精益生产式装配车间管理系统的研究

刘一帆，陶 泽，郝永平，曾鹏飞，刘淑娟

(1.沈阳理工大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110159；2.沈阳理工大学 CAD/CAM技术研究与开发中心，辽宁 沈阳 110159；3.芜湖凯翼汽车有限公司，安徽 芜湖 241006)

精益生产式装配车间管理系统的研究

刘一帆1,2，陶 泽1，郝永平2，曾鹏飞1,2，刘淑娟3

(1.沈阳理工大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110159；2.沈阳理工大学 CAD/CAM技术研究与开发中心，辽宁 沈阳 110159；3.芜湖凯翼汽车有限公司，安徽 芜湖 241006)

针对当前制造业信息化建设的需求，结合精益生产的基本原理，建立了装配式车间精益生产管理系统模型，设计了系统的功能结构和各部门业务集成流程.应用实例表明 ，装配车间管理系统为精益生产提供了可靠的技术支持，可促进物流与信息流的有效传递，填补传统车间内部信息传递间隙，提高车间生产装配效率.

装配车间；精益生产；管理系统；物流；信息流

装配车间是包括加工与装配的复杂车间，装配是一种离散型生产过程.离散的加工物料在流水线上不断改变形态和性能，多种离散的零部件最终被组装成产品.装配式车间生产的产品种类多，加工工艺多样化，参与加工单位多，使得生产调度管理与作业计划制定困难，生产过程中协作关系复杂，物料的转入转出频繁.企业迫切需要一套面向装配车间的管理系统，来有效管理车间生产活动，创建装配生产连续流，实现生产资源的合理配置.

近年来，李宁等通过仿真，对装配车间生产物流单方面进行优化[1]；范金松等提出了基于遗传算法的调度优化方法，对装配车间调度进行改进[2]；陈金亮、俞鹏超等的研究集中在机械加工车间方面，主要基于确定性常规信息环境，采用硬决策理论方法进行分析[3-5].这些研究大多数只对装配生产过程中部分管理进行分析改进，没有具体结合制造企业的管理模式(制造业管理尚且缺乏先进的管理理念和创造性的管理方法)，未考虑市场环境复杂多变对生产需求的影响.因此，将精益生产管理思想融入装配车间管理系统，具有一定的现实意义.本文借助车间管理系统把精益生产应用到物料配送、设备管理、质量管理、库存管理、现场作业管理等业务流程中，试图实现加工装配生产的精益化，为装配车间精益管理提供一种新的思路和方法.

1 精益生产管理模型

精益生产管理是一个比较大的管理理念，它是实现从精益制造向精益计划、精益采购、精益销售等精益生产整个供应链的扩展.在复杂的装配车间生产环境下，实现人工的精益管理、零部件的精益装配生产，对增加企业效益有重大意义.然而，在混流的生产环境下，完全的人工精益管理会增加人力和物力的消耗，很难做到生产过程的精益管理.因此，实现精益生产管理，必须借助信息化技术.装配车间管理系统与精益生产针对的都是车间层面的管理.管理系统可以提供装配生产过程的实时信息，为精益生产提供数据支持，为车间的精益生产线改造提供指导.精益生产强调生产现场的重要性.所有的生产活动都是在车间内完成的，装配车间是混流的生产环境，信息错综复杂.因此，处理好车间内部信息并且与上层管理系统进行信息交互尤为重要[6].

图1所示为装配车间精益生产流程.在生产过程中，采用拉式生产和推式生产相结合的生产组织形式，使生产过程中信息可视，装配过程透明，信息传递快捷，有利于提高车间生产装配效率.在看板拉动中，通过看板，下游向上游发出消耗的信息，拉动上一工位的装配生产，用信息拉动物料的流动，看板有需求信号时上游才会加工，节省了车间的物力、人力，减少了车间在制品库存.车间生产过程的关键点采用推式生产，有利于整合企业资源，实现生产能力平衡.

图1 装配车间精益生产流程

2 装配车间精益生产管理系统设计

2.1 精益生产管理系统功能模块设计

管理系统可划分为系统管理模块、质量控制管理模块、资源管理模块、计划与调度管理模块、工艺管理模块、报表管理模块及综合管理模块.资源管理模块主要对装配涉及的工作人员、工艺过程所需工装和设备、装配对应物料资源进行管理.计划与调度管理模块主要对计划划分情况及调度信息进行管理.工艺管理模块对产品整个装配过程涉及的工艺文件进行管理.报表管理模块对产品生产过程的日月报及配套信息进行管理.综合管理模块管理与产品生产不直接相关的信息.

2.2 精益生产管理系统功能关系设计

面向装配车间的精益生产过程涉及调度管理、物料管理、质量管理、人员管理、工具设备管理等方面.各个管理部门各司其职，相互联系.在管理过程中，借助精益生产的看板管理、安灯管理等可视化工具，可建立精益生产管理系统功能关系图(图2).

(1)车间物料配送管理.物料是车间基本的加工对象，通过物料安灯拉动物料，保证车间物料的及时供应；通过物料看板显示相应的缺料工位和物料信息.

