網(wǎng)絡(luò)化制造的車間天車調(diào)度研究

　　論文關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)化制造　天車　調(diào)度

　　論文摘要:本文分析了網(wǎng)絡(luò)化制造的車間中天車在響應(yīng)各工作地的任務(wù)請(qǐng)求時(shí)存在的問題,提出了一種以提高車間設(shè)備利用率為目的,天車服務(wù)必須圍繞任務(wù)需求的天車優(yōu)化服務(wù)模型,并給出了硬件需求和軟件流程圖。
　　
　　制造業(yè)正向著網(wǎng)絡(luò)化智能化、數(shù)字化、集成化、柔性化、和敏捷化方向發(fā)展。制造企業(yè)利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),開展產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、銷售、采購和管理等一系列活動(dòng)的總稱為網(wǎng)絡(luò)化制造。中國目前制造業(yè)特別是中小企業(yè),對(duì)現(xiàn)有制造資源進(jìn)行大規(guī)模更新的機(jī)會(huì)很小。中小企業(yè)要提高核心企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,只有充分利用其現(xiàn)有資源和現(xiàn)代信息技術(shù),對(duì)現(xiàn)有制造系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化改造與性能提升,支持和實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化制造,實(shí)現(xiàn)資源集成與共享。作為制造企業(yè)的物化中心,產(chǎn)品最終要通過車間制造出來,車間制造資源的狀態(tài)最終決定了一個(gè)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)能力。

　　車間制造資源主要包括三部分:硬件資源、軟件資源和人力資源。這三類資源是相輔相成的。車間制造資源及制造過程的優(yōu)化管理,必須提高車間設(shè)備的利用效率[1]。隨著機(jī)床設(shè)備的自動(dòng)化程度提高,生產(chǎn)效率飛速提高,生產(chǎn)車間的物流量越來越大。天車(吊車)成為車間三種資源調(diào)度的核心,天車(吊車)的調(diào)度優(yōu)化為題日益突出。

　　美國麻省理工學(xué)院總結(jié)日本豐田汽車公司制造車間的生產(chǎn)模式而提出精益生產(chǎn)方式LP(1ean production)生產(chǎn)理念[2]。按照精益生產(chǎn)的思想,浪費(fèi)形式通常有以下7種:①過多制作造成的浪費(fèi);②等待造成的浪費(fèi);③搬運(yùn)造成的浪費(fèi);④加工造成的浪費(fèi);⑤庫存造成的浪費(fèi);⑥動(dòng)作中的浪費(fèi);⑦生產(chǎn)不良品產(chǎn)生的浪費(fèi)[3]。中國許多制造企業(yè)都存在上述部分甚至全部浪費(fèi),使企業(yè)在微利或無利狀態(tài)下掙扎。本文就車間內(nèi)等待和搬運(yùn)產(chǎn)生的浪費(fèi)進(jìn)行分析,改善作為車間物流核心的天車調(diào)度,從而促進(jìn)車間各項(xiàng)工作有序進(jìn)行,減小浪費(fèi),提高效率,響應(yīng)國家節(jié)能減排的號(hào)召。

　　一般情況l臺(tái)天車橫向行走電機(jī)、縱向行行走電機(jī)和有卷揚(yáng)電機(jī),3臺(tái)電機(jī)總?cè)萘考s50 kW,天車主要用于大質(zhì)量、長(zhǎng)距離運(yùn)輸物品的轉(zhuǎn)移、搬運(yùn)和裝卸任務(wù)[4]。在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),它更多的應(yīng)用于短周期轉(zhuǎn)運(yùn)和不足500 kg的物品,平均負(fù)荷率≤10%～15%,而且倒行、逆行及空程移動(dòng)較多,是重大的浪費(fèi)。

　　天車響應(yīng)各工作地的任務(wù)請(qǐng)求時(shí),存在如下問題:①高速運(yùn)行的天車頻繁無規(guī)律地往返搬運(yùn)物料是安全隱患。②天車通常按照服務(wù)請(qǐng)求的先后順序進(jìn)行響應(yīng),當(dāng)相鄰請(qǐng)求的工作地相距較遠(yuǎn),需要天車長(zhǎng)距離空程行走時(shí),導(dǎo)致巨大的電能浪費(fèi);③天車對(duì)工作地服務(wù)請(qǐng)求的響應(yīng)取決于天車操作者眼睛發(fā)現(xiàn)或耳朵聽見,造成請(qǐng)求天車服務(wù)得不到響應(yīng),工作地停工等待,造成時(shí)間、設(shè)備的浪費(fèi),④對(duì)所運(yùn)送物品數(shù)量、種類不清楚,裝吊注意事項(xiàng)不清楚,進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)生產(chǎn)效率低下;⑤主觀決定是否響應(yīng)請(qǐng)求,當(dāng)多個(gè)工作地同時(shí)提出服務(wù)請(qǐng)求時(shí),天車操作者往往難以判斷應(yīng)該優(yōu)先響應(yīng)哪一請(qǐng)求,導(dǎo)致本該優(yōu)先響應(yīng)的服務(wù)請(qǐng)求卻排在了后面,進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)的不均衡,甚至高價(jià)值、高精密的機(jī)床等設(shè)備閑置,造成很大的浪費(fèi),影響最終的裝配進(jìn)程。對(duì)天車進(jìn)行科學(xué)調(diào)度,消除不科學(xué)調(diào)度引起的浪費(fèi),成為一個(gè)提高精益生產(chǎn)模式下的一個(gè)重要課題。盧曉紅等提出把天車服務(wù)問題看成隊(duì)列問題[5],不太符合車間實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。

