装配线

装配线优化是制造行业的关键能力

发布者:admin 发布时间:2014-10-28 阅读:1045

装配线是一种生产过程的先进的组织形式,在其生产的产品的范围,包罗万象;如:工程机械、汽车、飞机、枪炮、工具、玩具、衣物、电子零件与产品。
装配线能够将空间组织对象原则与时间上平行的方式的优点结合在一起。某种程度上说,装配线及其平衡是制造业的基础。装配线用于大批量标准化工业生产。现在,装配线对小批量客户定制生产体现出重要性。
装配线制造的发展经过:1、T型车装配线(福特时代)2、客户化定制装配线。(德国宝马汽车)。3、面向小批量的订单装配线。(机械制造中带自动换刀功能的多用途机床,使得成为可能)。4,精益单元装配线
一般装配线分为:
1、简单(单产品确定或随机任务时间)如电子行业。(1)通用装配线。(2)专用装配线
2、复杂(多批产品/混流产品确定或随机时间)如汽车行业。(1)重复生产装配线。4)精益单元装配线
装配线计划主要处理重复制造(Repetitive Manufacturing)多批模式流水线生产环境,流水线制造环境(Flow Line Manufacturing)混合模式流水线生产环境,精益制造(Lean Manufacturing)精益概念的制造单元环境。
装配行业的主要特征
(1)按照客户要求的交货期提供个性化产品
根据客户的需求,需要在标准车型的基础上进行个性化配置,由于交货期的限制,设计、生产和采购往往同时进行,要求设计、生产和采购各环节技术资料的同步更新,如果技术资料不能根据客户变动及时更新或下发,影响材料采购及生产进度,甚至会造成呆料和返工的现象。
(2)按生产线组织生产
整机从投入到最后下线,其生产过程是各工位依照一定的生产节拍顺序作业,形成专用车组装生产线。
生产线的生产方式要求材料能够及时准确的配送到相应的工位,保证生产的有序进行。如果出现缺料、错料的情况,将打乱生产节拍,打断原有的生产顺序,从而造成生产混乱、影响生产进度。
(3)生产计划与控制需要细化到各工位
按生产线组织生产,工位是组成生产线的最小单元,而工段只是管理单元,因此需要依据销售订单将生产计划分解到各工位,形成工位作业计划。同时,要想了解各台的生产进度,及时掌握生产中发生的各种情况,需要将各工位的生产状况和生产数据及时进行反馈,才能让管理人员及时掌握第一手的生产数据,了解生产运作的全貌,并及时进行相应的调整。由于生产线工位多,手工进行生产计划编制和生产情况反馈的准确性和及时性都很难得到保证。
(4)采购计划编制需考虑的因素多
采购计划是依据销售订单、产品BOM、技术图纸、以及生产计划来进行材料采购计划的制定和分解,在运算及分解过程中需要考虑很多因素,如在途量、现有库存、以前订单的占用量、各工段的开工时间、物料价格、对应采购员等等。采购计划的制定非常复杂,工作量也极其大,手工很难保证其准确性和及时性。
(5)材料按需配送
采用材料实行配送制。库房根据生产进度计划将工位所需材料配送到现场货架上。库房需要根据工位作业计划、材料与工位对应表制定相应的配送计划。由于材料品种多,各车型间变化大,手工进行配送管理很难保证生产的需要。
(6)设计变更容易造成停工待料和返工
设计变更相对较多,直接影响到生产进度,造成停工待料和返工现象的发生。因此,需要在每台投产前,及时根据设计变更更新产品BOM,并根据库存情况,对照最新的产品BOM进行齐套性分析,提前掌握异常情况,及时做出反应,避免工期的大幅度拖延。
(7)按照单台计算实际成本
 
整机生产成本是由财务部手工进行数据统计,手工进行费用的归集和分配计算得出,成本计算工作量大,数据也不会太精确。
装配线管理
在装配线组织模式中,包括产品装配线和部件子装配线,存在多级生产线共同完成产品的生产;在线与线的联接过程中,存在一定的缓冲区域,保证前序和后序的生产衔接;前序生产计划由后序计划来拉动,并保证生产的协调和节拍的一致性;在每一条生产线的生产装配顺序,根据订单的要求要保持一致性;每一条生产线上的物资供应可以采用领送料、看板等多种方式。
装配线管理主要内容有装配线建模、装配计划、 生成装配订单、装配订单执行控制、物料需求计划、准时化物料供应。
 
(1)装配线建模
主要思路是:1、装配物料分配装配工序,定义装配工序所需要的装配部件。分配零件到工序。2、再把装配工序分配到装配线的站点。
关键点是装配零件和工序相关而不是直接和线的站点相关。装配零件就可以灵活的移到不同的装配线的工序继续装配。优点是工序可以被分配到不同的线站点来定义替代线的平衡,也就可以处理虚拟柔性的单元线。
在装配控制中,装配件是和装配工序连在一起,这就是扁平的产品结构来保证物料的准时、准地的供应。基于过程的装配线的要素:
线分段:线分段是装配线被分为不同的线段
      
