基于MES系统的机械产品装配车间物料呼叫与配送管理系统与方法

摘要

本发明公开了一种基于MES系统的机械产品装配车间的物料呼叫与配送管理系统与方法，包括：计划模块、物料管理模块、安灯呼叫计算模块、可视化监控模块。以计划模块和物料管理模块为配置前提，安灯呼叫计算模块按照其具体的步骤生成生产线装配工位物料呼叫请求，包括呼叫物料的种类和响应的需求数量，同时将当日库物料的出库跟装配线工位物料的呼叫实时相联系，以更好地进行物料的管理。本发明能够及时准确地根据实际的生产过程生成物料配送需求，并进行有效的当日库管理，从而创造一个比较科学有效的物料配送管理环境，提高企业物料配送管理水平。

说明书

技术领域

本发明涉及智能物流控制领域，尤其是机械产品装配领域，具体为一种机械产品装配过程物料呼叫与配送管理系统及方法。

背景技术

随着技术的进步，企业的生产越来越趋向智能化、自动化。在生产装配车间，物料配送为一个重要的模块，已有的物料配送方法多为看板拉动，或者物料拉动系统给出物料需求提示，此方式过于简单，而且对物料呼叫种类与数量的准确性却没有研究，同时，在已有的物料管理与配送的研究中，没有将物料当日库中库存的管理与现场实际生产的物料配送实时联系起来。虽然在当前的关于物料配送的研究中，已有一些主动配送物料的方法，但其理论过于复杂，其配送过程涉及到很多不确定性的因素，比如生产节拍难以准确掌控、线边库存很难做到实时地监控其零部件的数量，因此很难建立模型进行实现，难以用于实际生产中。

发明内容

针对现有的物料呼叫与配送管理的不足之处，本发明提供一种基于MES系统的机械产品装配车间物料呼叫与配送管理系统与方法，以期能够及时准确地产生实际的生产过程物料配送需求，并进行有效的当日库管理，将当日库管理的物料出库过程与生产现场物料请求进行实时关联，从而创造一个比较科学有效的物料配送管理环境，提高企业物料配送管理水平。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明一种基于MES系统的机械产品装配车间的物料呼叫与配送管理系统与方法的特点是应用于由MES系统和机械产品装配车间所构成的车间装配环境中；

所述机械产品装配车间中设置有：智能料架、PLC通信装置、物料安灯、配送小车、LED显示屏、工控机、当日库；

所述智能料架分别位于相应的装配工位上，用于存放物料，并具有计数和指示灯报警功能；

所述PLC通讯装置，用于控制生产线的物料呼叫信号；

每个装配工位上分别设置有所述物料安灯，用于触发物料呼叫请求信号；

所述LED显示屏用于显示提出物料呼叫请求的装配工位；

所述配送小车用于为每个装配工位配送相应物料；

所述当日库是用于缓存所述配送小车的运输物料；

所述工控机放置于当日库中，并运行有MES系统；

所述物料呼叫与配送管理系统包含：计划模块、物料管理模块、安灯呼叫计算模块、可视化监控模块；

所述计划模块用于接收外部的ERP系统所发送的订单计划；所述订单计划包含：订单编号、产品型号、计划数量、生产序号；

所述物料管理模块包括：物料配置模块、当日库管理模块和总需求模块；

所述物料配置模块用于为每个装配工位上的物料安灯配置相应的物料消耗信息；

所述当日库管理模块用于对所述物料请求进行响应出库，并更新所述当日库中的物料存储量；

所述总需求模块用于对任意个订单计划计算获得订单在每个要消耗物料的装配工位下的物料的总需求表；

所述安灯呼叫计算模块用于当任意一物料安灯按下之后，自动运行计算相应呼叫的装配工位所需的物料种类和物料请求配送量，并生成相应的物料呼叫请求表；所述物料呼叫请求表包括：安灯地址、安灯编号、订单编号、物料编号、物料请求配送量；

