陸 煜

（安徽巨一科技股份有限公司，合肥 230041）

近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，促進(jìn)了各行各業(yè)不斷進(jìn)步和創(chuàng)新。例如，人們的出行方式發(fā)生了很大變化，從20 世紀(jì)90 年代的自行車發(fā)展到現(xiàn)在的小轎車[1]。小轎車的需求量不斷增加，這就需要汽車生產(chǎn)廠家提高其生產(chǎn)效率，以滿足人們對(duì)汽車的需求[2]。為了提高生產(chǎn)效率，汽車企業(yè)積極采用自動(dòng)化、大規(guī)模的裝配生產(chǎn)線。本文研究現(xiàn)代生產(chǎn)制造企業(yè)的管理模式和生產(chǎn)情況，重點(diǎn)分析汽車制造企業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，采用先進(jìn)的管理技術(shù)，引入自動(dòng)導(dǎo)引小車（Automated Guided Vehicle，AGV），有助于提升現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的效率，也有助于提高汽車的高效創(chuàng)新發(fā)展[3-4]。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)外裝配車間現(xiàn)狀與分析

以某公司的發(fā)動(dòng)機(jī)外裝配車間為研究對(duì)象，其裝配車間平面布置如圖1 所示。在長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研后，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)車間的布局、設(shè)備情況以及該汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配車間的生產(chǎn)流程進(jìn)行了詳細(xì)研究，可知發(fā)動(dòng)機(jī)外裝配車間主要由3 個(gè)部分組成。第1 部分，兩條裝配生產(chǎn)線。發(fā)動(dòng)機(jī)的外裝配在這個(gè)區(qū)域進(jìn)行組裝，且該部分的組裝質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的品質(zhì)。第2 部分，零件暫存區(qū)域。它的主要作用是發(fā)動(dòng)機(jī)外裝完成后，該部分存放有發(fā)動(dòng)機(jī)外裝需要的所有零部件、標(biāo)準(zhǔn)間。該區(qū)域涉及的零件進(jìn)出庫(kù)、補(bǔ)貨都與整個(gè)流水線的發(fā)動(dòng)機(jī)裝配有直接關(guān)系。第3 部分，AGV 部分。AGV 在裝配過(guò)程中進(jìn)行運(yùn)輸，在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行路徑規(guī)劃，有助于提升生產(chǎn)效率。通過(guò)對(duì)該企業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)外裝配車間的長(zhǎng)期觀察發(fā)現(xiàn)，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)外裝生產(chǎn)線使用的是國(guó)際先進(jìn)設(shè)備，具有精度高、準(zhǔn)確性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且在使用過(guò)程中能夠充分保證發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)部分的品質(zhì)。此外，裝配線沿線安裝有各種在線測(cè)量工具，能保證設(shè)備正常使用，也能夠保證安裝完成后的每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都符合要求。同時(shí)，在汽車外裝配車間的裝配線上安裝有檢漏裝置，能夠?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)的缸蓋總成、半總成、發(fā)動(dòng)機(jī)總成進(jìn)行漏液試驗(yàn)，確保出廠時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量。

針對(duì)車間內(nèi)日常工作過(guò)程中遇到的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)其主要存在以下3 方面問(wèn)題。

第一，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)外裝配生產(chǎn)線在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中流水線作業(yè)的作業(yè)順序不規(guī)范。目前，企業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)外裝配生產(chǎn)線的作業(yè)是簡(jiǎn)單按照裝配生產(chǎn)順序進(jìn)行排列，缺乏科學(xué)性和先進(jìn)性。

第二，零件緩存區(qū)的主要作用是保證零部件與裝配過(guò)程緊密銜接。但是，在實(shí)際操作過(guò)程中，緩存區(qū)的零部件存取依靠工作人員來(lái)完成，存在一定的隨機(jī)性，造成在實(shí)際過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生準(zhǔn)備不充分、零件擺放不到位等情況。

