□ 朱陽兵 □ 劉云鵬 □ 趙 磊

安徽江淮汽車股份有限公司 合肥 230601

SPS（Set Parts Supply）是向生產(chǎn)線單臺(tái)車配貨的一種物料配送方式，是精益物流主要的實(shí)踐方式之一，是指在與生產(chǎn)線分離的另一個(gè)場地，將單臺(tái)車所需的零件揀選出來（或者進(jìn)行分裝后），按照生產(chǎn)順序向生產(chǎn)線上操作工提供物料的配送形式，這種方式充分體現(xiàn)了適應(yīng)多品種混流的精益思想，即集成必要數(shù)量的零件，在必要的時(shí)間將其配送到必要的地點(diǎn)。該物料配送方式在日系汽車企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用且成效顯著。

1 SPS系統(tǒng)要素

要對(duì)汽車裝配所需要的零部件物料實(shí)施SPS配送，需要規(guī)劃解決5個(gè)方面的問題，即集中集配場、設(shè)計(jì)倉儲(chǔ)貨架、建立零件指示系統(tǒng)、設(shè)計(jì)SPS配料小車、設(shè)計(jì)AGV運(yùn)輸小車，稱之為“物流系統(tǒng)5要素”。

1.1 集中集配場

傳統(tǒng)的物流系統(tǒng)是由物流人員將零部件直接投送到生產(chǎn)線邊的物料區(qū)，因此沒有物料集中集配區(qū)。而SPS系統(tǒng)主要是把零部件在集配區(qū)集中起來，按生產(chǎn)線車型順序選配好后再送到生產(chǎn)線，因此需要根據(jù)產(chǎn)能及公司物流配送能力進(jìn)行集中集配場的規(guī)劃。集配場的物流器具主要是存儲(chǔ)貨架，存儲(chǔ)貨架的布置通常有“一”字型和“U”字型等方式，在規(guī)劃集中集配場方案時(shí)要考慮以下兩點(diǎn)原則。

（1）集中化原則。集中化就是將集配區(qū)盡可能集中在一起，既可以節(jié)省從倉庫到集配區(qū)的運(yùn)輸成本，同時(shí)也便于集配區(qū)的人力規(guī)劃。

（2）就近化原則。就近化就是集配區(qū)盡可能和生產(chǎn)線接近，既可以節(jié)省從集配區(qū)到生產(chǎn)線的運(yùn)輸成本，也便于對(duì)主線的緊急情況采取應(yīng)對(duì)措施，如出現(xiàn)配送錯(cuò)誤和漏送等問題后，物料配送人員能快速提供合格的零部件，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行。

▲圖1 倉儲(chǔ)貨架

1.2 設(shè)計(jì)倉儲(chǔ)貨架

倉儲(chǔ)貨架是用來存儲(chǔ)零部件的貨架，傳統(tǒng)的貨架采用鋼結(jié)構(gòu)焊接件。近年來，精益管已取代鋼結(jié)構(gòu)貨架，與鋼結(jié)構(gòu)貨架相比，精益管滑移架有防銹、可重復(fù)利用、制作簡易及外表美觀等優(yōu)勢。具體結(jié)構(gòu)參見圖1。

1.3 建立零件指示系統(tǒng)（防錯(cuò)系統(tǒng)）

為了在快節(jié)奏的生產(chǎn)活動(dòng)中作業(yè)人員能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、輕松地完成物料揀貨作業(yè)，需要設(shè)立一套能夠?qū)ψ鳂I(yè)人員發(fā)出明確的出貨指示的系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的常用要求為：假設(shè)指示系統(tǒng)控制集配區(qū)里200個(gè)零件的集配，每個(gè)零件分別用1個(gè)指示燈指示；指示系統(tǒng)可以導(dǎo)入每天預(yù)先設(shè)定的作業(yè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以按照這些數(shù)據(jù)的順序進(jìn)行作業(yè)指示。

