“拉动式”精益理念在G工厂中的实践应用

王旭东　张智骞　李壮

摘要：应用精益、自动化、信息化工具，对老旧厂房从优化车间布局、开发合并备料软件系统、搭建智能视觉分拣与跨层传输系统3个方面建立工厂备料车间“拉动式”物流配送模式。通过攻关自制智能视觉分拣系统和多场景多角度智能分流机构，以及搭建信息化系统做到实物流与生产信息流相互精准对接3个重要技术创新，完成“拉动式”精益物流体系智能制造应用模型，实现备料计划和过程的全流程信息化管理，攻克了电子行业订单“小多高”、交叉物流、拉车式备料3项技术难点。项目已经在G工厂全面实施推广落地，精益物流体系建设已经面向全集团各子公司推广，向智能制造更迈进一步。

关键词：电子物料;物流;精益;自动化;信息化

中图分类号：F273 文献标志码：A 文章编号：1009—9492（2021）03—0061—04

0引言

随着我国产业的发展环境不断变化，市场面临着从增量市场到存量市场的转变，我国制造业仅靠产品和技术发展已经过时，以效率、质量、成本为核心的制造模式已成为竞争主要手段，合理的物流设施规划能减少工厂的等待及搬运浪费、提高空间利用率，进而降低生产成本。因此，在实际生产过程中利用先进技术建立现代化精益物流模式是生产制造企业降本增效的重要手段。

现代化精益物流体系实际上是在传统物流设施规划的基础上结合信息化、自动化、数字化的产物，还存在因地制宜、因厂制宜情况，因此国内外相关专业学者在此类问题做了大量理论研究以及实践探索。邓永朋应用工业工程IE技术与工业信息化IT的融合实现的叫料系统，将物料配送这一复杂、繁琐的过程进行简化，消除了中间不增值的环节。张梅等运用SLP法对某光伏组件厂各作业单位进行定量的物流分析和定性的相互关系分析，最终确定更加优化的布局规划方案。高嘉成将SLP方法建立出车间布局改造数学模型，采用Matlab软件的遗传算法对其求解得较优布局方案后，使用Flexsim建立仿真模型验证布局方案的有效性。温春雁给出了一种PLC控制的可多段控制的皮带线传输系统的详细解决方案，为多段皮带线应用提供了理论基础。上述文献虽然从各个角度对精益物流做了深入研究分析，但是未能系统地建立一个全面的精益物流体系，因而在实际生产应用中存在一定局限性。

本文以G工厂“拉动式”精益自动化输送线项目为例，介绍应用精益、自动化、信息化工具优化车间优化布局，开发“拉动式”合并备料软件，设计应用智能视觉分拣与跨层传输皮带线解决老旧厂房物流浪费问题，进而建立G工厂备料车间拉动式精益物流配送模式。为产品工艺复杂、产品多样性大、生产体量大、建筑老旧的厂房设施空间布局规划提供一定借鉴。

1问题分析

G工厂老旧工厂场地面积受限，在总部生产订单“小、多、高”切换频繁，导致现有物流能力已经不满足生产需求。工厂物流现状如图1所示。

跨楼层物流转运竖向电梯运力瓶颈。G工厂车间2个电梯承接5个楼层的转运工作，能力欠缺;同时电梯转运与车间转运均需传统人工拉车转运，劳动强度大。

备料作业与产线需求进度脱节，产线保障物料异常多发。备料作业集中在5楼完成，同时向6、7、8三个楼层的多条流水线发送物料，备料与生产并行作业的情况下缺乏联动工具，易造成产线停线待料。

串行备料模式作业效率较低。G工厂电子物料种类繁多，同时受场地布局限制，主板线仍位于车间尾部方向，物流布局存在迂回交叉、人工串行备料模式靠经验拣选等浪费，造成备料低效。

2改善方案

G工厂“拉动式”精益物流以产品为中心，计划分族定线引导，设计改进制造模式，再通过自动化输送，解决订单批量—产线呼料—并行备料—输送硬件四维匹配失衡造成的人员、产能浪费，建立“订单/产品”与“备料/输送”之间的匹配关系，实现产品分族定线、高效上线生产。

本文针对物流改善，从物流布局、物流载体、物流系统3方面进行策划推进。以精益布局为指导思想，实现物流流程作业效率最大化，研究通过对现有布局调整，重点推进精益物流改善工作，优化平面布局，解决竖向物流瓶颈，解决人工搬运浪费问题。解决思路如图2所示。

2.1车间布局调整

首先对5楼备料车间进行精益布局调整，减少交叉迂回。改变原有的车间同进同出交叉迂回的物流路线，实现车间先进先出、单进单出。对备料班电子物料进行大数据分析，现库存652万，共1928个编码，占地批量72叉板、23货架，约合99叉板，库存周期1天，积压率超25%。

通过对物料区域分布及物流路线调研，按照物料备料从小到大顺序对5楼备料车间10个备料单元进行优化合并精简，重新定义7个物料单元。进一步运用SLP法对7个物料单元相关度进行重新排布设计。以电容区域为起点，继电器、电阻区、针座区、IC/IPM/数码管区、加工原件区依次位于车间北面靠墙处，与之对应的电感、变压器、扼流圈、线、注塑件区位于南面靠墙区。单班减少人工地面物流周转约2280m。物料车间布局调整如图3所示。

