侯曉靜1,郭慶2,簡紅彬3,朱紅娟4

　?。?.天津冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系,天津 300400；2.霍尼韋爾（天津）有限公司,天津 300450；3.天津電子信息學(xué)院 電子技術(shù)系,天津300350；4.河北政法職業(yè)學(xué)院 計算機系,河北 石家莊 050000）

　　摘要：隨著傳統(tǒng)制造業(yè)中加工成本的不斷增長，生產(chǎn)利潤越來越低，為了提高企業(yè)的整體利潤率，將無線安燈系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)中，以有效地提升生產(chǎn)效率，優(yōu)化企業(yè)管理流程，使生產(chǎn)過程相關(guān)信息更加透明化。無線安燈系統(tǒng)比傳統(tǒng)的有線系統(tǒng)更便于安裝，是精益化管理的有效工具，更便于精益化管理。

　　關(guān)鍵詞：Andon； 無線模塊；可視化；看板管理

0引言

　　安燈系統(tǒng)是現(xiàn)代企業(yè)的信息管理和控制系統(tǒng)，主要用于收集生產(chǎn)線上有關(guān)設(shè)備、物料、質(zhì)量及訂單排程等與生產(chǎn)相關(guān)的信息［1］，在發(fā)現(xiàn)問題后，通過預(yù)設(shè)程序處理，對分布在車間現(xiàn)場的聲光報警系統(tǒng)進行相應(yīng)的信息提示，通過郵件或短信方式通知相關(guān)的負責人以及時解決問題。

　　安燈系統(tǒng)由于其特殊性和實用性，在汽車行業(yè)中使用得最廣泛，它來源于豐田生產(chǎn)方式，基于其“建立立即暫停制度以解決問題，從一開始就重視品質(zhì)管理的文化”的生產(chǎn)原則， 是豐田用來實現(xiàn)生產(chǎn)管理的一種方法，目前，安燈系統(tǒng)已不僅僅在汽車制造中使用，在很多行業(yè)都有安燈的影子，本文就將安燈系統(tǒng)用于企業(yè)生產(chǎn)線之中，提高工作效率。

1無線收發(fā)技術(shù)

　　無線通信技術(shù)廣泛應(yīng)用于小型無線網(wǎng)絡(luò)、無線遙控及遙測、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、安防系統(tǒng)、身份識別、小型無線數(shù)據(jù)終端等系統(tǒng)中，通常情況下發(fā)射模塊可以通過改變工作電壓或調(diào)制信號的頻率及幅度來調(diào)整發(fā)射信號的傳輸距離［2］。

　　由于現(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)車間面積越來越大，場地非常開闊，并且會有一些貨架和管道等障礙物，有線系統(tǒng)因為布線距離遠，影響5S（現(xiàn)代企業(yè)管理模式：整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)），特別是在已經(jīng)架設(shè)好的生產(chǎn)線上安裝安燈系統(tǒng)，施工周期會很長，甚至影響到生產(chǎn)［3］。

　　無線系統(tǒng)工程造價與有線系統(tǒng)相當，并且便于安裝及維護，所以可以優(yōu)先考慮無線系統(tǒng)，從而提高生產(chǎn)線的效率，使生產(chǎn)信息更加可視化。

2無線安燈系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1無線安燈系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

　　無線安燈系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　無線安燈系統(tǒng)的硬件主要包括：單片機無線發(fā)射安燈按鈕盒及報警燈塔、單片機無線安燈接收盒、接收盒主機、數(shù)據(jù)庫主機、生產(chǎn)信息顯示看板、FTE網(wǎng)絡(luò)（容錯以太網(wǎng)）。

　　無線安燈按鈕發(fā)射盒安裝于生產(chǎn)線的各個重要工位，其通過20C51單片機進行控制，每個無線發(fā)射安燈盒都可以通過硬件地址來定義生產(chǎn)線及工位。安燈盒主要包括設(shè)備工藝、物料計劃、生產(chǎn)計劃、質(zhì)量等方面的報警按鈕，每種報警對應(yīng)相應(yīng)的燈塔報警燈，當有問題發(fā)生時，按下相應(yīng)的問題按鈕，相應(yīng)顏色的燈塔指示燈點亮。此時安燈盒內(nèi)置的無線發(fā)射模塊通過單片機的控制將相應(yīng)的生產(chǎn)信息定期地發(fā)射出去。

　　無線接收盒在每條生產(chǎn)線或每個車間安裝一臺，具體可根據(jù)場地的尺寸及發(fā)射接收模塊的傳輸距離來確定接收盒的數(shù)量，一般可在直徑100~200 m的范圍內(nèi)安裝一臺無線接收盒。接收盒同樣采用20C51單片機進行控制，可通過程序設(shè)定無線接收盒的接收頻率及接收距離。