1.3.1 系統(tǒng)功能描述

整個(gè)系統(tǒng)由主站、從站、控制器、電子標(biāo)簽等組成網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)從站控制器可以控制100個(gè)電子標(biāo)簽指示燈，故使用兩個(gè)從站控制器可控制所有200個(gè)指示燈，進(jìn)行作業(yè)指示。防錯(cuò)系統(tǒng)構(gòu)架如圖2。

系統(tǒng)可以根據(jù)每條數(shù)據(jù)的信息與每個(gè)零件的特征進(jìn)行對(duì)應(yīng)，得到相應(yīng)的作業(yè)信息，指示各個(gè)零件的作業(yè)，各個(gè)工位作業(yè)人員根據(jù)零件指示進(jìn)行取料作業(yè)，作業(yè)完成后系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)作業(yè)。

▲圖2 防錯(cuò)系統(tǒng)構(gòu)架

▲圖3 取料示意圖

▲圖4 PAG軟件界面

整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)功能強(qiáng)大的PLC作為主控制器并配以兩個(gè)從站，從而實(shí)現(xiàn)控制所有指示燈。為了方便對(duì)該揀料系統(tǒng)管理，采用了集成一體式的管理軟件，可以在上位機(jī)進(jìn)行操作。零部件指示配料系統(tǒng)由取料支持系統(tǒng)、PAG軟件系統(tǒng)兩大部分組成。

（1）取料支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先的生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)，按順序指示操作者進(jìn)行零件作業(yè)。作業(yè)者根據(jù)料架上格欄的指示燈是否點(diǎn)亮進(jìn)行操作。每個(gè)從站配備一個(gè)觸摸屏，顯示當(dāng)前操作者作業(yè)的零部件的連續(xù)號(hào)。系統(tǒng)根據(jù)緩存區(qū)零部件的隊(duì)列數(shù)據(jù)和已設(shè)定的零件指示條件，生成指示數(shù)據(jù)去控制指定零件的料架格欄上的指示燈亮滅，操作員再根據(jù)料架上的指示燈取出當(dāng)前號(hào)碼的物料放置于料盒，以便裝配。系統(tǒng)取料流程如圖3所示。

（2）PAG軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要部分是PLC，而計(jì)算機(jī)只是作為一個(gè)監(jiān)視和設(shè)置的部分存在。系統(tǒng)自帶有PAG軟件，并安裝于上位計(jì)算機(jī)中，它主要負(fù)責(zé)零件指示設(shè)置的功能和在顯示屏上顯示各工位的情況。PAG軟件功能見表1，軟件界面如圖4所示。

1.3.2 系統(tǒng)元器件說明

該防錯(cuò)系統(tǒng)常用的元器件有PLC控制器、電子標(biāo)簽等。

（1）PLC控制器。采用歐姆龍的SYSMAC CJ系列可編程控制器，其執(zhí)行能力巨大,具有更快的處理能力、更小的尺寸、更迅速的數(shù)據(jù)傳送、更大的存儲(chǔ)容量等特點(diǎn)。并且系統(tǒng)擴(kuò)展能力強(qiáng)，具有增強(qiáng)型的網(wǎng)絡(luò)通信功能，可以使用多種現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無縫網(wǎng)絡(luò)通信。

（2）電子標(biāo)簽。電子標(biāo)簽主要用于作業(yè)指示，即通過電子標(biāo)簽亮燈和數(shù)字顯示來指示揀貨作業(yè)。還可用于揀貨完成的確認(rèn)，即在揀貨作業(yè)完成后，按下亮燈的電子標(biāo)簽確認(rèn)鍵，告知系統(tǒng)揀貨作業(yè)已經(jīng)完成?？晒┻x擇的電子標(biāo)簽種類很多，通常有無數(shù)字、帶有確認(rèn)按鈕的電子標(biāo)簽，也有可顯示1位到5位數(shù)字的電子標(biāo)簽以及其它電子標(biāo)簽。通過AI-NET標(biāo)簽控制器對(duì)各種系列產(chǎn)品設(shè)備進(jìn)行控制，種類有：PCI總線控制卡、RS-232C型控制器和TCP/IP控制器。

1.3.3 系統(tǒng)的特點(diǎn)