(2)质量控制管理.质量控制管理主要是加工之前和加工过程中对质量的把控，通过安灯系统反馈加工装配过程的异常现象，对质量进行监控；通过看板系统显示质量问题出现的工位，进行质量追溯并处理问题，防止不合格产品流入下道工序.

(3)车间调度管理.根据预测和订单制定的主生产计划，通过看板管理和推拉结合的生产方式，对物料、人员、设备等进行合理的安排调度.

(4)工艺设计管理.对产品的加工标准、结构BOM、加工工艺等进行制定和管理.对加工路线优化设计，减少BOM层级，为车间的生产装配提供工艺技术信息支持.

(5)车间报表管理.根据计划信息制定报表，根据质量完成信息的数据反馈，修改报表.对产品装配生产质量信息及时分析的基础上，修改加工生产报表，及时调整车间内部不合理的生产状况.

(6)车间设备管理.当车间设备出现故障，安灯系统亮灯提示时，减缓设备运行速度，就地维修，必要时停止车间作业.同时，看板会出现设备故障的工位，以便及时处理问题，提高车间生产装配效率.

图2 精益生产管理系统功能关系图

2.3 车间信息流与物流集成设计

在车间管理系统中，实现信息流与物流的集成(图3)，进行生产流程的实时分析，有利于发现车间生产过程中存在的问题，进而对车间生产流程进行改善，减少物力和人力浪费，实现企业的精益生产.

图3 各部门业务集成流程

生产部制定生产计划，把生产计划信息传送给装配车间.装配车间根据计划和实际生产情况以滚动形式制定周计划，每周一次，将物料需求量信息发送到采购部.采购部根据库存量和装配车间的零件需求计划制定外购计划，实现需求拉动，减少库存.质量部根据技术部给定的工艺、图纸等制定质量标准.检验部根据质量标准生成生产报表，反馈至生产部，同时把装配车间异常信息反馈到生产部.

3 系统应用实例

对装配车间精益生产的研究分析和管理系统的设计可知，不同角色的人员登录系统后，可根据各自业务职责来处理相应的信息.车间生产主管登录管理系统，对车间出现的生产异常进行监控，若出现生产信息异常(图4)，就把异常的信息传输给设备维修人员，同时在生产车间内以看板的形式对设备异常信息进行内容描述，以便及时处理故障，提高车间作业效率.产品检验部门技术人员将车间产品加工过程中出现的零件报废数量统计情况以及废品原因分析录入管理系统，根据不合格原因对产品进行返修或报废(图5)；在车间每天加工生产结束后，对合格率不达标的批次进行登记(图6)，分析总结，以便对车间装配生产线进行改善优化，提高产品合格率.

图5 废料通知单管理

图6 产品生产不达标情况登记界面

4 结束语

通过理论分析与系统建模，借助装配车间管理系统平台，结合精益生产思想，对装配车间管理系统进行了分析设计.将生产过程中物流与信息流集成，促进了车间信息与物料的有效传递，提高了生产效率.车间管理系统信息交互的实现，促进了装配车间精益生产.

[1] 李 宁,钱小燕.基于ED的装配车间生产物流分析及优化[J].组合机床与自动化加工技术,2014,56(4):154-156.

[2] 范金松,严洪森，周久海，等.基于遗传算法的某航空发动机装配车间优化调度[J].计算机技术与发展,2012,22(9):205-209.

[3] 陈金亮，何卫平，董 蓉，等.支持快速扩散制造的制造执行系统研究[J].计算机工程与应用,2007,44(18):207-210.

[4] 俞鹏超, 杨建军.工作流在MES中的设计与实现[J].兵工自动化,2005,24(3):34-36.

[5] RAO Yunqing, LIU Shiping, LI Shuxia, et al.Research on agile manufacturing execution system in shopfloor[J].China Mechanical Engineering,2002,13(8):654-656.

[6] 张 星,曾鹏飞，郝永平，等.面向离散型制造业精益生产管理集成化系统研究[J].制造业自动化,2015,37(9):18-21.

Assembly Shop Management System Base on Lean Production

LIU Yi-fan1,2，TAO Ze1，HAO Yong-ping2，ZENG Peng-fei1,2，LIU Shu-juan3

(1. School of Mechanical Engineering, Shenyang Ligong University, Shenyang 110159, China；2.R&D Center of CAD/CAM Technology, Shenyang Ligong University,Shenyang 110159, China；3.Wuhu Kaiyi Automobile Co., Ltd，Wuhu 241006, China)

To meet the requirements of the informational construction of current manufacturing industry, the model of prefabricated plant lean production management system is set up, the function structure of the system is designed and the flow chart of business integration about each department is established combined with the basic principle of lean production. The assembly shop management system provides a reliable technical support for lean production which promotes the transfer of logistics and information flow, fills internal information transmission clearance of the traditional workshop and improves the efficiency of assembly workshop production.

assembly shop; lean production; management system; logistics; information flow

2016-06-14

国家863计划资助项目(2014AA041603)

刘一帆(1989-)，男，山东潍坊人，硕士研究生，研究方向为数字化与网络化设计制造技术.

1006-3269(2016)04-0001-04

TH186

A

10.3969/j.issn.1006-3269.2016.04.001