所述配送小车根据所述物料呼叫请求表从当日库中选取相应数量和种类的物料配送至相应呼叫的装配工位；

所述可视化监控模块用于控制LED显示屏显示呼叫的装配工位。

本发明所述的物料呼叫与配送管理系统与方法的特点也在于：

所述当日库管理模块，用于随时清点各种物料的存货数量，并将物料出库过程与所述安灯呼叫计算模块实时相关联。

本发明一种基于MES系统的机械产品装配车间的物料呼叫与配送管理系统与方法的特点是所述物料呼叫与配送管理系统与方法是按如下步骤进行：

步骤1、所述MES系统实时监控外部ERP的订单生成情况，并接收外部的ERP系统所发送的订单计划，所述订单计划包括：订单编号、产品型号、计划数量、生产序号；

步骤2、为每个装配工位上的物料安灯配置相应的物料消耗信息，所述物料消耗信息包括：安灯地址、按灯编号、产品型号、每种产品型号所需消耗的物料编号、单位物料消耗数量、单位物料配送数量；

步骤3、根据所述订单计划和所述物料消耗信息生成物料的总需求表；所述订单物料的总需求表包括：订单编号、安灯编号、产品型号、物料编号、物料的总需求量、物料累计配送量；

步骤4、判断所述装配工位上的智能料架是否为空；若为空，则根据所述单位物料配送数量利用配送小车完成初步配送，并将所述物料累计配送量设为单位物料配送数量，从而启动生产；若不为空，则延续生产；

步骤5、生产过程中，若所述智能料架的物料存储量小于所设定的安全存储量时，则相应智能料架上的指示灯报警，并按下装配工位上的物料安灯，使得相应物料安灯连通PLC通讯装置，并发出物料呼叫信号；

步骤6、根据所述物料呼叫信号，计算获得相应呼叫的装配工位所需的物料种类和单位配送数量，并生成相应的物料呼叫请求表后在LED大屏上显示；

步骤7、所述配送小车根据所述物料呼叫请求表从当日库中选取相应数量和种类的物料配置至相应呼叫的装配工位；

步骤8、所述当日库根据物料呼叫请求表对已经响应出库的物料信息创建出库记录，并更新当日库中相应物料的存储数量，以及订单物料的总需求表中的物料累计配送量。

本发明所述的物料呼叫与配送管理系统与方法的特点也在于：

所述步骤6中是按如下过程生成物料呼叫请求表：

步骤6.1、根据物料呼叫信号，相应的物料安灯地址发生信号跳变，并在MES系统中与所配置的地址进行比对，从而获取相应呼叫的物料安灯编号；

步骤6.2、按照订单计划中的生产序号大小进行升序排序，获得排序后的订单计划；初始化i＝1；

步骤6.3、从所述排序后的订单计划中获取第i个订单，即生产序号最小的订单，并根据订单编号到所述订单物料的总需求表中找到相应的物料编号的物料总需求量和物料累计配送量，两者进行大小比较；若物料的总需求量等于物料累计配送量，则表示生产序号最小的订单i在相应呼叫的物料安灯下的物料已经配送完毕，并将i+1赋值给i后重复步骤6.3，直到处理完所有订单为止；若物料的总需求量不等于物料累计配送量，则执行步骤6.4；

步骤6.4、将物料的总需求量与物料累计配送量进行相减，获得第i个订单的物料剩余需求量，将所述物料剩余需求量与物料的单位配送量进行比较，若所述物料剩余需求量大于物料的单位配送量，则第i个订单的物料请求配送量即为物料的单位配送量，并生成相应的物料呼叫请求表，计算结束；否则，则执行步骤6.5；

步骤6.5、将相应订单i的物料请求配送量即为物料剩余需求量，并生成相应的物料呼叫请求表；

步骤6.6、将物料的单位配送量减去订单i的物料剩余需求量，所获得的差值作为第i+1个订单的物料单位配送量标准；

步骤6.7、根据第i+1个订单的订单编号和安灯编号到所述订单i+1物料的总需求表中找到相应的物料编号；判断第i+1个订单的物料编号是否与第i个订单的物料编号相同，若相同，则将i+1赋值给i后重复步骤6.3，直到处理完所有订单为止；否则，表示已获得相应的物料呼叫请求表，计算结束。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明通过构建物料呼叫和配送管理系统与方法，结合各种硬件设备，搭建了一个信息化的物料配送环境。现有的物料配送过程是根据员工的经验进行配送，不能根据生产线实际的需求进行物料配送管理，导致配送时间的不及时、配送物料的不准确、低效率的物料管理，本发明物料呼叫和配送管理系统与方法解决了物料配送不及时、不准确以及低效率的物料管理问题，从而带来了更可靠更高效的物料配送与管理效果，提高了装配车间物料配送与管理的信息化水平，提升了物料配送与管理的精准性。

