鄭勇軍

(武漢理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖北武漢 430070)

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SPS模式下物料消耗平準(zhǔn)化的混流裝配線車型排序

鄭勇軍

(武漢理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，湖北武漢 430070)

摘要：在混流生產(chǎn)過程中，針對(duì)零部件供應(yīng)不能實(shí)現(xiàn)JIT的問題，提出在SPS物料配送模式下，提高零部件消耗平準(zhǔn)化程度。在汽車混流裝配線中最重要的目標(biāo)是零部件消耗速率平準(zhǔn)化，建立了混流裝配線車輛排序模型。結(jié)合W公司實(shí)際案例，驗(yàn)證了車型排序在平準(zhǔn)化物料消耗中的重要意義。

關(guān)鍵詞：SPS物料配送；混流裝配線；物料消耗平準(zhǔn)化

0引言

為了滿足消費(fèi)者對(duì)汽車產(chǎn)品的需求，汽車制造企業(yè)必須在更短的時(shí)間制造出低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品[1]。然而近年來對(duì)混流裝配線的研究主要集中在以下幾方面:傳統(tǒng)混流裝配線平衡[2]和混流裝配線的排序[3]。近幾年來，研究者基于車型混流排序問題做了大量的研究工作，如熊福力等[4]研究了涂裝車間整車顏色約束對(duì)汽車混流裝配線排產(chǎn)的影響，建立總裝車間和涂裝車間車型排產(chǎn)模型。豐田生產(chǎn)方式(Toyota Production System, TPS)中最早提出以各零部件使用速率均勻化為調(diào)度目標(biāo)，并采用目標(biāo)追蹤法(Goal Chasing Algorithm, GCA)求解模型[5]。葉明等人[6]考慮不同車間(主要包括總裝車間和涂裝車間)的物流緩存區(qū)以及涂裝車間整車的顏色約束，建立帶有緩存區(qū)的多級(jí)排序模型。

上述研究并沒有考慮到零部件配送過程JIT的實(shí)現(xiàn)程度[7]，其中大多數(shù)模型的建立都是假設(shè)物料能夠及時(shí)、定量送達(dá)裝配線旁。但對(duì)于汽車生產(chǎn)來說，零部件數(shù)量和種類眾多，實(shí)現(xiàn)JIT配送難度較大，故在汽車制造企業(yè)的總裝車間，零部件廣泛實(shí)施單量份配送模式(Set Parts Supply，SPS)，而線旁物料的實(shí)際消耗速率與SPS配送速率之間存在一定偏差，直接影響著SPS配載中JIT實(shí)現(xiàn)程度。降低兩者之間的偏差顯得尤為重要，這對(duì)理論和實(shí)踐都有重要的意義。文中考慮在SPS配送模式下，分析汽車車型排產(chǎn)順序?qū)ξ锪舷挠绊懬闆r，從而建立汽車總裝過程和零部件配送過程兩階段的混流裝配線車型排序模型，對(duì)模型采用目標(biāo)追蹤法求解，給出最優(yōu)的投產(chǎn)排序方案。

1問題描述

1.1SPS物料配送模式

單量份配送是豐田生產(chǎn)方式根據(jù)準(zhǔn)時(shí)化和及時(shí)配送理念實(shí)施的一種單輛自動(dòng)物料小車向生產(chǎn)線配送物料的方式[8]。單量份配送是指在物料儲(chǔ)存區(qū)與裝配區(qū)分離的情況下，各個(gè)物料按照預(yù)定的上線順序，把裝配線需要的各種零部件進(jìn)行揀選并裝載至特定運(yùn)輸筐車，隨AGV自動(dòng)小車配送至生產(chǎn)線旁，隨后框車跟隨總裝線一起流動(dòng)。

與傳統(tǒng)配送方式相比，運(yùn)用SPS能夠防止生產(chǎn)線錯(cuò)裝、漏裝，提高裝配質(zhì)量和效率，減少物料上線點(diǎn)、減少線旁及通道面積，改善現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線作業(yè)的安定化,縮短裝配的節(jié)拍時(shí)間，提高作業(yè)效率等[9]。

1.2平準(zhǔn)化投產(chǎn)的數(shù)學(xué)模型

在實(shí)際汽車總裝過程中，總裝線上的裝配時(shí)間、物料種類和物料數(shù)量都會(huì)影響物料的消耗速率。因此混流裝配模式下，理想狀況下物料消耗速率與實(shí)際消耗速率的差值最小，已成為生產(chǎn)實(shí)踐中首要考慮的目標(biāo)[10]，因此文中考慮混流裝配線一個(gè)最小生產(chǎn)循環(huán)單元[11]，目標(biāo)函數(shù)如下:

(1)

2目標(biāo)追跡算法求解排序模型

混流投產(chǎn)車輛排序基本思想是：當(dāng)k位置使得D值最小，即選擇車型的位置為k時(shí)，理想狀況下物料消耗速率與實(shí)際物料消耗速率的差值最小，此時(shí)k位置的車型為最優(yōu)排序車型。目標(biāo)追跡法是在k=1時(shí)D達(dá)到最小值，依次k=2，k=3,…,k=r此時(shí)D同時(shí)達(dá)到最小值，此時(shí)的排序?yàn)樽罱K確定的投產(chǎn)排序。

步驟一：令k=1,f=0;

步驟四：若k>r程序結(jié)束；若k

由于手工計(jì)算比較繁瑣,而目標(biāo)追跡法求解比較流程化，在VC++6.0的平臺(tái)上進(jìn)行函數(shù)編寫。

3案例應(yīng)用與分析

3.1實(shí)際案例應(yīng)用

如今SPS配送模式在企業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在汽車制造業(yè)的總裝車間應(yīng)用尤為明顯。目前國(guó)內(nèi)汽車制造商已有多家物料供應(yīng)采用SPS上線模式，包括廣汽豐田總裝車間、一汽大眾上汽通用五菱寶駿總裝車間等。此案例W公司總裝環(huán)節(jié)一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)有35輛車、5種車型，總裝內(nèi)飾二采用SPS配送方式為產(chǎn)線配送10種零部件，將其數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象?；緮?shù)據(jù)如表1所示。

3.2排序比較分析

圖1所示的投產(chǎn)排序與原有的排序存在較大的差異，車型投產(chǎn)順序發(fā)生了變化。排序的不同必然引起物料需求的不同，故原有車型排序與理論計(jì)算車型排序?qū)α悴考囊膊灰恢?。為了更好地比較兩種排序模型對(duì)物流均衡化的影響，現(xiàn)將2種排序模型對(duì)零部件消耗情況做個(gè)對(duì)比，如圖2和圖3所示。

分析圖2和圖3，用目標(biāo)追跡法優(yōu)化得到的排序比原有排序?qū)α慵B續(xù)消耗的情況少，在一段時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)更加平準(zhǔn)化。根據(jù)JIT的生產(chǎn)模式,圖3表示對(duì)零件連續(xù)消耗，意味著SPS必須連續(xù)配送,連續(xù)消耗的次數(shù)越多意味著配送壓力越大；而采用目標(biāo)追跡法求解的排序方案,則可以有效緩解SPS配送的壓力,同時(shí)可以錯(cuò)開各種零部件配送的高峰期，所以目標(biāo)追跡法得到的排序模型適用性是可行的。

4結(jié)論

混流裝配線投產(chǎn)排序問題是混流裝配必須解決的關(guān)鍵問題，文中把裝配環(huán)節(jié)與SPS零部件配送環(huán)節(jié)聯(lián)系起來，以實(shí)際消耗物料速率與理想狀態(tài)物料消耗速率的差值為目標(biāo)，從而建

立混流裝配線車型排序模型，最終通過目標(biāo)跟蹤算法仿真出車型投產(chǎn)的最優(yōu)排產(chǎn)順序，并通過零部件消耗情況對(duì)比，驗(yàn)證理論計(jì)算得出排序?qū)ξ锪舷木饣潭雀?，即目?biāo)追蹤法得出的車型排序比原有排序更合理。文中研究為實(shí)現(xiàn)JIT生產(chǎn)以及未來SPS模式在企業(yè)的廣泛推廣，提供了可借鑒的思路，具有理論和實(shí)踐意義。

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Research on Sequence of Mixed-model Assembly Lines in Material Consumption Level Based on Set Part Supply Mode

ZHENG Yongjun

(College of Mechanical and Electrical Engineering,Wuhan University of Technology,Wuhan Hubei 430070,China)

Keywords:Distribution of set part supply; Mixed-model assembly lines;Level of material consumption

Abstract:To solve the problem that parts supply could not achieve JIT in mixed-model assembly lines, a research is conducted on the optimization of improving parts consumption level when material supply was in the set part supply way. The most important goal was the level of material consumption rate in mixed-model assembly lines. Then a sequence model of mixed-model assembly line was established. Combining with the actual case of W company, it is proved that the value of the sequence in stabilization of the material consumption is important.

收稿日期：2016-02-22

作者簡(jiǎn)介：鄭勇軍(1991—)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槠嚳傃b效率提升。E-mail：1309738553@qq.com。

中圖分類號(hào):F273

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-1986(2016)05-031-03