线站点:线站点是装配工序在哪里被执行
      
线缓冲:线缓冲是保证线站点适应工作的管道
装配线线分段总是一个缓冲作为开始,中间包括所有线段直到下一个缓冲。缓冲和线分段为了订单的物流平滑进行重排装配订单的顺序提供了灵活性。
装配过程建模要考虑工程产品结构如何把这些装配物料分配装配工序,定义装配工序所需要的装配部件。

再考虑装配工序是如何分配生产线的线站点(单元线)上。此模型的关键是装配零件和工序相关而不是直接和生产线的站点相关。其原因是工序可以被灵活的分配到不同的线站点(单元线),来应对多个的产品的配置与整个生产线混流节拍的平衡。

(2)装配线物料的供应
为了平滑装配过程,装配零件的供应是关键,它依赖装配零件的特征,需要不同的供货方法。大部分的零件在正确的顺序中需要准时化供应。小部分的零件可以基于批量供应,用看板补充触发。
(3)装配计划排序
 
根据产品需求预测,提供各种产品的市场需求预测制订各产品的生产计划;客户定单管理各种产品的客户需求,客户发货日程,按客户的发货日期、收货日期、地点排程的客户要货计划。
生产计划根据预测、客户定单和客户要货计划计算出各产品的具体的日产出计划,装配线的投产顺序计划根据不同产品的生产线装配工艺流程产、不同产品的日产出计划,结合节拍均衡生产的要求,计算出日生产的投产顺序计划。
产品的设计和配置CTO(按单配置)由PLM来管理,扁平化的产品结构把装配件分配到工序,再工序分配到不同单元线(线站点)。
一旦接收销售订单,产品结构CTO配置器和装配计划将产生装配订单,控制配置产品的装配。装配计划也将计算装配零件的需求,产生采购计划并和供应商沟通产生供货排程。
而采购计划支持和预测顺序的发货计划的随时沟通修正,用APS的优化顺序排程器产生基于顺序规则的装配顺序计划。
装配计划需时刻注意客户需求的变化,需求的Takt时间(Takt Time)的变化和生产线的额定日产量CT(cycle Time)平衡。每天调整计划安排可以吸收客户需求较大的变异,可以利用柔性装配软件建立混合模型,自动调整劳力资源就可轻易改变产量水平,自动调整生产节拍来满足客户需求的变化,使得CT额定日产量满足需求节拍TT。
APS装配线优化排序
生产部门按照计划部门的指令,定期(天,班)从销售订单库中取出订单(一车一单),决定订单的顺序,建立订单的优先级,进行预排序,这属于静态排序。对已经排序的订单安排生产,进行约束排程。如在生产进行中,实时检查车辆生产状态,调整订单的执行顺序,这属于动态排程。
APS生产排序的约束与优化:
(1)整合围绕个生产线的生产要素与约束条件。
(2)当个生产线能同步均衡达到产能最大化,且支撑产能最大化的关键要素的运行成本趋于较低水平时,就是效益最优解(满意解)。
(3)寻求排序最优解的问题就转化为满足优先次序不一的条件排序问题。基于已经优化的物流运作模式,使得各生产线能按最高能力不间断地,顺畅地连续运行。
APS生产排序的约束分类:
(1)在同一单元内安排的产品差异性最小。如同一平台的产品;同一平台的相同型号的产品;同一型号的同一配置的产品。
(2)客户订单交货期的约束。如订单交货期是将订单中的车型组合后,在生产单元何时执行的约束条件
(3)生产线本身固有的约束。如涂装线,是否有最低数量同种颜色成组油漆的要求;零件拼装线,做多少个零件换工装才是可以接受的。(符合总装线的节拍)
(4)生产线之间的固有约束。如会发生总装线上要装某零件时,子零件还未到位或规格不对等脱节现象。
(5)物料到位的约束。可用库存不支持;高于预测的紧急要货量;供应商的供货能力;交货周期的制约;自制件的生产周期制约。
APS约束优化几个详细规则:
1、完成日期: 订单的提早或延迟可以被加权,可以分别对于MTS和MTO
2、换装或调整时间 [最小] :对品种间隔顺序的规则,减少换装或调整时间的浪费
3、固定位置: 订单有一定的固定位置。如在第一个任务中放原型车的生产。 
4、距离(空间)[最小,最大]:对某一间隔的特别组合的特征值的限制。如每辆敞篷车后,必须跟着有至少有两辆硬顶车。                            
5、数量[最小,最大]: 对一每天/每班规定的数量的特别组合的特征值的限制。如每一班只能生产200辆装有V8引擎的汽车。                               
6、合并 [最小,最大]: 对某一块的特别组合的特征值的限制。如在这条生产线上安排10-20辆红色的汽车。                                     .
7、包括(K of M) [最小,最大]: 对在一部分数量(间隔)的某数量的特别组合的特征值的限制。如在每组5辆车中,至少有三辆车加装空调。
8、平等分配: 特征值的特别组合是某一天或一班的平等的分配。如在一天的生产中平均地安排柴油发动机车辆的生产。                      
9、优先级: 0 = 硬约束(必须满足), 1-9 软约束(用惩罚评估和尽可能低的冲突。
替代解决方案: 平滑(-%)
装配计划在遇到短期插单时运用到APS几种排序的方法:
(1)向前排序:在排序的过程中,如果需要将某一操作排在特定的日期,并且设定需要向前排序策略,则系统会自动将现有的任务向前推动,直到可以插入新的任务。如果发现日期冲突,则将整个排序队列向前推动。
(2)向后排序:在排序的过程中,如果需要将某一操作排在特定的日期,并且设定需要向后排序策略,则系统会自动将现有的任务向后推动,直到可以插入新的任务。如果发现日期冲突,则将整个排序队列向后推动。
(3) 挤压(双向排序):在排序的过程中,如果需要将某一操作排在特定的日期,并且设定需要双向排序策略,则系统会自动将以前的任务向后推动,以后的任务向前推动,直到可以插入新的任务。如果发现日期冲突,则将整个排序队列双向推动。
(4)重排:在对选定的任务进行重排时,如果选定任务在开始时间以前,在没有破坏与其他操作之间的关系的前提下,系统将其推到现在。
子装配线和采购物料的管理
    
