于 瑾

（1.同濟(jì)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，上海 200092；2.上海安吉汽車零部件物流有限公司，上海 200092）

0 引言

近年來，各種汽車產(chǎn)品的產(chǎn)銷量發(fā)展迅猛，新車型不斷上市，汽車產(chǎn)品“多品種、小批量”的需求相應(yīng)地也在增加，這些產(chǎn)品在功能和作業(yè)方式上基本相同，僅在顏色、材料、配置以及型號(hào)上有所區(qū)別。汽車生產(chǎn)企業(yè)為滿足市場(chǎng)這種多樣化和個(gè)性化的需求，引入了多品種混合裝配的柔性生產(chǎn)線。這樣的柔性生產(chǎn)線被稱為混流裝配線（Mixed Model Assembly Line，MMAL），即指混合車型組裝線在一段時(shí)間內(nèi)，在一條流水線上生產(chǎn)出多種不同型號(hào)的產(chǎn)品（但均屬于同一產(chǎn)品族），產(chǎn)品可以根據(jù)不同客戶需求來定制［1，2］?；炝餮b配線是JIT 準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)方式的具體應(yīng)用［3］?；炝餮b配線能夠在同一條裝配流水線上進(jìn)行多種不同類型的汽車的生產(chǎn)，從而滿足客戶多樣化和個(gè)性化需求的目的，并實(shí)現(xiàn)維持盡量低的物料庫存水平。汽車混流裝配線因牽涉物料種類繁多、物料配送頻率高、復(fù)雜性大等特點(diǎn)得到很多研究和關(guān)注。在混流裝配線的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)所需的原材料、零部件等物料的實(shí)物形態(tài)和所在位置都會(huì)發(fā)生改變，這些改變可能會(huì)發(fā)生在物料儲(chǔ)存、配送、搬運(yùn)、加工、組裝等各環(huán)節(jié)之中，這些生產(chǎn)物料能否及時(shí)準(zhǔn)確且以合理的配送方式送達(dá)各生產(chǎn)工段是保證混流裝配線生產(chǎn)高效運(yùn)作的關(guān)鍵［4］。汽車混流裝配線上的物料配送是否最優(yōu)在很大程度上影響了汽車制造企業(yè)的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本和競(jìng)爭(zhēng)力，因此，汽車混流裝配線上的物料配送方面的研究也成為熱點(diǎn)。

1 總裝車間混流裝配線線上物料的分類及管理現(xiàn)狀

1.1 物料分類及特點(diǎn)

D 公司總裝車間原生產(chǎn)車型的上線零件有1511 種，新投產(chǎn)車型的零件有1515 種，其中有部分重復(fù)零件，部分小零件在多工段同時(shí)裝配。除去部分直送零件，現(xiàn)場(chǎng)需要在車間進(jìn)行存儲(chǔ)并配送的物料根據(jù)其體積、重量、通用性等可分為小件物料和大件物料（見表1）。

1.2 物料配送管理現(xiàn)狀

2009 年，筆者參與D 公司三廠二線物料上線配送優(yōu)化啟動(dòng)項(xiàng)目，由于是新的裝配線，當(dāng)時(shí)只生產(chǎn)OCTAVIA 一種車型，生產(chǎn)能力為14JPH，線旁物料以鐵箱包裝的大件和塑箱包裝的小件直接上線的方式為主，少量零件采用其他上線方式，上線配送工具為鏟車，由鏟車工從卸貨道口將原包裝物料送入車間內(nèi)庫，再由內(nèi)庫鏟車工將物料送至相應(yīng)工位。物料上線配送采用的是JIT 配送方式，這是一種“拉動(dòng)式”的物料配送方式，操作時(shí)根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍，配送BOM 和裝配線工位旁的庫存量進(jìn)行零部件拉動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)物料的JIT 上線配送和裝配線的準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)，但在實(shí)際工作中，由于沒有系統(tǒng)設(shè)置庫存標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)貨員常常為了減輕自身工作量而一次性大量調(diào)貨，存放在內(nèi)庫中。在原先生產(chǎn)一種車型的情況下，線旁以及內(nèi)庫存儲(chǔ)空間相對(duì)充足，沒有進(jìn)行零件庫存標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，而且料箱在內(nèi)庫中的擺放也是采用一字型的簡單布局。