2、本发明通过安灯呼叫计算模块，克服了现有技术中不能准确计算所需物料的种类和数量问题，能够根据实际的生产计划进行物料需求的计算，为物料的配送过程创建了前提，只有产生了准确的物料需求，才使得物料配送有意义。

3、本发明通过当日库管理模块与安灯呼叫计算模块的实时联系，将物料的出库与对物料呼叫请求的响应结合在一起，即根据呼叫请求进行出库记录的创建，解决了物料出库管理与现场实际生产相分离的问题。同时，准确及时地更新当日库中物料的存储数量，便于管理人员进行物料的盘点，提高物料管理的效率。

附图说明

图1为本发明系统结构图；

图2为本发明MES系统模块构成图；

图3为本发明系统功能流程图；

图4为本发明安灯物料呼叫量计算过程逻辑图。

具体实施方式

本实施例中，一种基于MES系统的机械产品装配车间物料呼叫与配送管理系统与方法，需要的硬件设备和软件如图1所示：智能料架、物料按灯装置、PLC通信装置、工控机、LED显示大屏、物料配送小车、以及MES系统。该系统和方法根据MES系统中生产计划的信息，以及提前配置好的按灯物料的信息，生成订单物料的总需求表。当线边智能料架的物料存储量小于其安全存储量时，智能料架则进行报警灯显示，员工按下物料按灯，MES系统则自动计算出该按灯的物料呼叫量，同时LED大屏进行呼叫显示，当日库管理人员接收到物料呼叫请求，进行响应出库，确认出库后，修改订单物料的总需求表中的累计配送量以及当日库中物料的存储量，物料小车完成物料配送，从而能按照生产订单的顺序准确地计算按灯物料的呼叫量，并有效地管理当日库中的物料存储信息，提高装配车间物料管理水平和生产效益。

具体的说，本实施例中，一种基于MES系统的机械产品装配车间的物料呼叫与配送管理系统与方法，应用于由MES系统和机械产品装配车间所构成的车间装配环境中；

如图1所示，机械产品装配车间中的硬件设置包括：智能料架、PLC通信装置、物料安灯、配送小车、LED显示屏、工控机、当日库；

智能料架分别位于相应的装配工位上，用于存放物料，并具有计数和指示灯报警功能；

PLC通讯装置，用于控制生产线的物料呼叫信号，MES系统与PLC通讯装置通过网络进行互联，MES系统可实时接收物料呼叫信号；

每个装配工位上分别设置有所述物料安灯，用于触发物料呼叫请求信号，当智能料架的物料存储量低于安全库存量时，智能料架进行报警灯显示，员工收到提示信息后则按下物料安灯，发出物料呼叫信号；

LED显示大屏用于显示发出物料呼叫请求的装配工位，LED显示大屏由MES系统进行操作控制，MES系统实时监控装配线工位发出的物料呼叫请求信号，信号发出之后，则立即操纵LED将呼叫装配工位的信息显示在大屏上，以提示物料配送；

配送小车用于为每个装配工位配送相应物料，配送的依据是装配工位呼叫生成的物料请求信息，包括呼叫的物料种类和物料需求数量；

当日库是用于缓存配送小车的运输物料；

工控机放置于当日库中，并运行有MES系统，在MES系统中开发有本发明所用到的物料呼叫与配送管理系统；

如图2所示，以MES系统为平台，开发物料呼叫与配送管理系统；物料呼叫与配送管理系统包含：计划模块、物料管理模块、安灯呼叫计算模块、可视化监控模块。这四个模块相互联系，共同作用，是一个不可分割的整体功能系统；

计划模块用于接收外部的ERP系统所发送的订单计划，订单计划包含以下信息：订单编号、产品型号、计划数量、生产序号。其中生产序号代表的涵义是订单生产的先后顺序；

如图2所示，物料管理模块包括：物料配置模块、当日库管理模块和总需求模块；

物料配置模块用于为每个装配工位上的物料安灯配置相应的物料消耗信息，物料消耗信息包括：安灯地址，按灯编号、产品型号、每种产品型号所需消耗的物料编号、单位物料消耗数量、单位物料配送数量；

