柔性生產(chǎn)下的分揀系統(tǒng)

楊超民　魏佳興

[摘 要]全球一體化以及市場(chǎng)的復(fù)雜性和不可預(yù)測(cè)性的情況越發(fā)突出，這要求企業(yè)的生產(chǎn)方式更加柔性化。柔性化的生產(chǎn)方式離不開柔性分揀系統(tǒng)進(jìn)行輔助。本文旨在研究柔性生產(chǎn)下的分揀系統(tǒng)。首先介紹了柔性生產(chǎn)的內(nèi)涵以及作用，然后說明柔性生產(chǎn)下的分揀系統(tǒng)的構(gòu)成并且進(jìn)行分析，最后引入MAS亮燈分揀系統(tǒng)進(jìn)一步說明柔性化分揀對(duì)于柔性化生產(chǎn)的影響以及輔助作用。

[關(guān)鍵詞]柔性生產(chǎn)；生產(chǎn)制選型企業(yè)；分揀系統(tǒng)；MAS

[中圖分類號(hào)]F251 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1005-6432（2014）27-0019-02

1 引 言

現(xiàn)在全球一體化和技術(shù)革新使得競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。原有體系的改變撼動(dòng)了許多行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)模式。市場(chǎng)的復(fù)雜性和不可預(yù)測(cè)性越來越突出[1]。信息的快速更新使得企業(yè)要盡快看清市場(chǎng)變化并且掌握對(duì)手信息做出決策與反應(yīng)。所以管理模式、生產(chǎn)模式以及物流系統(tǒng)中的配送模式等多方面都提倡柔性。

柔性是對(duì)不確定環(huán)境的適應(yīng)性反應(yīng)，同時(shí)柔性是對(duì)競(jìng)爭(zhēng)的很好的應(yīng)對(duì)。換言之，柔性是一種應(yīng)變能力，柔性是一個(gè)有效的系統(tǒng)，以對(duì)付環(huán)境變化或環(huán)境變換所造成的不確定性的能力[2]。對(duì)于企業(yè)來說，增加柔性，可以增加產(chǎn)品的銷售以及分銷系統(tǒng)，使系統(tǒng)資源得到優(yōu)化配置，從而使整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)值得到增長(zhǎng)。柔性控制的重要內(nèi)容包括對(duì)于需求的識(shí)別還有對(duì)于柔性系數(shù)的優(yōu)化和控制。確定需求，首先分析外部環(huán)境，外部環(huán)境是怎樣變化的；需求分為顯性需求和潛在需求兩種，顯性需求是已經(jīng)表現(xiàn)出來的需求，而潛在需求是現(xiàn)在未表現(xiàn)出來的需求，未來會(huì)用到的需求。柔性的優(yōu)化和調(diào)整控制水平可根據(jù)需求把柔性水平與需求相匹配，調(diào)整柔性因子。根據(jù)需求，找出一個(gè)相對(duì)應(yīng)的比較符合現(xiàn)實(shí)的柔性系數(shù)。所以，企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需求不斷調(diào)整自身的柔性系數(shù)，做到柔性生產(chǎn)。

2 柔性生產(chǎn)

2.1 柔性生產(chǎn)的內(nèi)涵

柔性生產(chǎn)是指通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、人員組織、運(yùn)作方式和市場(chǎng)營(yíng)銷等方面的改革，使生產(chǎn)系統(tǒng)能對(duì)市場(chǎng)需求的變化進(jìn)行快速反應(yīng)，同時(shí)消除冗余無用的損耗，最大限度使企業(yè)獲得更大的效益。柔性生產(chǎn)的“柔性”指的是按照成本效益原則，以“及時(shí)”的方式，對(duì)產(chǎn)品品種變化的適應(yīng)能力[3-4]。