PLC控制器能夠滿足苛刻的工業(yè)環(huán)境可靠性要求，符合控制和監(jiān)控分開的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念。PLC所采用的指令與計(jì)算機(jī)不同，不會(huì)受到計(jì)算機(jī)病毒的影響，系統(tǒng)安全性高。該揀貨系統(tǒng)具有無紙化作業(yè)、不依賴作業(yè)人員的熟練程度，進(jìn)行無需思考的零判斷作業(yè)，系統(tǒng)可自動(dòng)下達(dá)作業(yè)指示命令，作業(yè)人員無需等待，作業(yè)差錯(cuò)率幾乎為零。計(jì)算機(jī)可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)反映作業(yè)狀態(tài)。

1.4 設(shè)計(jì)SPS小車

SPS配料車是零件從集配區(qū)運(yùn)輸?shù)缴a(chǎn)線的工具。配料車的設(shè)計(jì)需要結(jié)合生產(chǎn)線的零件數(shù)量、規(guī)格，還要方便作業(yè)人員取放，通常采用底部鋼結(jié)構(gòu)、上部精益管結(jié)構(gòu)的組合形式。這種結(jié)構(gòu)形式柔性好，可以保持底部鋼結(jié)構(gòu)的通用性，根據(jù)不同的車型來設(shè)計(jì)上部精益管，進(jìn)而保證各AGV小車的通用性。該項(xiàng)目中，內(nèi)飾線和車門線的SPS配料車均采用此結(jié)構(gòu)，如5所示。

1.5 設(shè)計(jì)AGV運(yùn)輸車

1.5.1 AGV的特點(diǎn)

AGV（Automated Guided Vehicle）的顯著特點(diǎn)是無人駕駛，車上裝備有自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，可以保障系統(tǒng)在不需要人工引航的情況下就能夠沿預(yù)定的路線自動(dòng)行駛，將物料自動(dòng)從起始點(diǎn)運(yùn)送到目的地。

表1 軟件功能表

▲圖5 SPS配料車

▲圖6 AGV組成圖

AGV的另一個(gè)特點(diǎn)是柔性好、自動(dòng)化程度高和智能化水平高，AGV的行駛路徑可以根據(jù)倉儲(chǔ)貨位要求、生產(chǎn)工藝流程等變化進(jìn)行設(shè)定，并且與傳統(tǒng)的輸送帶和剛性的傳送線相比，改變運(yùn)行路徑的費(fèi)用低廉。AGV配備有自動(dòng)升降的裝卸機(jī)構(gòu)，可以與其它物流設(shè)備自動(dòng)接口，實(shí)現(xiàn)物料裝卸與搬運(yùn)全過程自動(dòng)化。

AGV依靠自帶的蓄電池提供動(dòng)力，比較適合于室內(nèi)長距離的運(yùn)輸。運(yùn)行過程中無噪聲、無污染，具有清潔生產(chǎn)的特點(diǎn)。

1.5.2 AGV的構(gòu)成

整個(gè)AGV系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)器、控制器、車身、障礙物檢測傳感器、電池、充電系統(tǒng)等構(gòu)成，各個(gè)部件組成結(jié)構(gòu)如圖6所示。

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

隨著公司乘用車業(yè)務(wù)產(chǎn)能的提升，多品種小批量的混線生產(chǎn)模式對(duì)物料配送的要求越來越高。在多品種混線生產(chǎn)的模式下，傳統(tǒng)的物料配送技術(shù)不斷暴露出其局限性，主要表現(xiàn)在：生產(chǎn)線邊的物料緩沖區(qū)面積需求增加；操作工人在拿取物料裝配之前，需要辨別車型物料的時(shí)間增加，延長了生產(chǎn)節(jié)拍；對(duì)于顏色件、非通用件容易在產(chǎn)量大時(shí)出現(xiàn)拿料錯(cuò)誤，造成返工。

為了解決以上物料配送過程中存在的問題，必須改進(jìn)傳統(tǒng)的物料配送技術(shù)，引進(jìn)先進(jìn)的物料配送技術(shù)。而SPS物流技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各主流汽車廠，可以真正實(shí)現(xiàn)高效率的混流生產(chǎn)和方便快捷的物流過程。