　　接收主機通過串口與無線接收盒進行通信，主機上安裝了現(xiàn)場生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)接收采集管理軟件。接收主機通過程序設(shè)定可以通過無線接收盒接收指定的生產(chǎn)線上各個工位的無線發(fā)射安燈按鈕盒上的生產(chǎn)信息，并將生產(chǎn)信息進行處理，定期更新到Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中并進行網(wǎng)絡(luò)共享。接收盒主機的管理軟件是在Windows 7環(huán)境下采用VS2010開發(fā)的，主要包括程序參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)接收管理、數(shù)據(jù)分析管理等模塊。程序參數(shù)設(shè)置主要包括系統(tǒng)密碼設(shè)置，串口參數(shù)的設(shè)置，Oracle 數(shù)據(jù)庫連接端口參數(shù)設(shè)置；數(shù)據(jù)接收管理包括對各個無線發(fā)射模塊的數(shù)據(jù)進行有效性分析、篩除因為干擾而產(chǎn)生的錯誤信息碼。排除掉非本接收機應(yīng)該接收的數(shù)據(jù)，并將有效的信息進行分組存儲；數(shù)據(jù)分析管理主要包括對生產(chǎn)信息進行實時的分析，對有報警的工位信息進行數(shù)據(jù)分析，識別報警的種類，并將報警信息與本機數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)工位的最后一次更新的信息進行比較確認，判斷是否與原有的信息一致，如果有變化則通過網(wǎng)絡(luò)對服務(wù)器中的Oracle數(shù)據(jù)庫進行更新，同時系統(tǒng)會將最后一次更新的信息保留在系統(tǒng)本機的數(shù)據(jù)庫中，用于下一次與接收到的信息進行比較確認，如有差異繼續(xù)對Oracle數(shù)據(jù)庫中的信息進行更新，并將變化的信息保存在本機數(shù)據(jù)庫中。

　　數(shù)據(jù)庫主機安裝了Oracle數(shù)據(jù)庫，用于存儲各個產(chǎn)線接收盒主機更新的生產(chǎn)信息及生成報表，其通過FTE網(wǎng)絡(luò)將接收盒主機更新的信息存儲在Oracle數(shù)據(jù)庫中，并根據(jù)報警的時間、生產(chǎn)線、工位、錯誤類型等信息，對數(shù)據(jù)進行分析、記錄并生成相應(yīng)的報表，上位機軟件根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)庫更新信息，將相應(yīng)的錯誤信息轉(zhuǎn)換后顯示在生產(chǎn)線看板上，并可根據(jù)報警等級發(fā)送郵件或短信給對應(yīng)的負責人。

　　生產(chǎn)信息顯示看板是采用Dreamweaver 軟件的編程實現(xiàn)的一些網(wǎng)頁界面，這樣可使顯示的信息更全面，更豐富。再通過計算機與Oracle數(shù)據(jù)庫鏈接，并將Oracle數(shù)據(jù)庫中的生產(chǎn)統(tǒng)計表等信息經(jīng)過處理后按照每條生產(chǎn)線的需求，將各種生產(chǎn)信息通過懸掛在生產(chǎn)線上的電視顯示出來，便于隨時觀察，更有利于精益化管理［4］。

　　2.2無線安燈系統(tǒng)主要的功能

　　2.2.1工位設(shè)備安燈管理

　　無線安燈發(fā)射盒被安裝在各個產(chǎn)線的重要工位，通過硬件地址設(shè)置定義生產(chǎn)線及工位編號，每個發(fā)射盒上有不同顏色的按鈕，根據(jù)軟件來定義相應(yīng)的報警類型，并與相應(yīng)的燈塔指示燈相對應(yīng)。當某工位上的工藝或設(shè)備發(fā)生問題時作業(yè)員會按下相應(yīng)的設(shè)備按鈕，此時相應(yīng)設(shè)備的報警指示燈亮起閃爍，生產(chǎn)線組長就會看到安燈信號，并協(xié)助解決。另外無線接收安燈盒也會收到此工位的報警信息，并將報警信息與系統(tǒng)中的狀態(tài)進行比較，如果與上一次不一致，就會對數(shù)據(jù)庫中的信息進行更新，此時上位機系統(tǒng)檢測到相應(yīng)的報警信息后，會將相應(yīng)的工位狀態(tài)信息通過生產(chǎn)顯示看板顯示在安燈看板上，通過郵件或短信的方式通知相應(yīng)的設(shè)備管理人員及時進行處理。當設(shè)備被修復(fù)完成后，安燈按鈕被恢復(fù)，報警指示燈熄滅，無線接收盒接收到對應(yīng)的復(fù)位信號，與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)比較并更新，上位機將相應(yīng)的報警信息更新恢復(fù)后顯示在生產(chǎn)看板上。