随着整机厂对其供应商提出了模块化供货(Modular Supply)或及时顺序供货JIS(Just In Sequence)的要求,很多整机厂的供应商已经开始实施精益JIT/JIS系统,JIS系统已成为当今配套企业提高其核心竞争力的必由之路。
因为传统的ERP计划模式没有考虑有限产能节拍的总装排序计划;也不能通过配套来约束和调整排序计划;未能匹配现场的上游多个分支工序段的机器,人员,动态安全库存、加工时间、加工批量等实际重要约束因素的排程。
采用APS高级计划根据销售预测计划倒排计算出整机月主计划和物料供应计划,根据APS装配线产能等多个约束产生详细装配排程计划,根据APS详细装配排程计划计算各组装件的工序排程计划,可精确到机台、分钟。计算物料配送与JIT/JIS喂料计划.
APS通过约束条件来正排,根据零部件的实际完工状况、库存状况,计算齐套率,约束调整第二日的整车的详细装配排程计划。
组装件的排程采用“推-拉”结合的方式。按各组装件个自的瓶颈工序准备时要求配套顺序的原则,计算得到各组装件在各工序开始生产排程的时间,排程精确到班次分钟。
按单装配ATO(Assemble To Order )的APS优化解决方案:
     1、定单拉动与APS排序计划有机结合
     2、小批量,多品种,按单排序生产
     3、订单直接拉动计划排程,推算CTP交货期
     4、APS多工序的多资源约束与动态平衡
     5、基于APS优化算法,实现装配最优
     6、基于PLM的CTO客户配置
     7、基于项目的协同开发和协同制造动态实时响应
装配订单的MES执行
 
在装配线生产环境下,许多活动是基于单个订单的进度,装配执行控制可以基于事件、过程触发的工作流控制。如打印工作指示、按顺序发运排程产生一个采购请求排序;生产单元线之间的在制品转移。
装配订单的执行可以用条码,系列化产品跟踪、产品配置多样的变换、生产线的分配和平衡、生产线站点的成本、生产线利用率与平衡率、多地点的装配和监控、报告和监控等。
APS结合TOC思想整合总装、部件、采购件一体化优化
根据销售预测和销售订单和发货计划制订产品的周生产计划来驱动毛坯计划和瓶颈工序生产计划。制订总装配线排序计划(拉动源),倒排组装件的日完工计划(考虑产能问题)。
根据组装件的实际完成数和实际工序中在制的配套数在来调整总装配排序计划(工位物料,物料齐套约束);
对组装子线的瓶颈问题处理,需要结合TOC原理瓶颈缓冲与APS优化。第一次总装线日排计划倒排组装分支线计划时,识别出哪条支线有瓶颈。计算瓶颈缓冲来满足总装计划。这时可能会影响其它支线的节拍,如比总装节拍慢的的支线,需要计算其支线的装配缓冲,来满足齐套。即APS优化既要总装线按期满足客户需求,又要考虑多个自制的零件的生产速度和及时配套,同时还要考虑采购的及时到货和安全库存。
执行时,在装配缓冲设置拉动执行,如果发生的实际变异(缺料),用装配物料配套约束再来动态的调整总装线产品的顺序计划。

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脚注信息
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