3 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)公司產(chǎn)能提升項(xiàng)目整體規(guī)劃的要求,總裝車間要具備年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)能力，新建內(nèi)飾線、底盤線、合裝線、調(diào)整線、車門線及動(dòng)力總成分裝與合裝線，新建的內(nèi)飾線、車門線物料配送采用SPS物流技術(shù)。

3.1 物流現(xiàn)狀分析

我公司總裝車間的零部件物料配送通常有兩種模式，一種是直送，即由零部件供應(yīng)商直接配送到車間當(dāng)日庫和裝配工位。另一種是通過中轉(zhuǎn)庫配送，即由零部件供應(yīng)商先配送到中轉(zhuǎn)庫，再通過中轉(zhuǎn)庫集中配送到車間的當(dāng)日庫，最后通過當(dāng)日庫配送到裝配工位。

3.2 工藝布局設(shè)計(jì)

根據(jù)總裝車間的平面布局，綜合考慮SPS系統(tǒng)5大要素中的相關(guān)內(nèi)容，在新建設(shè)的內(nèi)飾線、車門線西側(cè)，集中規(guī)劃物料配送中心，工藝規(guī)劃布局如圖7所示。

3.3 配送方案設(shè)計(jì)

▲圖7 工藝平面圖

▲圖8 內(nèi)飾線物料配送運(yùn)行圖

雖然內(nèi)飾線、車門線屬于不同的操作工藝，但物料的配送方案設(shè)計(jì)思路相同。下面以內(nèi)飾線為例，對(duì)該裝配線上裝配的物料的配送方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

3.3.1 系統(tǒng)運(yùn)行線路

根據(jù)車間工藝平面規(guī)劃及就近原則，將內(nèi)飾線物料配送區(qū)域設(shè)定在內(nèi)飾上線端，區(qū)域系統(tǒng)運(yùn)行如圖8所示。系統(tǒng)主要?jiǎng)幼饔校篈GV隨行并帶動(dòng)料車慢速分揀、AGV隨行并帶動(dòng)料車快速運(yùn)行到物料上件點(diǎn)、AGV與料車脫開、AGV快速運(yùn)行到空料車匯集點(diǎn)、AGV隨行并帶動(dòng)空料車快速運(yùn)行到分揀區(qū)。以上不同動(dòng)作中，AGV可設(shè)定不同運(yùn)行速度，如此開展下一個(gè)循環(huán)。

3.3.2 系統(tǒng)動(dòng)作描述

①→②：AGV拖著空的SPS料車回到①點(diǎn)，速度自動(dòng)檢5m/min（該速度可設(shè)定），SPS配料區(qū)人員按照零件指示系統(tǒng)進(jìn)行配料。

②→③：當(dāng)AGV到達(dá)②點(diǎn)后，配料結(jié)束，此時(shí)AGV自動(dòng)加速到20 m/min。到達(dá)③點(diǎn)后，AGV自動(dòng)停止，并與SPS料車脫離。

③→④：AGV離開③點(diǎn)后，自動(dòng)加速到35 m/min，到達(dá)④點(diǎn)等待，當(dāng)主線作業(yè)員推出4個(gè)SPS空料車后，按下AGV小車的啟動(dòng)按鈕，小車啟動(dòng)自動(dòng)掛上SPS料車運(yùn)行到①點(diǎn)。

③點(diǎn)：由作業(yè)員將SPS料車取下，推到內(nèi)飾板鏈，插下取力掛鉤。

④點(diǎn)：SPS料車到達(dá)后自動(dòng)脫離內(nèi)飾板鏈，作業(yè)員將其推出到指定的位置，并掛好掛鉤。3.3.3 AGV小車及物料車方案

