1.
什么是脉动流水线
脉冲装配线（Pulse Assembly Line，简称“脉动线”）是一种按节拍移动、流线化作业的流水线。 它采用精益生产的思想对装配过程进行重新设计、优化和平衡，均衡分配装配作业。 在合适尺寸的工位上完成，实现柔性生产和批量定制，从而减轻操作人员的劳动强度，提高产品质量，提高装配效率，缩短装配周期。
图为车厂客地铁车辆总装线的脉动线
2.
为什么脉冲线失败
脉动线在我国已广泛应用于机车车辆、电力设备、工程机械、航空航天、国防军工等领域。 但是，很多脉动线项目并不是很成功配装生产线工作台，甚至有的生产线还没有真正投入运行。
作者参与过许多成功的脉动线项目，包括中车长客武汉工厂总装线、航天科工二十三院脉动线、西开电气高压开关脉动线、宝鸡电气开关柜等 根据我们的经验，我们梳理了挑战，大致包括以下几点：
（1）流程不够优化均衡，流程结构不够完善
流程的优化不足以实现流水线和平衡生产，或者流程数据的结构不足以支持自动化生产线的运行。
(2)无法实现混线生产下脉动线的快速切换
在多品种小批量混线模式下，产线的切换需要大量人工，时间过长，容易出现各种错误，无法完成快速切换。
（3）混线生产模式下，无法实现物料的精准供应
混线模式下，物料按工位精准配送难，通常包括无法保证成套、零部件质量不稳定、交货准时性难以保证等。 .
(4)自动化设备集成度不够，人机交互困难
缺乏设备集成，工艺参数难以自动下发，依赖人工输入，容易出现各种错误，缺乏防呆防错手段，设备与人经常互相等待，严重降低效率。
（5）缺乏数据采集、数据监测、分析和智能辅助决策
缺乏数据采集，难以实时掌握脉动线状态，人工调度效率低下，难以充分发挥脉动线的能力，造成大量浪费，是不可能进行定量分析、知识和持续改进。
虽然项目失败的原因各不相同，但普遍存在“重硬轻软”的情况。 这里的“软”主要是MES/MOM系统。 脉冲线项目虽然推出了一堆单元级的软硬件子系统，但如果这些软硬件子系统不能高效配合，就无法支撑脉冲线的运行。
本文将重点介绍脉冲线软件系统的MES/MOM支持，重点阐述脉冲线的特性需求。 MES/MOM在脉动线的应用主要包括生产排序、物料设定、物料分配、作业指导、数据采集、生产监控、生产调度等，对人机物料等生产要素进行综合管理和监控法环试验。
3.
脉冲线和过程建模
精益生产和脉动生产线的持续改进需要考虑如何设定节奏、科学合理地分配工位、平衡产能、减少占地面积、实现作业标准化、提高作业效率、开发适合自身产品的装配新工艺，并开发专用工装，对流程进行重组和优化，还需要考虑材料供应方式、路线规划等。
MES/MOM系统脉动线建模工具是实现精益生产和持续改进的必要条件，用于支持生产线的重构和柔性配置。 建模的内容包括站点设置、资源配置、物流供给等，因为这些信息是脉冲线正常运行最重要的基础支撑。
脉动生产线建模的主要内容包括：
(1)工作站的设置和工作站的连接关系需要支持拖拽布局调整。
（二）生产资源、设备、工具、工装、人员要求、安全检查、设备检查等信息。
（3）与物资供应相关的配置，包括线侧仓库、配送路线、配送方式、配送工具等。
(4)环境工艺参数等，如环境信息、工艺参数等。
借助MES/MOM的产线建模功能，基于图形化的拖拽式建模方式，配置工位设置、连接方式、制造资源（如人员、设备、工具等）重构构建函数体。
此外，有必要对优化过程进行建模。 脉动线过程建模的主要内容包括：
图脉动线过程建模
(1)工序设置和工序连接关系：工序的基本信息要求所有工序都分配到工位，这样可以满足均衡生产的要求，便于调整工序和工位的分配。
(2)工序生产要素信息：工艺人员要求、设备要求、工装要求、图纸、工艺文件、工艺参数、材料要求、质量检验要求、质量预警判断规则、环境要求等信息。
(3) 维护特殊工艺信息：如拧紧力矩要求、油脂填充参数、焊接电压电流等。
对于复杂的脉动线，还需要对每个工位下的流程和步骤进行详细的管理，包括这些步骤的并联和串联关系，需要的工时和生产资源，如设备、工装、生产资源等人员。 例如，地铁车辆单站台的装配，就分为很多工步。 排班时，不仅要排到站节拍，还要进一步排到工步。
4.
