2 汽车线束制造过程中数字化与智能化应用研究
汽车线束的数字化制造管理系统是通过纸质的二维条码来标识半成品、原材料的身份;必须由操作工用无线手持终端、条码枪逐个扫码后才能进入数字化系统进行管理。然而汽车线束制造的特点就是需求原材料、半成品的型号和种类较多,无论是原材料的配送扫码还是半成品的上架、下架配送扫码,工作量都特别大,且效率低下。根据TRIZ技术矛盾分析,改善的是自动化程度;恶化的是控制和测量的复杂性;查询矛盾矩阵表,得出34、27、25三个创新原理,综合分析34抛弃或再生原理与25自服务原理。因此,通过改变二维码的功能,应用二维码的自服务原理,引入RFID无线射频标签作为原材料、半成品身份标识,并且利用再生原理,将RFID标签重复写入回收多次利用,降低了RFID电子标签的应用成本。
2.1 RFID电子标签在导线原材上的应用研究
众所周知,导线是汽车线束的主要原材料,且不同的线束主机厂家所采用的导线标准一、类型也各不相同。同一个线束制造中心为多个主机厂供货时,繁多导线种类给仓储和导线的配送和管理带来很大的不便,且占用较多的资金和场地,生产中心也需要设置较多的架位放置。尽管导线配送操作工配备有导线地址及需求信息的平板电脑,能够快速找到导线所在的架位,但是仍然需要使用无线手持终端扫码下架,然后配送给每个生产加工工位,操作繁杂,效率不高。于是导线的自动化、智能化配送的应用与研究同步进行。
导线标识采用RFID电子标签后,通过改造生产中心的导线放置架,为每一个架位导线进入口安装电子标签读卡器,供应商或物流中心将导线通过放支架的入口放入导线,读卡器记录导线信息、数量、日期、操作员ID等信息到服务器,每月可以从服务器中提取对应的报表给供应商或管理者,便于结算或数据汇总统计。当然,这也存在这一个问题,就是RFID卡要与金属材质的原材料保持一定距离,才能有效读取。
由于每一个加工中心的数字化系统都有自己的机器ID、操作工ID、看板信息,操作员发出看板物料指令后,这些物料需求指令传送到服务器端并显示在配送人员的平板电脑上,由人工进行导线的找取和配送。也可以引入自动化的立库和自动化堆垛机,结合AGV运输车,进行无人自动化配送。初步方案如下:AGV运输车的控制模块通过无线网络和服务器建立通信无线连接,读取配送指令中的物料ID、存储货位ID、数量等信息。然后 AGV(堆垛机)按照地址从导线放置架上取得导线,并进行RFID标签扫描下架出库,作为生产中心的已经使用完毕的物料。AGV运输车从导线放置架上扫码下架的物料种类、数量、配送指令发送者ID、时间、看板等数据信息都上传至电脑服务器,每月由计算机系统出具相应的数据统计报表。
通过进一步对导线放置架的智能化升级改造,当每一个架位上导线的数量小于一个设定的数值时,计算机系统自动定时出具待备料报表,通过系统订单的MRP运算和物料需求,供应商或物流中心每1h或4h按照从计算机系统中提取的缺货报表进行提前备料。缺货报表中可以显示所需备料的物料种类、数量、架位地址信息、库存余量等信息,甚至也可以精确到显示出配送到位的具体时间。作为生产中心也可以将AGV运输车扫描下架的导线种类、数量的月清单,双方核对无误作为同供应商结算的凭据。既提高了供应商的供货和交付速度,缩短了交付周期,同样也降低了生产中心的库存成本和管理成本,实现了双赢。
同样的原理也可以应用在端子、护套等原材料的管理和配送。
2.2 RFID电子标签在半成品材料上的应用
每个工位的操作工按照看板工艺卡加工完毕一个看板后,应用RFID写卡器将导线的看板信息写入空白的RFID卡,并按照一定的数量捆扎在半成品导线上,将半成品的导线挂在工位上的挂线缓存车上,每一个挂线缓存车上安装有RFID读卡器和身份标志,当带有RFID电子标签的半成品导线挂在缓存周转车上时,缓存车上的读卡器读取半成品电子标签信息,并将半成品的看板、数量、操作员ID、缓存周转车ID信息上传至服务器,缓存小车挂满半成品后,可以由人工或者AGV运输车拉到指定的位置进行存储。半成品的集中存储地址同样读取缓存小车的ID信息及小车放置的地址信息给服务器。这样半成品电子标签、数量、缓存小车ID、缓存小车放置位置ID信息数据都在服务器上。图8为AGV运输车运送导线示意图。
当周转车上的半成品导线的查找同样可以由计算机根据总装的需求列出报表,由人工或者自动化AGV运输车移除存储区域,并一次性扫描出库,直接配送到指定总装地点或下工序的工位地址。大大降低了操作工的工作量,提高了操作流程的方便性。
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