当日库管理模块用于对所述物料请求进行响应出库，并更新所述当日库中的物料存储量。当日库模块实时接收装配工位发出的物料呼叫请求信息，可对不同装配工位的物料呼叫请求选择是否进行响应。若进行响应，则进行物料的配送，并同时更新当日库中物料的存储量；若不响应，则删除该条物料呼叫请求；同时，当日库管理模块还用于随时清点各种物料的存货数量，并将物料出库过程与安灯呼叫计算模块实时相关联。

总需求模块用于对任意个订单计划计算获得订单在每个要消耗物料的装配工位下的物料的总需求表。根据计划模块和物料配置模块，两者结合进行订单物料的总需求表的生成，其中订单物料的总需求表包括如下信息：订单编号、安灯编号、产品型号、物料编号、物料的总需求量、物料累计配送量；

安灯呼叫计算模块用于当任意一个物料安灯按下之后，自动运行计算相应呼叫的装配工位所需的物料种类和单位配送数量，并生成相应的物料呼叫请求表；物料呼叫请求表包括：安灯编号、订单编号、物料编号、物料请求配送量；

配送小车根据物料呼叫请求表从当日库中选取相应数量和种类的物料配送至相应呼叫的装配工位；

可视化监控模块用于控制LED显示屏显示呼叫的装配工位，可视化监控模块与LED大屏通过网线进行连接，可实时控制显示内容。

如图3所示，本实施例中，物料呼叫与配送管理系统与方法是按如下步骤进行实施：

步骤1、MES系统实时监控外部ERP的订单生成情况，并接收外部的ERP系统所发送的订单计划，所述订单计划包括：订单编号、产品型号、计划数量、生产序号；例如，如表一所示的某装配车间的订单计划为：

表一

订单编号产品型号计划数量生产序号20160601LOT1.9型号30120160602LOT2.0型号202

步骤2、为每个装配工位上的物料安灯配置相应的物料消耗信息，物料消耗信息包括：安灯地址、安灯编号、产品型号、每种产品型号所需消耗的物料编号、单位物料消耗数量、单位物料配送数量。其中单位物料消耗数量是指一个产品在装配工位上消耗的数量，比如一个发动机在曲轴安装工位要安装一个某种型号的曲轴，即该装配工位对于曲轴的单位物料消耗数量是1；而单位物料配送数量是指配送小车每次配送的相应物料的数量，单位物料配送数量是配送小车进行配送的一个依据；例如，如表二所示的以某一个装配工位opa060为例，某一物料安灯下物料消耗信息配置如下：

表二

步骤3、根据订单计划和物料消耗信息生成物料的总需求表；物料的总需求表包括：订单编号、安灯编号、产品型号、物料编号、物料的总需求量、物料累计配送量。例如，某个订单的计划生产数量为80台发动机，在活塞安装工位每个发动机需要消耗4个活塞，那么该订单在活塞安装工位对活塞这种物料的总需求量为320个，活塞的累计配送数量初始值为0；

根据订单计划和物料消耗信息，进行订单在一个安灯下的物料的总需求表的计算如表三所示：

表三

步骤4、判断装配工位上的智能料架是否为空；若为空，则根据单位物料配送数量利用配送小车完成初步配送，并将物料累计配送量设为单位物料配送数量，从而启动生产；若不为空，则延续生产；

本实施例中，按照步骤4进行判断，当前的生产还未进行，所以要提前配送物料以启动生产，获取第一个订单计划，在安灯编号为opa060的装配工位需要30个物料，单位配送数量为20，因此先提前配送20个物料到该工位，同时将订单的物料的总需求表中的物料累计配送量初始化为20，如表四所示：

表四

步骤5、生产过程中，若智能料架的物料存储量小于所设定的安全存储量时，则相应智能料架上的指示灯报警，并按下装配工位上的物料安灯，使得相应物料安灯连通PLC通讯装置，并发出物料呼叫信号；

按照步骤5所述，生产过程中，智能料架的物料存储量小于所设定的安全存储量，智能料架上的指示灯报警，按下装配工位上的物料安灯，发出物料呼叫信号，MES实时监控信号跳变，按照步骤6进行物料的呼叫计算；

步骤6、根据物料呼叫信号，计算获得相应呼叫的装配工位所需的物料种类和单位配送数量，并生成相应的物料呼叫请求表后在LED大屏上显示。此过程由安灯呼叫计算模块完成，如图4所示，具体的安灯呼叫逻辑计算过程如下：