在线分拣和对齐检查
对于脉动式的生产线，生产计划一般会排到每一个节拍，安排好每个产品的上线顺序。 这个顺序非常重要。 它不仅决定了上线和发货的顺序，更重要的是指导生产准备工作。 例如材料是预先挑选的。
对于存在总装和部分总装的情况，需要考虑总装和部分总装计划的衔接。 通常总装计划拉部分装计划，计划排程会比较复杂，如下图所示：
总装线与部分总装线的联动如图 1 所示。
此外，还有一些情况需要考虑，如部分流水线的下线缓冲、流水线装配站的上线点、多条生产线之间的平衡、外部供给问题等。插入。
总装线与部分总装线的联动流程图如图 1 所示。
需要考虑部分流水线和总流水线的缓冲能力。 要保证持续供应，不超过缓冲能力。 又如，当多条流水线同时生产时，部分流水线必须混装生产，多条流水线切换，保证多条流水线的及时供应。 有时，部分流水线也对外供货，尽量利用总流水线的槽位进行调度，以免影响总流水线的持续供货。
很多时候，会因为没有成套材料而停工。 手动检查整套材料非常困难，但计算机非常擅长。 这时候就需要读取物料的库存数据和出库物料的信息。 如能获得采购在途信息和采购到货时间确认，可将采购物资成套检验纳入成套检验范围。
通常，规划和成套检查的结果是相互影响的。 例如，规划的顺序会影响成套结果。 例如，前期生产消耗的物料，会造成后续生产计划的物料短缺。 因为缺料会调整方案，也会影响成套结果，所以通常需要重新计算成套结果。
系统自动计算整套物料，输出缺料清单，及时跟进物料，或及时延期计划，减少停机等料异常。 这项工作通常无法自动完成配装生产线工作台，需要人工干预，因为涉及到外部供应商，确认的结果不同，计划的调整也可能不同。
5.
精准分配拉料
国内建设的一些脉动线并不能真正实现脉动生产。 最重要的原因是无法保证材料的准确供应。 物料供应系统的最终目标是按照生产计划和拉料指令，准确、准时地交付合格的物料。 配送到相应工位，形成拉式物料配送。
物料供应系统通常包括自动化立体仓库、物料拣选架、叉车/物料手推车、AGV、自动上料装置等。很多企业虽然建设了自动化物流设备，但与MES/MOM生产计划和执行没有对接，从而无法实现拉式分配。
拉式配送典型业务流程示意图
pull delivery的流程一般是这样的：
(1)生成物料配送需求计划
需要根据生产计划自动生成物料配送需求。 计划调整时，物料配送需求计划应自动更新。 一般来说，配送需求计划会包括配送站、时间、物料、数量等信息。
（2）根据配电需求生成配电方案
配电方案是根据配电需求方案生成的，一般需要考虑：
（3）生成拣货任务并执行拣货
系统根据配送计划生成拣选任务，在仓库进行拣选，物料分拣入箱。 拣货完成后，将转入配送缓冲区暂存，等待配送。 如果仓库离生产工位不是很近，可以转移到线边仓库暂存。
(4) 站内拉动，进一步分发到站内
工位根据生产排程自动拉料或人工叫料，由物流人员或AGV将集装箱运送至工位，同时将工位空箱回收至仓库。
图 AGV执行配送任务
有时在配送站前需要进行一些预处理。 例如，某些零件需要清洗。 例如，高压开关中的某些零件必须保持高度清洁，轴承需要预热以用于齿轮箱组装。 分发过程将包括更多的收集和监控点。
为减少物料搬运次数，还需支持采购直供和自制直供配送模式。 有些零件由供应商直接送到车间，称为外购直供件； 有些零件由其他车间直接供应，称为自制直供零件。 一般在车间设置直供件收货点，将直供件按照生产计划提前拉运到直供点，物流人员在直供处拣货指向并将它们发送到工作站。
如果存在分装线和总装线，还需要考虑分装线和总装之间的联动。 对于混线情况，分装线按照总装产品的顺序组织生产。 分装下线后，进入暂存区排队，等待总装工位的拉车信号，再交付总装线。
6.
