身,而是来自于对生产支撑相关要素的统一调度和优化,这其中就包括计划排程、生产准备、仓储管理、物流执行、生产执行、质量控制、资源维护等。只有这些业务紧密的协同,才能完成高效自动化柔性生产。


分别实施MES(制造执行系统)、WMS(仓库管理系统)、LES(物流执行系统)等系统,从原理和实现上都是可行的,虽然这些系统可能实现了局部的优化,却容易忽视了全局的优化,事实上导致了严重的信息碎片化。小系统之间的无缝集成做到并不容易,不同应用之间的边界不够清晰,存在重叠和交叉,要进行这样的集成,需要供应商做让步和修改,这经常会触及到某些供应商的利益。你的宝贵时间可能浪费在不同供应商的争吵之中。


控制复杂性,避免碎片化是信息系统建设的基本思想。选择成熟的MOM产品平台,可以大幅度实施柔性自动化工厂项目的风险,实现合适成本、更高质量、更快地交付。MOM已经实现了APS、MES、WMS、LES等这些模块之间的协同。包含这些模块成熟的MOM平台通过一体化的平台和良好的设计,对外屏蔽了内部的复杂性,这避免了碎片化,降低了集成的风险。


现在,与人力、设备、资本、物料、技术等生产要素一起, MOM已经成为柔性自动化工厂所必备的新生产要素。柔性自动化工厂比其他工厂更关注企业信息系统的柔性。选择MOM平台是很容易关注功能符合性,而忽略产品的平台化、扩展性与灵活性,这是要吃大亏的。


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