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生产信息采集和物流管理控制 |
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作者：上海大众汽车有限公司 姜晓峰 来源：AI汽车制造业 |
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目前，随着汽车生产厂新车型的不断推出，每条生产线生产（混线生产）的车型越来越多。随着用户选择自由度的不断提高，同一车型的配置不断增加，同时，汽车生产厂产量的不断增加，生产节拍越来越快，过去只能生产特定车型的传统流水线已被柔性生产线所取代，所有这些都导致车辆的生产控制和物流管理越来越复杂，这对汽车生产厂的生产管理和物流管理提出了很高的要求。只有在汽车制造厂引入FIS系统（生产信息及控制系统），利用汽车生产过程中的信息采集，加强生产控制和物流管理才能保证生产的顺利有序进行。
FIS生产信息与控制系统
FIS系统是一个集成系统，它涉及到工厂所有的车辆生产过程。生产过程的所有区域（车身、油漆及总装车间）都引进FIS系统，目标是控制生产并将每辆汽车的技术特性通知给生产和物流区域的各个过程，从而保证生产全过程信息的一致性以及生产信息跟踪的及时性，保证生产过程有良好的监控性。
1．FIS的原理
如图1所示，在全厂的各个数据采集点（DCP点），利用扫描仪自动扫描贴在正在通过本DCP点车辆上的条形码（识别标签），及时采集车辆标识，并将车辆标识全部实时送到FIS控制室，由FIS控制室的FIS服务器进行数据处理，并向底层的控制系统发出是否允许车辆通过这个控制点的指令，FIS服务器同时根据收集到的信息，查询这辆车的订单要求，及时向生产车间的其他工位以及配套厂提供信息，以实现车辆生产的全过程监控。
图1 FIS原理
通常生产监控区域包括车身车间、油漆车间、总装车间以及一些储存区。在各车间的开始和结束点以及一些重要的工位设置DCP点，在每个DCP点采集通过该点的车辆识别号KN_NR，设置该点生产流水号，通过对各DCP点通过车辆的订单特性分析、对比及汇总就可以了解全厂各生产区域的生产情况（见图2）。
图2 生产线DCP点
2．跨时间段的车辆统计
利用采集某一DCP点在某一时段流水号的增加量，可以知道这个DCP点在这一时段车辆的通过量。通过对DCP点过点车辆信息的记录，可以了解这个DCP点这一时段经过车辆的车辆特征：如多少辆车，何种车型，何种颜色等。FIS提供按生产线、DCP点、车型、时间段、外色、内饰及车辆装备等组合条件统计某个时间段通过特定登录点的整车产量情况，提供车辆查询结果明细信息和单车装备详细信息（见表1）。表1 跨时间段的车辆统计 （总量：100）
 表1所示为R5点（车身车间结束点）在2009年6月26日日班上午8∶00～11∶30通过了4种车型，5种颜色车辆共100辆。
3．跨登陆点的车辆统计
利用对各DCP点过点车辆信息的记录，对比截至某一时刻两个DCP点过点车辆的差异，可以确定两个DCP点之间的车辆数量和两个DCP点之间每辆车的车辆识别号以及这些车辆详细的特征情况。FIS提供按生产线、DCP点范围、车型、时间点、外色、内饰和车辆装备等组合条件统计各个登录点之间某个时间点的整车周转量情况，提供车辆查询结果明细信息和单车装备详细信息。通过这种查询可以了解各车间内部车辆的周转量和车间之间储存区的储存量（见表2）。
表2所示为2009年6月26日中午12∶00，在 R5点与L1点之间（车身车间与油漆车间之间的储存区）有5种车型、7种颜色的100辆车。表2 跨登陆点的车辆统计 （总量：100）
 生产控制
生产线上的信息采集分析对生产调整控制极为重要。
1．各生产区域周转量的平衡
利用FIS系统跨时间段和跨登陆点的统计分析技术，对各DCP点近期车辆通过量和各车间内部、车间之间储存区周转量情况进行分析，可以知道全厂各区域近期的生产情况和目前的生产状态，通过及时调整不同区域的生产节拍、人员分配、人员午休时间和加班时间可维持生产线上周转量的平衡和各节点生产节拍的一致性，保证生产的有序进行。
例如：当发现车身车间实际周转量大于标准周转量，近期R5（车身结束点）出车量较少，R1-L1车身与油漆车间之间储存区储存量低于标准值，近期L1油漆车间开始点进车量正常，油漆车间实际周转量等于标准周转量时，表示油漆车间生产正常，车身车间可能由于设备故障维修等原因影响生产，导致欠产。如果情况继续发展将影响油漆车间的正常生产，为此可进行生产调整。如果问题发生在上午，可以通过调整中午午休时间，增加油漆车间工作人员午休时间解决，减少车身车间工作人员午休时间，增加储存区的储存量，达到各区域周转量的平衡，保证下午油漆车间的正常生产。如果问题发生在下班时间，可以要求车身车间加班2h增加出车量，或下一班次油漆和总装晚2h上班。当然如果工作人员有一人多岗的工作能力也可通过人员调整将油漆或总装车间人员补充至车身车间，提高车身车间生产节拍，降低油漆和总装节拍来平衡生产线各区域的周转量，保证生产线的持续生产。
2．油漆车间进车颜色的控制