装配执行和防错
装配作业时，产品按计划的上线顺序上线，在第一工位打印粘贴产品序列号的条码，也可使用RFID标签。 产品依次通过各个工位，最终完成产品的组装、调试、检测等工作。
对于每个工位，操作人员都可以看到终端显示的当前产品的工作指令等相关信息，并根据工作指令进行装配工作。 在作业过程中，可采集关键装配件、自制件等信息，自动关联操作人员、设备、工具、设备等信息。
穿戴式终端的图形支持
MES/MOM系统控制装配工作按照工作步骤的顺序执行。 每执行一个工步，就可以在MES/MOM系统中反馈该工步的执行情况，收集与该工步相关的生产要素信息。 一个工作步骤完成后，会自动跳转到下一步。
通过智能工作台和流程引导，可以做到：
(1)集成包括读卡器、条码枪、指纹识别、Andon、触摸屏、智能工具箱等硬件
(2) 基于RFID自动检查智能工具箱的工装工具
(3)严格按步骤顺序指导组装操作
（4）查看文字、图片、动画、pdf等格式的图纸和作业指导文件
（5）人员、设备、工具、设备自动采集
(6)使用PDA收集关键部件的序列号
（七）收集相关资料进行自查
(8)集成智能扭矩扳手，扭矩要求自动下发，实际值自动采集
(9) 基于激光和RFID的工具、套筒扳手引导和防错报警
(10)防错andon自动提醒和异常报告
（十一）质量问题异常处理申请及放行
(12)过盈配合等特殊功能...
对于有条件的情况，可以适度进行自动化。 例如压力机、智能扭力扳手、油脂灌装机、自动涂胶机、装配机器人、机器视觉检测设备等可以集成，减轻劳动强度，提高效率，提高质量稳定性。
7.
异常释放和离线充值
装配过程中的异常一般应在序列转移前解决。 通常会上报异常，或填写不合格处理单，触发不合格产品的处理。 进行异常发布。
一般异常解除需要异常转移申请，异常转移需要获得许可后方可进行。 存在的问题一般需要在某个站前解决，也有下线后解决的情况。 最典型的是缺件更换。
流水线上缺少零件在很多情况下是无法完全避免的。 在不影响产品后续组装调试的情况下，允许离线重新组装。 当然，还需要一系列的卡控来防止忘记充值的情况发生。
8.
过程可见性和数字孪生
研究建立车间数字化智能看板，通过多维度、多种形式的可视化、健康参数感知、解决方案和综合评价，实现脉动线的生产计划、物料供应、生产执行、质量控制、异常搬运、设备运维、人员绩效综合监控和动态调度等方面。
监控的内容通常包括：
图 基于VR的现场实时复原
9.
MES/MOM 是 Pulseline 的大脑
笔者认为，要保证脉动线的顺利实施，应避免重“硬”轻“软”。 “软件”和“硬件”建设必须并重。 MES/MOM是脉冲线高效运营、动态调度和优化的大脑。
图MES/MOM驱动制造，是制造系统的大脑
MES/MOM在脉动流水线方面带来的好处总结如下：
图 脉动流水线MES/MOM带来的收益汇总
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