　　2.2.2質(zhì)量安燈管理

　　質(zhì)量安燈是在生產(chǎn)線的一些關(guān)鍵的工位上設(shè)置的無線安燈盒，此質(zhì)量安燈發(fā)射盒與工位設(shè)備安燈發(fā)射盒集成在一起，在無線安燈系統(tǒng)的上位機軟件系統(tǒng)中進行區(qū)分。此種設(shè)計在硬件設(shè)計上與工位設(shè)備安燈是一樣的，通過軟件的定義和配置，實現(xiàn)不同安燈發(fā)射盒的不同的功能，這種設(shè)計將質(zhì)量安燈管理和工位設(shè)備安燈管理相統(tǒng)一，只是后臺通過配置來實現(xiàn)，從成本和效益上來說是更佳的選擇。另外也可以通過一套獨立的安燈發(fā)射盒來實現(xiàn)，其在按鈕的功能上會更豐富，例如加入質(zhì)量類別的選擇等，一般這種設(shè)計是在一些線別的終端安裝無線發(fā)射質(zhì)量安燈盒。質(zhì)量安燈主要是發(fā)現(xiàn)前端生產(chǎn)的質(zhì)量問題，并及時對問題進行反饋，系統(tǒng)會根據(jù)接收到的報警類別通知前端人員及QA人員進行協(xié)助解決。直到質(zhì)量問題解決后對應(yīng)的質(zhì)量安燈按鈕被復(fù)位，對應(yīng)的質(zhì)量報警消除。

　　2.2.3物料安燈管理

　　無線物料安燈主要是推動物料的拉動式管理，保證現(xiàn)場物料的及時供應(yīng)。與工位設(shè)備安燈和質(zhì)量安燈最大的不同在于，工位設(shè)備安燈和質(zhì)量安燈一般是按照生產(chǎn)線或工序來劃分的，物料安燈一般是按照物料供應(yīng)的方式來劃分的，并不是每個工位都設(shè)置安燈盒。由于物料供應(yīng)的模式是按照區(qū)域來供應(yīng)的，因此有可能幾條線的一部分工位都在同一個物料供應(yīng)區(qū)域，同一條線又可能處于不同的物料供應(yīng)區(qū)域，因此無線物料安燈按鈕要參考車間的物料供應(yīng)模式。無線物料安燈的安燈盒一般與工位設(shè)備及質(zhì)量安燈在硬件上沒有區(qū)別，在生產(chǎn)線上的物料安燈盒通常是和工位設(shè)備及質(zhì)量安燈盒集成在一起，主要通過軟件定義及配置進行區(qū)分。另外在車間物料暫存區(qū)的物料貨架上也會單獨安裝一些專用的物料安燈盒，方便操作工在取物料的時候操作。如果產(chǎn)線出現(xiàn)需要備料或缺料的情況，操作人員會按下相應(yīng)的物料無線安燈按鈕，對應(yīng)工位的物料警示燈閃爍，并將物料信息通過無線發(fā)射模塊發(fā)送給無線安燈接收機，無線接收機經(jīng)過處理后將對應(yīng)的物料信息更新給Oracle數(shù)據(jù)庫，上位機會對相應(yīng)的信息進行處理并發(fā)送相應(yīng)的物料信息到物料供應(yīng)人員，物料供應(yīng)人員會在物料暫存區(qū)取料送到相應(yīng)的產(chǎn)線及工位。如果暫存區(qū)出現(xiàn)缺料，供應(yīng)人員會按下對應(yīng)的缺料按鈕，相應(yīng)的缺料信息會通過無線信號發(fā)給無線接收機，無線接收主機再將對應(yīng)的數(shù)據(jù)更新到Server 中的Oracle數(shù)據(jù)庫，上位機將對應(yīng)的信息處理后更新對應(yīng)倉庫的物料看板，物料庫房管理人員會在物料看板上查收到對應(yīng)的缺料情況，及時對物料進行補充。這樣整個物料的供應(yīng)可以按照拉動的模式運行，確保物料的及時供應(yīng)。

　　2.2.4安燈報表系統(tǒng)

　　統(tǒng)計報表的主要作用是可以清楚地反映每個產(chǎn)線每天或每個班次發(fā)生的安燈事件的數(shù)量，通過分析這些數(shù)據(jù)可以了解影響生產(chǎn)效率的主要因素，并有針對性地進行改善和提高。系統(tǒng)可以根據(jù)車間實際的需要生成對應(yīng)的報表，對物料、品質(zhì)、設(shè)備等信息進行相應(yīng)的統(tǒng)計，并通過看板顯示出來。

　　2.2.5看板管理

　　看板是制造行業(yè)生產(chǎn)管理使用最多最有效的一種模式，看板的作用是將生產(chǎn)信息及時有效地顯示給相應(yīng)的人員，使生產(chǎn)過程相關(guān)信息更加透明化，一旦發(fā)生問題，立即暫?；驕p緩速度，就地改善，以提升生產(chǎn)力的理念。

3結(jié)論

　　無線安燈系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效推動精益化生產(chǎn)，提升生產(chǎn)管理水平［56］。建立快速、透明的拉動式生產(chǎn)管理模式，使生產(chǎn)效率得到有效的提高。

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