2 影響因素分析

2.1 安全因素

在汽車制造企業(yè)生產(chǎn)過程中，安全生產(chǎn)是最基本的要求，也是企業(yè)必須要保證的。新增車型的投產(chǎn)將會(huì)造成上線零件翻倍，在物料配送的頻率不得不大大提高的情況下，原先利用鏟車上線的方式成為一個(gè)安全隱患。鏟車是物料搬運(yùn)設(shè)備較為常見的傳統(tǒng)搬運(yùn)工具。操作時(shí)工人根據(jù)料箱的大小不同，可調(diào)節(jié)鏟齒，并利用鏟齒的高低變化鏟起或放下料箱，以達(dá)到運(yùn)送的目的。鏟車在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用時(shí)間較長，具有短距離運(yùn)輸時(shí)速度快和無需輔助工具的優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)際操作過程中，工人需要經(jīng)常調(diào)節(jié)鏟齒的高低，在鏟起料箱時(shí)也得要對(duì)準(zhǔn)鏟起部位，這些都增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度與難度。同時(shí)，鏟車的鏟齒也很容易碰傷工作人員，造成事故和安全隱患。另外，鏟車還有容易破壞車間地面、人機(jī)工效性較差等缺點(diǎn)［6］。

表1 物料分類表

2.2 資源因素

這里所說的資源，包括場(chǎng)地資源和人力資源?？傃b車間內(nèi)布置有內(nèi)庫作為物料存儲(chǔ)區(qū)和物料配送作業(yè)區(qū)域，用于暫時(shí)存放各工位所需要的一定數(shù)量的物料，以提高物料上線配送的靈活性，應(yīng)對(duì)生產(chǎn)線對(duì)物料需求的不確定性。生產(chǎn)車型的增加使得上線配送零件數(shù)量加倍，再加上生產(chǎn)節(jié)拍提高，車間內(nèi)庫中需要存放的零件量必然大大增加，然而內(nèi)庫的面積以及生產(chǎn)線線旁的面積都是有限的，如何在有限的場(chǎng)地內(nèi)存放下足夠多的零件，從而保證裝配線的正常運(yùn)行將是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。由于需要配送上線的零件大大增加，上線配送的方式必然會(huì)變得復(fù)雜化，且配送頻率也會(huì)提高，這對(duì)配送工的需求和要求也就更多了。

2.3 效率因素

如果車間內(nèi)裝配線線旁以及內(nèi)庫物料存儲(chǔ)區(qū)被不必要的零件占用，存放的零部件庫存過多，存儲(chǔ)區(qū)被占用過多面積，反會(huì)使物料的配送效率降低，引起管理混亂。在零件種類和數(shù)量大幅增加的情況下，裝配線線旁場(chǎng)地有限，再也無法全部使用原包裝上線的方式，如何采用最簡便的方式改進(jìn)上線配送，從而保證生產(chǎn)裝配和物料上線配送兩方面都高效運(yùn)轉(zhuǎn)，是非常值得探討的。

3 存在問題分析

3.1 配送方式問題

物料上線配送方式存在問題，這是因?yàn)樵谲囬g生產(chǎn)車型增加而形成混流裝配線之后，多種車型同線生產(chǎn)所需的物料種類和數(shù)量大大增加，需求變得更為復(fù)雜，原有的上線配送方式將難以滿足多品種、小批量和準(zhǔn)時(shí)化的配送要求。同時(shí)，裝配線旁的庫存區(qū)域乃至整個(gè)總裝車間內(nèi)的物料存儲(chǔ)和配送作業(yè)區(qū)域的場(chǎng)地空間都是局限的，其物料存放能力是有限的，如果按照原有的配送頻率和方式進(jìn)行，很可能會(huì)造成裝配線缺料等待的情況，而如果提前送料，則又有可能面臨線旁庫存區(qū)域容量不夠的矛盾。

3.2 物料配送區(qū)域布局問題

裝配線線旁物料存放區(qū)域與車間內(nèi)庫物料存儲(chǔ)區(qū)的布局存在問題。裝配線旁未能制定線旁物料的庫存量標(biāo)準(zhǔn)以及應(yīng)對(duì)辦法，在物料上線配送過程中難以保持較低物料庫存水平，容易造成線旁物料庫存時(shí)而短缺、時(shí)而積壓的問題。同時(shí)，車間物料存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)原先對(duì)料箱、料架采取的一字型布局并不能充分、有效地利用有限的內(nèi)庫場(chǎng)地，在物料數(shù)量大量增加的情況下，原先的布局會(huì)使物料配送變得復(fù)雜而效率低下，難以跟上高速的生產(chǎn)節(jié)拍，影響生產(chǎn)效率。

3.3 物料配送工具與車輛路線問題

物料上線配送工具以及車輛路線上存在問題。原先的上線配送工具為鏟車，鏟車的鏟齒容易碰傷人員，易引發(fā)安全事故，同時(shí)鏟車還會(huì)破壞車間地面，有較大安全隱患。同時(shí)，原先的物料配送狀態(tài)效率低下，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)線旁物料的JIT 配送，也就是無法做到在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間只配送適當(dāng)數(shù)量和規(guī)格的物料到正確的工位，裝配線線旁依然有可能出現(xiàn)線旁庫存積壓或者裝配線停線的狀況。因此，在改變配送工具后，如何根據(jù)新的生產(chǎn)節(jié)拍的要求和物料使用情況，設(shè)計(jì)合理的配送車輛路線，需要一個(gè)解決方案。

