一颗螺栓的旅程

本文试以螺栓的配送和装配为例，说明物流管理系统WMS和制造执行系统MES在高级制造中的应用及实现原理。

我们知道螺栓是发动机的一类关键零件，数量众多，其制造和装配工艺对发动机的整体质量有非常大的影响。

下表列出了此螺栓的关键流程控制点：

区域	工位或库位	作业内容	系统
仓库	WM100	存储整箱零件	WMS
配料区	WM200	把螺栓和弹簧、垫片配套打包	WMS
装配区	OP10	发动机过站后触发自动物料拉动	MES à WMS
	OP20	装配螺栓，手工拉动物料	MES à WMS
	OP30	螺栓手动预拧紧	MES
	OP40	螺栓自动终拧紧	MES

下图是流程示意图：

 

下面我们从物料配送、装配、物料拉动这3个层面进行分析。

1.       物料配送

螺栓的配送包括3个大的步骤：

1)       把螺栓从供应商的货车上接收，拆包检验后用叉车送到仓库的指定存储区，库位WM100。

2)       用叉车把螺栓从仓库送到配送工位WM200，工人在此工位把螺栓和配套的弹簧、垫片装在一起，放进周转托盘箱。

3)       使用自动牵引车AGV把配套的螺栓组件送到装配工位OP20。

为了实现这一配送目的，我们需要在WMS中针对此螺栓定义以下BOM：

料号	描述	库区	地址
BT0010	螺栓XXXX	10	WM100
BT0010	螺栓XXXX	20	WM200
BT0010	螺栓XXXX	30	OP20

2.       装配

螺栓的装配工艺包括3个工位：

1)       在OP20，工人把螺栓装到对应的位置。假设有4组相同的螺栓，则使用数量为4。

2)       在OP30，工人使用拧紧枪对螺栓进行预拧紧操作。假设每个工位在MES系统中默认配置了8把枪，而此次操作应使用其中的1-4号枪，每把枪的扭矩区间都已事先校正。

3)       在OP40，机器人自动使用拧紧枪进行终拧紧操作，拧紧顺序为1-4-3-2。

那么MES中完整的物料配置信息为：

工位	物料号	数量
OP20	BT0010	4
OP30	BT0010	0
OP40	BT0010	0

当发动机来到OP20时，螺栓对应的料架灯会常亮，一直到工人取了4次件后，防错完成后熄灭。

MES中完整的拧紧防错配置信息为：

工位	1#枪次数	2#枪次数	3#枪次数	4#枪次数	5#枪次数	6#枪次数	7#枪次数	8#枪次数	拧紧顺序
OP30	1	1	1	1	0	0	0	0
OP40	1	1	1	1	0	0	0	0	1432XXXX

在OP30工位，当1-4号枪进行有效拧紧后，对应枪的防错完成，当4把枪都完成防错后，则此工位的拧紧防错完成，放行灯常亮。

在OP40工位，机器人根据配置信息，按照1-4-3-2的顺序先以较小的扭矩进行拧紧，然后以较大的扭矩4把枪一起拧紧。

3.       物料拉动

这里包含了两级物料拉动方式：1) 装配区拉动配料区；2) 配料区拉动仓库。

其中，装配区的拉动又分两种：1) OP10工位的自动拉动；2) OP20工位的手动拉动。

当发动机完成OP10工位的装配作业时，MES生成过站记录，然后同步给WMS，WMS用看板或电子看板等提醒WM200工位的工人进行配料作业。

当发动机完成OP20工位的装配作业时，如果工人发现物料不够用了，可以用人工呼叫的方式进行拉动，呼叫信息通过WMS发送给配料区。

配料区拉动的逻辑是这样的：每次当AGV小车向装配区送料时，WMS自动扣除WM200的物料数量，当数量小于安全库存时，则自动把拉动信息发送到仓库配送人员的车载终端上，从而完成物料拉动的通知。