內(nèi)飾線AGV小車設(shè)計(jì)為潛入式平板臺(tái)車，一臺(tái)AGV牽引4臺(tái)物料車。

配料用的物料車底座腳輪前面為2個(gè)萬向輪，后面為2個(gè)定向輪，可保證AGV拖行穩(wěn)定。為保證配料車與生產(chǎn)線同步正向運(yùn)行，根據(jù)配料小車的尺寸，在地面上采用螺釘固定導(dǎo)向條，在內(nèi)飾板鏈上設(shè)計(jì)限位塊，該方案操作簡單，安全性高。

物料小車上內(nèi)飾線流程：人工將小車推入內(nèi)飾線輸送板鏈，物料小車作業(yè)完成后，人工操作將小車推向定位導(dǎo)向擋板，在定位導(dǎo)向擋板的限位下，人工將小車連接起來，完成4個(gè)小車連接后，啟動(dòng)按鈕，AGV穿過配料小車，在掛車位停止，連接銷升起穿過配料小車連接孔AGV啟動(dòng)拖動(dòng)小車越過限位塊，將配料小車帶向配送集配場。

3.3.4 附屬配件設(shè)計(jì)方案

為了實(shí)現(xiàn)內(nèi)飾線的裝配工藝要求，對(duì)物料集配區(qū)進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計(jì)。集配區(qū)通常規(guī)劃有存儲(chǔ)貨架、物流通道、補(bǔ)料平板車、料箱、固定工位器具等內(nèi)容。

根據(jù)工藝要求，內(nèi)飾線集配區(qū)存儲(chǔ)貨架由滑移式貨架、標(biāo)準(zhǔn)貨架組成。其中移式貨架可滿足先進(jìn)先出（FIFO）的需求，節(jié)約空間、提高分揀效率，本項(xiàng)目中的滑移貨架采用四進(jìn)一出的結(jié)構(gòu)形式，可以使補(bǔ)料箱自由滑動(dòng)，方便人工揀選，滿足雙側(cè)操作要求。

補(bǔ)料平板車是在集配區(qū)域物料人員用來放置零部件，往存儲(chǔ)貨架補(bǔ)送物料的工具。料箱是用在存儲(chǔ)貨架上，用來放置需要配送分揀的物料的容器具，采用萬通板制作，內(nèi)部對(duì)物料進(jìn)行分隔。

4 系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)

企業(yè)的物流系統(tǒng)是指由多個(gè)既相互區(qū)別又相互聯(lián)系的單元結(jié)合起來，以物資為工作對(duì)象，以完成物資的實(shí)體流動(dòng)為目的的有機(jī)結(jié)合體。

企業(yè)物流系統(tǒng)運(yùn)行后，應(yīng)定期對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。通過對(duì)企業(yè)物流系統(tǒng)的評(píng)價(jià)，可以了解系統(tǒng)是否按預(yù)定的軌道運(yùn)行，系統(tǒng)中存在哪些薄弱環(huán)節(jié)等。

通過對(duì)企業(yè)物流系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)，并進(jìn)行縱向比較和橫向比較，有助于提高企業(yè)物流系統(tǒng)的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益，有助于企業(yè)了解自身物流系統(tǒng)與其同行其它企業(yè)物流系統(tǒng)的優(yōu)勢與差距，為進(jìn)一步完善企業(yè)物流系統(tǒng)提供依據(jù)。

為了客觀科學(xué)對(duì)企業(yè)進(jìn)行綜合評(píng)定，需要設(shè)計(jì)一套科學(xué)完整的可操作性強(qiáng)的物流效率與效益的指標(biāo)體系。企業(yè)物流系統(tǒng)具有輸入、轉(zhuǎn)化輸出等基本功能。與物流系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的三個(gè)基本功能相對(duì)應(yīng)，企業(yè)物流系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可分為：物流成本指標(biāo)體系（單車物流成本=單臺(tái)車所有零部件物流成本累加）、生產(chǎn)效率指標(biāo)體系（單車物流人力=物流人員總數(shù)/年生產(chǎn)臺(tái)數(shù)×100%）、物流服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)體系（零部件送達(dá)準(zhǔn)時(shí)率，零部件運(yùn)輸損壞率等指標(biāo)）?？傊?，企業(yè)物流評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建立需要大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，需要企業(yè)專職部門不懈的堅(jiān)持與努力。

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