4 優(yōu)化目標(biāo)與途徑

4.1 優(yōu)化目標(biāo)

D 汽車總裝車間混流裝配線上物料配送的優(yōu)化方案是在增加生產(chǎn)車型的情況下，考慮加快的生產(chǎn)節(jié)拍、裝配線旁物料存儲(chǔ)量以及其他物流資源配置的約束條件，以保證生產(chǎn)活動(dòng)安全、合理、有效地利用車間場(chǎng)地資源、提高物料配送效率為目標(biāo)對(duì)總裝車間內(nèi)物料配送工具、配送方式、配送區(qū)域布局、配送車輛路線等進(jìn)行合理化改善，對(duì)裝配線進(jìn)行保質(zhì)保量及時(shí)的物料配送，從而滿足混流生產(chǎn)計(jì)劃前提下各工位對(duì)物料的需求。具體如圖1 所示。

圖1 混流裝配線上物料配送優(yōu)化目標(biāo)

（1）安全目標(biāo)。一切生產(chǎn)活動(dòng)都要以安全為首，在總裝車間內(nèi)的物料配送活動(dòng)也必須以安全的目標(biāo)為先，在優(yōu)化方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能排除各種潛在的安全隱患，落實(shí)安全防護(hù)措施，減少事故發(fā)生的可能性，以保證混流裝配線的順暢運(yùn)行。

（2）資源目標(biāo)?；炝餮b配線增加生產(chǎn)車型，其結(jié)果是需要上線的物料種類成倍增加，然而總裝車間內(nèi)的場(chǎng)地資源是有限制的，如何更充分、有效地利用場(chǎng)地資源來存放混流生產(chǎn)所需的物料也是優(yōu)化的一大目標(biāo)。

（3）效率目標(biāo)。裝配線生產(chǎn)所需的物料種類增加以及生產(chǎn)節(jié)拍加快，對(duì)上線物料配送的效率和速度提出了更嚴(yán)苛的要求，因此，提高物料配送各個(gè)環(huán)節(jié)的效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配線所需物料的準(zhǔn)時(shí)化配送也是優(yōu)化方案的重大目標(biāo)之一。

4.2 優(yōu)化途徑

為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，可通過以下途徑對(duì)D 汽車總裝車間混流裝配線上物料配送進(jìn)行優(yōu)化方案設(shè)計(jì)：

（1）改變總裝車間內(nèi)的上線配送工具，爭(zhēng)取鏟車不進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)域，以拖車代替鏟車進(jìn)行上線作業(yè)，使物料上線更加安全和人機(jī)化。

（2）在原包裝上線不能滿足生產(chǎn)需求的情況下，使上線配送方式多樣化，部分大包裝改小包裝，或采用補(bǔ)料、排序等配送方式，構(gòu)建線旁占地-物流成本模型來衡量物料配送方式。

（3）設(shè)置線旁料架MIN/MAX 庫存標(biāo)準(zhǔn)［5］，使線旁空間得以合理利用并減少缺貨風(fēng)險(xiǎn)。

（4）應(yīng)用U 型布局對(duì)車間存儲(chǔ)區(qū)與物料配送作業(yè)區(qū)內(nèi)的物料料箱布局進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，區(qū)分鏟車、拖車與工人通道，保證車間內(nèi)各種物料配送相關(guān)操作的安全和高效。

（5）根據(jù)裝配線布局、物料在各工位的使用情況以及利用IE 方法對(duì)配送時(shí)間的分析結(jié)論，對(duì)物料配送的車輛路線進(jìn)行再規(guī)劃，從而提高配送效率，達(dá)到按時(shí)按需、合理準(zhǔn)確的物料配送。

［1］RECKIEK B，PIERRE D L.Designing mixed-product assembly lines［J］.IEEE Transactions and Automation，2000（3）：268-280.

［2］CHOW W.Assembly line design：methodology and applications［M］.New York：Marcel Dekker INC，1990.

［3］曹振新.混流汽車總裝過程的物料協(xié)同配送與管理信息系統(tǒng)研究［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2008（12）：25-29.

［4］蔣麗.以工位為中心的生產(chǎn)物流配送優(yōu)化研究［D］.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.

［5］曹振新，朱云龍.研究混流轎車總裝配線上物料配送的研究與實(shí)踐［J］.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2006（2）：285-291.

［6］LAI.K.K.，Xue J.，Zhang G.Q.Layout design for a paper reel warehouse：A two-stage heuristic approach［J］.International Journal of Production Economics，2002（75）：231-243.