然而，由于柔性化的生產(chǎn)環(huán)境中，企業(yè)是在買方市場(chǎng)，客戶需求的多樣化和個(gè)性化的特點(diǎn)，產(chǎn)品生命周期的縮短，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境激烈[5]。公司需要隨時(shí)根據(jù)市場(chǎng)和實(shí)施方案進(jìn)行改變，調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，生產(chǎn)通常表現(xiàn)出比較大的波動(dòng)和具有被動(dòng)性，因此，生產(chǎn)物流也會(huì)表現(xiàn)出隨機(jī)性和不確定性。要求公司構(gòu)建適應(yīng)柔性生產(chǎn)特點(diǎn)的生產(chǎn)物流平衡策略機(jī)制，從而快速有效地進(jìn)行柔性生產(chǎn)。

2.2 柔性生產(chǎn)的作用

（1）增強(qiáng)企業(yè)的應(yīng)變能力。對(duì)于柔性化生產(chǎn)管理的重組生產(chǎn)，我們必須打破傳統(tǒng)的部門分工界限，重新整合各部門及工作人員的職能，使得他們能夠得到充分的鍛煉。不斷地調(diào)整生產(chǎn)線，工作人員的工作能力和自身潛能得到提高，部門的獨(dú)立思考并且完成任務(wù)的能力還有整體的協(xié)調(diào)能力得到提高。增強(qiáng)了企業(yè)的應(yīng)變能力。

（2）有效降低生產(chǎn)成本。發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，以及內(nèi)部和外部的資源，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，有效地降低了生產(chǎn)所需的信息搜索成本、開發(fā)成本、機(jī)會(huì)成本及其他生產(chǎn)成本，用最少的資金占用和消費(fèi)，實(shí)現(xiàn)最大的生產(chǎn)效益。

（3）滿足顧客需求。在客戶需求的驅(qū)動(dòng)下，柔性化生產(chǎn)管理的使用可以集成制造技術(shù)、管理科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與其他學(xué)科的成果解決多品種小批量的生產(chǎn)過程的自動(dòng)化問題，以適應(yīng)客戶的個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)客戶滿意。

3 柔性生產(chǎn)下的分揀系統(tǒng)

3.1 分揀系統(tǒng)的構(gòu)成

一般的分揀的流程包括如下步驟：將等待分揀的物品放在掃描臺(tái)上，通過掃描包裝上的條碼或者RFID獲得待分揀物品的信息；同時(shí)，分揀的信號(hào)同步上傳到分揀控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)控制傳輸裝置，將待分揀物品送達(dá)到高速分揀機(jī)承載小車上面，承載小車將此件物品送至指定格口出。然后，物品落入指定格口，進(jìn)行信息核對(duì)，進(jìn)而生成物品清單，得到的信息準(zhǔn)確無誤后進(jìn)行物品的封裝，為下一步物流配送做準(zhǔn)備。

該分揀系統(tǒng)中設(shè)有分揀機(jī)主控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、上位計(jì)算機(jī)、條碼掃描器、監(jiān)控通信機(jī)、清單計(jì)算機(jī)、清單打印機(jī)、條碼采集器、管理計(jì)算機(jī)、路單打印機(jī)、智能型總線式物流信息顯示、計(jì)數(shù)裝置。其中主控系統(tǒng)負(fù)責(zé)高速帶式分揀機(jī)機(jī)電設(shè)備運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)待分揀物品實(shí)物分揀工作；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、上位計(jì)算機(jī)、條碼掃描器、清單計(jì)算機(jī)、清單打印機(jī)、條碼采集器、監(jiān)控通信機(jī)、智能型總線式物流信息顯示、計(jì)數(shù)裝置，構(gòu)成高速帶式分揀機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)物分揀過程中的物流分揀信息和控制信息的交互通信和信息控制[6]。

3.2 柔性分揀系統(tǒng)分析

原來的分揀系統(tǒng)單純地靠紙質(zhì)訂單，由人員依據(jù)紙質(zhì)訂單上的編號(hào)進(jìn)行分揀，在分揀過程中需要很大的人力物力。同時(shí)分揀的準(zhǔn)確性不高，效率比較低。所有的物品信息需要和訂單上的信息相匹配，這需要分揀人員不停地比對(duì)訂單上的信息和物品上的信息，大量的重復(fù)勞作，難免會(huì)出錯(cuò)，給下面的配送帶來不便。分揀需要在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，移動(dòng)的范圍太大會(huì)加重分揀人員的工作量同時(shí)分揀的效率大大降低，分揀人員的體力消耗嚴(yán)重；移動(dòng)的范圍較小就要加大分揀人員的數(shù)量，這給物流部門帶來負(fù)擔(dān)。