步骤6.1、根据物料呼叫信号，相应的物料安灯地址发生信号跳变，MES系统实时监控物料呼叫信号，信号发生跳变后，MES获取跳变的安灯地址，并根据MES系统中提前配置好的信息作比对，从而获取相应呼叫的物料安灯编号；

步骤6.2、按照订单计划中的生产序号大小进行升序排序，获得排序后的订单计划；初始化i＝1；

步骤6.3、从所述排序后的订单计划中获取第i个订单，即生产序号最小的订单，并根据订单编号和已获取的物料安灯编号到订单物料的总需求表中找到相应的物料编号的物料总需求量和物料累计配送量，两者并进行比较；若物料的总需求量等于物料累计配送量，则表示生产序号最小的订单在相应呼叫的物料安灯下的物料已经配送完毕，并将i+1赋值给i后重复步骤6.3，直到处理完所有订单为止；若物料总需求量不等于物料累计配送量；则执行步骤6.4；

步骤6.4、将物料的总需求量与物料累计配送量进行相减，获得第i个订单的物料剩余需求量，将所述物料剩余需求量与物料的单位配送量进行比较，若所述物料剩余需求量大于等于物料的单位配送量，则第i个订单的物料请求配送量即为物料的单位配送量，并生成相应的物料呼叫请求表，该订单i处理结束；否则，则执行步骤6.5；

步骤6.5、将相应订单i的物料请求配送量即为物料剩余需求量，并生成相应的物料呼叫请求表；

步骤6.6、将物料的单位配送量减去物料剩余需求量，所获得的差值作为第i+1个订单的物料的单位配送量标准；

步骤6.7、根据第i+1个订单的订单编号和安灯编号找到订单i+1物料的总需求表中相应的物料编号；判断第i+1个订单的物料编号是否与第i个订单的物料编号相同，若相同，则将i+1赋值给i后重复步骤6.3，直到处理完所有订单为止；否则，表示已获得相应的物料呼叫请求表，计算过程结束。

按照步骤6所述，安灯呼叫计算模块逻辑计算过程为：根据跳变的物料安灯地址opa060_andon，到物料消耗配置表中获取安灯编号opa060，按照订单的生产序号从小到大进行排序，先取第一条订单i,i＝1,订单编号为20160601LOT，根据订单编号和安灯编号，到物料的总需求表中找到相应的物料的总需求量和物料的累计配送量，两者进行比较，其中物料的总需求量为30，,物料的累计配送量为20，则物料的剩余需求量为30-20＝10，即订单i的物料呼叫需求量为10；

又该物料的单位配送量为20，单位配送量20减去订单i的呼叫需求量，差值10作为下一个订单i+1单位物料配送量标准；根据订单i+1的订单编号和安灯编号，到订单的物料总需求表中进行判断，订单i+1需要消耗同种物料，然后重复步骤操作，将物料的总需求量和物料的累计配送量进行大小比较，20>0,订单i+1的剩余配送量为20-0＝20，订单i+1的单位物料配送标准为10，剩余配送量大于单位物料配送标准，因此订单i+1的物料呼叫需求量为单位配送量10，呼叫过程结束。生成的物料呼叫请求如表五所示：

表五

安灯编号订单编号物料编号物料请求配送量opa06020160601LOT100500110opa06020160602LOT100500110

步骤7、配送小车根据所述物料呼叫请求表从当日库中选取相应数量和种类的物料配置至相应呼叫的装配工位；

步骤8、当日库根据物料呼叫请求表对已经响应出库的物料信息创建出库记录，并更新当日库中相应物料的存储数量，以及订单物料的总需求表中的物料累计配送量。

当日库根据物料呼叫请求表，配送小车进行物料的配送，确认出库后，修改相关的物料累计配送量，如表六所示：

表六

同时，将出库物料在当日库中的存储数量进行更新，该工位opa060第一次的安灯呼叫及物料配送过程结束，系统等待下一次呼叫作业。

该发明能够改变装配车间传统的手工记录物料数量的方式，减轻管理人员的负担。同时，传统的物料配送方式因不能对配送任务进行准确计算，导致物料配送的不及时或者配送出错，从而影响生产进度，拖慢生产节拍。该发明中的物料呼叫与配送管理方案，能够提高物料配送的效率，并实现制造装配车间的物料信息化管理，使物料配送过程达到及时性、准确性，使物料管理方式达到信息化、高效化。