2.2并行备料模式

备料模式变更串行改并行，提升备料柔性响应能力。由信息化系统将总看板拆分成7个备料看板，各崗位同时响应需求备料。统一物料上线方式，将原备料模式为串行备料，串行单套料需要按照顺序经过7个岗位才能形成套料，改为并行备料后，单套料所有岗位同时启动备料，当本套物料盒到达本岗位时备料人员将已备好的岗位物料放到本套物料盒里，当物料盒流过7个岗位后整套物料齐套，最后岗位操作员检查无误后备料周期结束，物料通过皮带线自动流走上楼到达对应线体。备料周期缩短6/7，原本一套物料从启动到上线需要70 min，改善后缩短至10 min。

通过备料岗位标准化、备料标签数字化、合并备料软件开发、并行备料软硬件实施、标签自动打印、自动化物流、齐套备料信息化看板开发应用等项目实施，实现备料计划、备料过程的全流程信息化管理。根据使用场景攻关研究加工自制提升机、移载机构、转角机、顶升移载等机构20余件，根据条码阅读器识别信息确保送料准确性，解决了硬件精准控制实行分流技术难题。备料模式变更如图4所示。

2.3跨楼层传输皮带线

通过联合现场评审，仿真模拟，输出跨楼层自动化物流输送线方案。通过自制空中皮带线与系统运行逻辑，结合皮带线和转角机、顶升移栽、提升机等机构替代人工与电梯，将电子物料由5楼备料班自动传输至3个楼层的车间流水线体。配合自主研发信息化系统实现自动识别产品信息、智能分拣将电子物料由备料处自动传输至车间各线体。项目设计跨楼层皮带线传输逻辑、搭建跨楼层皮带线硬件设施等工作子项，实现电子物料与PCB板直配线边。

根据前期方案进行设备搭建材料申购，自制空中皮带线与运输路线，自制转角机、顶升移栽等机构实现电子物料由备料处自动传输至车间各线体。

（1）设置下线点。皮带线抵达6楼12线处，通过移栽机换向，分别在各条线背后设置一个下料点，同时在设备车间设置1处PCB下料点;皮带线抵达7楼单元线处，通过移栽机换向设置一个下PCB料点;同理在皮带线抵达8楼7线处，通过移栽机换向设置各条线边物料下线点以及PCB下线点。

（2）使用材料：顶升移栽、800mm宽度皮带、600mm宽度皮带、PLC控制器。配送方式：采用60cm×40cm×17cm防静电物料箱裸料且按需配送。

（3）设置逆向物流。8楼设置在主板2线3线之间（承接主板1、2、3、4）1处，设置在主板7现上料点1处（承接主板5、6、7及设备车间）;同理设置6楼车间两处包材回收上线点。

自主设计各结构2D图纸和3D动画仿真，确保产品可以安全顺利地完成跨楼层运输作业。评估运输速度和爬坡摩擦力，制定合适的运输线长度和角度范围，如图5所示。

硬件皮带线搭建完成后通过条码阅讀器对标准物料盒二维码进行扫描方式，实现不同线体物料自动配送到岗。条码扫描可实现运动中精确扫描识别解决物料精准到岗，100%避免物料混料质量风险。

2.4拉动备料系统

开发拉动式信息化备料系统。由生产线作为物料需求信息发起源头，通过智能叫料系统发起任务，合并备料系统接收处理信息，并将处理后的信息分发至各个岗位，最后汇总套料将其发送至生产线上。生产流水线拉头设置叫料电子看板界面，在班组下一批次计划上线前1h通过系统发送至备料班备料系统各岗位看板，各备料岗位接收到备料信息后系统自动打印各岗位备料标签，备料员通过备料标签进行

3结束语

老旧工厂备料场地面积受限，备料方式传统，交叉迂回多，“小、多、高”订单多导致找料时间长，跨楼层配送电备料。

整个备料程通过Matirx210N条码阅读器运行的解码库读码长度，以具体线体数字建立扫码库，结合阅读器与PLC进行精准对接，实时监控备料进度，运输进度全流程监控，实现备料目视化，反馈信息汇总成看板，实时展示备料进度信息，展示出各个岗位备料完成情况、线体物料需求齐套情况、线体紧急计划情况。

物料上线流程：（1）产线呼料，通过智能叫料系统发起任务;（2）合并备料系统接收处理信息;（3）自动打印标签;（4）齐套上线;（5）自动化输送;（6）智能视觉分拣系统;（7）跨楼层配送到岗。

拉动备料流程如图6所示。梯货运能力不足。本文针对这些现存问题，通过应用精益、自动化、信息化工具对以上问题推行优化车间布局，开发“拉动式”合并备料软件系统，搭建智能视觉分拣与跨层传输系统，最后建立了G工厂拉动式备料精益物流模式，实现备料计划和过程的全流程信息化管理，进而实现了增效、提制、降本的目的。