現(xiàn)在信息化的發(fā)展和市場(chǎng)快速反應(yīng)的需要，分揀不能靠人員的增加從而增加分揀速度，柔性化的分揀需要信息化、模塊化、可視化、機(jī)械化、電子化的加入。首先信息化可以使物品的信息及時(shí)錄入，信息上傳到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)配載結(jié)果將信息進(jìn)行整合，整合的信息反饋到分揀機(jī)上，分揀機(jī)將信息轉(zhuǎn)為可視化的亮燈信息，提醒分揀人員進(jìn)行分揀。對(duì)于模塊化，分揀的物品要進(jìn)行歸類，對(duì)分揀的物品進(jìn)行物流包裝，使得物品更加規(guī)整，便于物品的堆垛和單元化的整合堆放。這樣，部分物品可以放到托盤上，進(jìn)行模塊化操作，加快分揀的速度。在分揀系統(tǒng)中加入可視化信號(hào)燈，省去了分揀人員比對(duì)訂單的繁重工作，信號(hào)燈指示分揀人員到所在區(qū)域進(jìn)行揀取，分揀人員不用思考太多，直接揀取，增加了分揀的效率和準(zhǔn)確率。進(jìn)而分揀人員的活動(dòng)區(qū)域加大，分揀人員的人數(shù)可以有所減少。一般小批量多批次的物品需要人員的揀選，但是對(duì)于大批量、質(zhì)量和體積較大的物品需要機(jī)械化的揀選方式。如引入機(jī)械手臂，那么機(jī)械手臂的數(shù)量需要精確、機(jī)械手臂所在位置需要精確定位、機(jī)械手臂的活動(dòng)速度需要精確設(shè)定等。機(jī)械化的加入可以減少分揀人員的工作強(qiáng)度。同時(shí)機(jī)械化離不開電子化，電子化與機(jī)械化結(jié)合使得計(jì)算機(jī)控制整個(gè)分揀流程，分揀的精度和速度都得到了提高，減少了人員的投入。

3.3 MAS亮燈分揀系統(tǒng)

在柔性化生產(chǎn)下的分揀系統(tǒng)中，上海通用汽車的隨行料架的物料配載模式（SPS）中的MAS亮燈分揀系統(tǒng)給了很好的參考。SPS作為精確的配載模式，希望在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間將汽車所需要的零部件能夠及時(shí)地送達(dá)工作人員隨手可以觸及的地方，使得工作更加安全、可靠、高效、有序[7-9]。

MAS亮燈分揀系統(tǒng)是SPS的重要輔助系統(tǒng)。MAS亮燈分揀系統(tǒng)是重要的電子設(shè)備，它安裝在貨架儲(chǔ)位上，控制器與計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制，相關(guān)的軟件整理和計(jì)算出相關(guān)的信息以數(shù)字的形式反饋到電子設(shè)備上，同時(shí)伴有信號(hào)燈的指示。揀貨人員根據(jù)信號(hào)的指示進(jìn)行揀選，可以高效準(zhǔn)確地揀選到所需要的零部件。

同時(shí)MAS亮燈分揀系統(tǒng)可以檢測(cè)出錯(cuò)誤，如果有差錯(cuò)，那么電子信號(hào)就會(huì)進(jìn)行反映，提示工作人員錯(cuò)誤發(fā)生的位置以及情況，要求揀選人員及時(shí)地更正。MAS亮燈分揀系統(tǒng)根據(jù)需要控制工作人員的揀取流程，做到柔性化分揀。整個(gè)的分揀過程中，分揀系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行全程監(jiān)控，減少工作人員的錯(cuò)誤率，提高了工作人員的工作速度，同時(shí)增強(qiáng)了揀貨的效率。進(jìn)而MAS亮燈分揀系統(tǒng)提高了分揀的安全性，減少了人員的投入。