　　天車服務(wù)任務(wù)是臨時(shí)實(shí)體,天車服務(wù)必須圍繞任務(wù)需求。相對(duì)來說,機(jī)床等設(shè)備的閑置浪費(fèi)比天車閑置、空程浪費(fèi)造成的損失大得多,首先需要充分利用車間網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),構(gòu)建起科學(xué)的通信體系,防止出現(xiàn)服務(wù)請(qǐng)求不到位造成出現(xiàn)服務(wù)請(qǐng)求的誤報(bào)、漏報(bào),造成操作者的等待,同時(shí)便于操作人員輸入、管理。為了能夠滿足以上要求,本文認(rèn)為首先要對(duì)車間天車服務(wù)的范圍進(jìn)行科學(xué)的區(qū)域劃分并進(jìn)行標(biāo)號(hào),明確任務(wù)的始發(fā)地和目的地,各操作區(qū)域服務(wù)量大致相當(dāng),達(dá)到服務(wù)區(qū)域的均衡。各區(qū)域通過合適的網(wǎng)絡(luò)(可以是專用網(wǎng)絡(luò)也可以是搭載其他網(wǎng)絡(luò)信息傳輸系統(tǒng))系統(tǒng)連接到車間網(wǎng)絡(luò)中心,使其成為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的子系統(tǒng)。由網(wǎng)絡(luò)中心的天車調(diào)度程序進(jìn)行天車服務(wù)的調(diào)度,將調(diào)度指令發(fā)送給天車,天車實(shí)時(shí)將當(dāng)前調(diào)度情況實(shí)時(shí)的反饋給網(wǎng)絡(luò)中心。

　　天車接受工作區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中心任務(wù)時(shí)主要需要如下參數(shù)(由天車區(qū)域根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)需要實(shí)時(shí)提供,通過網(wǎng)絡(luò)輸送給網(wǎng)絡(luò)中心。也可由網(wǎng)絡(luò)中心根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)提前輸入):
　　(1)任務(wù)請(qǐng)求地點(diǎn)代碼與時(shí)間worktime
　　(2)目的地代碼reach code
　　(3)等待時(shí)間(待運(yùn)物品裝載和卸載所需時(shí)間)waittime
　　(4)最早響應(yīng)時(shí)間(任務(wù)能夠執(zhí)行的最早時(shí)間)firsttime
　　(5)最遲響應(yīng)時(shí)間(不影響生產(chǎn)的最遲時(shí)間)lasttime
　　(6)任務(wù)特征(待運(yùn)物品的編號(hào)(numbe)重量(weight)、次數(shù)(frequency)以及其他特殊要求如設(shè)備編號(hào)等
　　(7)任務(wù)的重要程度(優(yōu)先級(jí))level
　　(8)任務(wù)的撤銷。cancel
　　天車在運(yùn)行過程中需要處理如下參數(shù)(這些參數(shù)由天車實(shí)時(shí)輸入網(wǎng)絡(luò)中心):
　　天車當(dāng)前位置坐標(biāo)ablen、天車正在響應(yīng)的任務(wù)present、天車當(dāng)前服務(wù)的目的地reachtime
　　網(wǎng)絡(luò)中心通過設(shè)計(jì),需要完成如下工作:
　　服務(wù)的提出lodge、服務(wù)的撤銷或完成cancel、計(jì)算完成當(dāng)前任務(wù)所需要時(shí)間complettime

　　把天車響應(yīng)工作地請(qǐng)求問題轉(zhuǎn)化為響應(yīng)各工作地的請(qǐng)求任務(wù)的服務(wù)系統(tǒng),該系統(tǒng)不應(yīng)是先來先服務(wù)的排隊(duì)系統(tǒng),而應(yīng)是根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)組成的在時(shí)間允許下的路線最短優(yōu)化服務(wù)系統(tǒng)。為了減少空程,把最短路線問題轉(zhuǎn)換為求任務(wù)請(qǐng)求地點(diǎn)代碼最接近數(shù)問題,通過尋求上一任務(wù)目的地編碼的最接近數(shù)為下一任務(wù)的始發(fā)地代碼,使路徑和最小,執(zhí)行時(shí)間最短,從而求路徑長(zhǎng)度總和,時(shí)間總和最短,尋求天車最佳路線。系統(tǒng)的流程如圖1。同時(shí),由于天車任務(wù)中加入了轉(zhuǎn)運(yùn)物品的特征(見任務(wù)特征),車間物流實(shí)施的輸入到網(wǎng)絡(luò)管理總系統(tǒng),使得車間物流在控制室里可以很清晰的看到。

　　本文提出了一種在保證車間設(shè)備不閑置的情況下,天車服務(wù)時(shí)間和路程最短的調(diào)度系統(tǒng),為車間網(wǎng)絡(luò)化管理走向?qū)嶋H應(yīng)用給出了參考。但本文沒有給出具體的物流優(yōu)先級(jí)劃分原則,和區(qū)域劃分辦法以及相關(guān)的編碼方法,這些需要車間根據(jù)自身情況去編碼。同時(shí)本文沒有考慮實(shí)際應(yīng)用時(shí)的人為因素。

　　通過設(shè)計(jì)該系統(tǒng),促進(jìn)車間硬件資源、軟件資源和人力資源優(yōu)化調(diào)度,可以作為網(wǎng)絡(luò)化車間的一個(gè)子系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理人員可以清晰的看到車間內(nèi)的物流,為車間總體網(wǎng)絡(luò)化、智能化支持。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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　　[2]潘吉波.精益生產(chǎn)的應(yīng)用研究——上海通用東岳汽車有限公司總裝儀表盤分裝線改造工程[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究,2005(1):82—84.
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　　[5] 盧曉紅等.基于LP模式的車間內(nèi)吊車調(diào)度系統(tǒng)研究[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),2008.3:216-219.

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