通常情况车身车间制造车身是根据车身形式进行间隔生产（见图3），这样可以达到车身产量的最大化，此时车辆颜色是交叉的。而对于油漆车间，车辆颜色交叉意味着频繁的油漆颜色更换和喷枪的频繁清洗，这意味着时间和油漆的双重浪费，导致成本的提高。为降低油漆车间的运行费用，通常希望前后车辆颜色一致（成批生产）。
图3 车辆生产序列变化
利用FIS跨登陆点R5-L1（车身与油漆车间之间储存区）车辆订单的颜色信息采集，统计分析这些车辆订单的颜色特性（见表2），对跨登陆点R5-L1内车辆订单进行颜色分块，序列重排，可以控制油漆车间进车的颜色特性，使同一颜色车辆一批进入油漆车间制造，减少油漆车间由于换色而进行的洗枪次数，减少油漆的浪费，降低生产成本。
3．总装车间M1点至总装第一工位的时间的控制
利用FIS系统可以采集总装车间开始点M1的进车情况，包括前后两辆车经过M1点的时间间隔，当发现间隔时间连续低于标准值，表示总装M1点进车速度提高，总装车间生产节拍加快，这样会导致总装车间M1点至总装第一工位的时间减少。由于总装JIT及时供应商零件供货所需时间是固定的，总装车间M1点至总装第一工位时间的减少会导致车辆到达工位的时间不足于JIT供应商供货准备和排序零件上线时间，会导致车辆已经到达装配工位而物料零件还没有到达的情况，影响装配的进行。此时必须严密监控车辆在这两个工位之间的运行时间，如果间隔时间小于标准值，可以通过增加两个工位之间的雪橇数，降低这段流水线的流速来保证车辆在这两个工位之间的运行时间大于物料供货时间，保证车辆到达总装工位时零件都已经准备好。
物流管理
汽车生产是一个庞大而复杂的工程，它要求各部门、各系统协调一致地工作。为保证生产顺利有序地进行，作为其中重要的一部分，物流必须保证生产线上各工位所需准确零件在准确的时间到达准确的地点。因此，不但生产控制需要FIS系统提供帮助，物流管理也离不开FIS的支持，离不开生产信息的实时采集。
1．生产信息采集
如图4所示，生产现场的车辆生产信息采集对于物流控制非常重要。为保证物料零件的及时供应，通常需要利用FIS系统实时采集生产线上各种生产信息并将这些信息及时提供给各JIT供应商。这些信息包括经过某一DCP点（如M1点）的车辆识别号顺序以及通过时间（见表3）等。
图4 JIT物流供货
表3 车辆在DCP点的生产序列和通过时间
 2．物流控制
JIT零件供应商在收到这些生产信息后，就可以按照与生产厂事先的约定开始准备零件供货了。通常JIT零件供货包括如下几个阶段：JIT供应商零件组装；JIT供应商收集一个运输批次运输量；JIT供应商运输车辆装车运输车辆运输；生产厂运输车辆卸载；生产厂JIT零件从卸载到生产线上线；一定的安全提前量。
如图5所示，物流监控就是监控零件准备的这些不同阶段，监控这些不同的节点，保证零件上线时间早于车辆到达安装工位的时间。
图5 JIT供货阶段及所需时间
在生产过程中不但要利用FIS生产信息与控制系统监控生产线实际的生产情况，还需要利用FIS的JIT模块监控所有JIT零件的供应过程，包括采集JIT零件在供应商的准备情况，JIT零件的运输状态，JIT零件上线情况，匹配JIT零件排序序列是否与生产序列一致等。这两个部分必须实时交互信息，随时判断每个JIT零件目前所处的阶段离最终上线所需剩余时间是否低于规定值，是否能够在车辆到达该工位前到达工位。如此大的信息流量，如此快速的数据刷新速度，靠人工是无法实现的，只能靠FIS系统来监控。一旦出现JIT零件没有在预定的时间到达预定的区域，就立即亮灯报警，同时列出问题零件清单、供应商清单和受影响车辆的车辆清单，提请相关区域工作人员及时采取措施。表4 订单车辆的特性
 通常JIT供货从总装M1点开始，但对于某些零件，由于它的装配工位离M1较近，而零件供应商的零件组装时间较长，无法在规定的时间准备好相应的零件。此时还必须根据供应商的零件组装时间，利用FIS系统不但向该供应商提供总装M1点信息，还要提供车身R1点车辆信息。当车辆进入车身R1点时，FIS向供应商提供车辆特性（见表4），供应商根据车辆特性开始零件组装，组装完毕后存放在供应商的储存区，当订单车辆进入总装M1后，FIS向供应商提供总装M1车辆生产序列（见表3），供应商在储存区内对已经组装完毕的JIT零件按照车辆M1点序列进行排序，这样零件上线时间就可以缩短，直接从零件排序开始。如果供应商离开生产厂较远，或运输条件较差（如道路经常堵车），甚至可以将储存区设置在生产厂内，在生产厂进行排序，以保证零件上线时间低于车辆到达工位所需时间。
因此，对于JIT物流管理而言，不但要利用FIS系统采集总装车间的生产信息，还要采集车身车间、油漆车间和储存区等全厂各区域生产信息，从车辆开始生产就开始监控生产和JIT物料准备情况。
结语
综上所述，在现代化的汽车生产过程中，只有利用先进的FIS生产信息与控制系统，实时采集生产线上各工位的生产信息加以分析与汇总，加强对生产线的生产调整控制；同时实时采集生产和物流信息，加强对物流各环节的监控管理，才能保证汽车生产顺利有序地进行。现代化的车辆生产信息采集、生产控制和物流管理是车辆有序正常生产的重要保证。
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(10/10/2009) |
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