MAS亮燈分揀系統(tǒng)的功能如下[10]：

（1）MAS每天定時(shí)從隨行料架的物料配載模式中獲取BOM 信息，保證MAS系統(tǒng)實(shí)施應(yīng)急作業(yè)模式。隨行料架的物料配載模式所下發(fā)的BOM信息涵蓋這一天的所有車的型號(hào)，如果發(fā)現(xiàn)有的車型不在BOM信息里面，MAS將會(huì)報(bào)警進(jìn)行提示。

（2）當(dāng)車輛經(jīng)過最后總裝車間時(shí)，MAS將從隨行料架的物料配載模式中自動(dòng)得到該輛車的相關(guān)配載單信息，其中包括有PV I、車型、顏色、配載區(qū)代碼等。

（3）MAS會(huì)及時(shí)記錄配載車輛信息，其中包括三種情況如下：進(jìn)入待揀選的區(qū)域、開始進(jìn)行揀貨和最后完成揀貨，這些信息將及時(shí)上傳到隨行料架的物料配載模式系統(tǒng)中。

（4）MAS亮燈分揀系統(tǒng)還包括工位操作超時(shí)的設(shè)定、亮燈的方式切換以及各種報(bào)警的屏蔽。

（5）MAS亮燈分揀系統(tǒng)還包括待處理隊(duì)列顯示、當(dāng)前車輛亮燈信息顯示、PV I手工輸入功能、指示燈Bypass功能、應(yīng)急作業(yè)模式切換、強(qiáng)制Bypass車輛、系統(tǒng)啟停、報(bào)警信息查看。

MAS亮燈分揀系統(tǒng)作為柔性分揀系統(tǒng)對(duì)柔性生產(chǎn)具有重要的影響以及輔助功能。這里的汽車生產(chǎn)的柔性化要求精益生產(chǎn)和降低成本提高效率。SPS打破了多車型共線生產(chǎn)方式的瓶頸，柔性化生產(chǎn)方式更加突出。MAS亮燈分揀系統(tǒng)作為SPS的重要輔助功能，它的信息化、電子化使得分揀更加柔性化。根據(jù)計(jì)算機(jī)軟件的整合，工作人員及時(shí)有效地進(jìn)行揀貨，配合柔性化生產(chǎn)做到精益性；全程監(jiān)控功能使得柔性化生產(chǎn)具有安全性；亮燈和數(shù)字的指示功能使得工作人員能及時(shí)到達(dá)所揀的貨物地方去，增加了柔性化生產(chǎn)的效率，給生產(chǎn)及時(shí)供貨；MAS亮燈分揀系統(tǒng)能夠?qū)㈠e(cuò)誤信息及時(shí)報(bào)警，提示工作人員，降低了錯(cuò)誤率，使柔性化生產(chǎn)質(zhì)量合格率上升；分揀系統(tǒng)使得人員的活動(dòng)區(qū)域大，工作簡(jiǎn)單易行，減少了人員的投入，人力資源的降低和分揀系統(tǒng)引入的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益來看降低了企業(yè)的成本。柔性化分揀系統(tǒng)是柔性化生產(chǎn)的重要組成部分，對(duì)柔性化生產(chǎn)具有重要影響。

4 結(jié) 論

柔性化生產(chǎn)是越來越多的生產(chǎn)制造型企業(yè)所追求的目標(biāo)，它是企業(yè)在市場(chǎng)多變環(huán)境中保持強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)的重要手段。分揀需要輔助生產(chǎn)進(jìn)行整個(gè)流程的調(diào)整，柔性化生產(chǎn)離不開柔性化分揀作為支撐，柔性化的分揀使得柔性化生產(chǎn)更加可行。柔性化分揀需要適當(dāng)?shù)男畔⒒?、電子化、機(jī)械化、可視化等方面進(jìn)行支持。柔性化的分揀有利于降低公司的成本，提高整個(gè)分揀效率進(jìn)而提高整個(gè)生產(chǎn)效率，降低工作人員的分揀強(qiáng)度，提高分揀的準(zhǔn)確性。

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