第三，AGV 系統(tǒng)在實(shí)際工作管理過(guò)程中是不規(guī)范的，且小車在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)不按實(shí)際工作軌跡運(yùn)行的情況。此外，在AGV 的自動(dòng)感應(yīng)軌跡上，車間內(nèi)部分路徑軌跡已有一些破損，嚴(yán)重影響了AGV 的精度[5]。AGV 系統(tǒng)在路徑設(shè)置上只連接了裝配區(qū)和緩存區(qū)，未深入緩存區(qū)，導(dǎo)致緩存區(qū)內(nèi)部需要工作人員完成其他工作，沒(méi)有充分發(fā)揮其作用[6]。

2 裝配生產(chǎn)線作業(yè)優(yōu)化編程

現(xiàn)有的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)外裝生產(chǎn)線是采用在裝配線的一側(cè)等距布置15 個(gè)工位，并且按照汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的外裝順序，由內(nèi)到外、從上至下進(jìn)行銜接[7-8]。它的工位布局圖如圖2 所示，采用“U”形裝配線。

通過(guò)長(zhǎng)期觀察該流水線的工作人員發(fā)現(xiàn)，工作人員人均日生產(chǎn)數(shù)約為20 臺(tái)。對(duì)裝配線進(jìn)行作業(yè)編程優(yōu)化，優(yōu)化后采取的工位布置方式是先將線束和水泵組件裝配的工位分割為兩個(gè)工位，再將總成試驗(yàn)泄露部分的工位分分割為兩個(gè)部分，最后將裝皮帶張緊輪的工位分割為兩個(gè)工位。分割后的工位布置采用方便哪個(gè)方向施工的原則進(jìn)行布置，明顯提升了工作人員的工作效率。統(tǒng)計(jì)分割工位后的工作效率可知，發(fā)動(dòng)機(jī)外裝配車間的人均日生產(chǎn)數(shù)為23 臺(tái)，提高了3 臺(tái)，凸顯了瓶頸工位分割法在汽車外裝配車間的優(yōu)化效果，證明了其合理性和科學(xué)性。發(fā)動(dòng)機(jī)裝配生產(chǎn)線工位布局圖如圖3 所示。

3 AGV 系統(tǒng)路徑優(yōu)化

AGV 系統(tǒng)可在保證小車正常運(yùn)行的情況下不使小車與障礙物發(fā)生碰撞。通過(guò)對(duì)小車的控制作業(yè)能夠發(fā)現(xiàn)，它采取的是不斷尋求一條連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)的線且要求使其在整個(gè)過(guò)程中的行走距離最短。探究AGV系統(tǒng)的路徑優(yōu)化問(wèn)題需要結(jié)合整個(gè)汽車外裝配車間的生產(chǎn)線布置、車間的總體布局等方面[9-11]。AGV 系統(tǒng)流程圖如圖4 所示。

AGV 在該企業(yè)外裝配生產(chǎn)線中的運(yùn)行過(guò)程如下：

（1）AGV 空車狀態(tài)一直運(yùn)行至緩存區(qū)，然后在暫存區(qū)連接已經(jīng)定位的零件運(yùn)輸車；

（2）AGV 連接好運(yùn)輸車后，按照相關(guān)設(shè)定順序依次經(jīng)過(guò)零件存放點(diǎn)，零件存放點(diǎn)的零件取用需由專人負(fù)責(zé)，將其擺放到AGV 上；

（3）AGV 將運(yùn)輸車懸掛輸送到外裝配車間，在裝配車間內(nèi)小車?yán)@車間行走，在行走的過(guò)程中相關(guān)工作人員會(huì)拿走自身需要的零部件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)裝配車間零部件的清空；

（4）當(dāng)其完成所有零部件的清空后，AGV 將零件運(yùn)輸車輸送至起點(diǎn)開(kāi)始新的工作。

根據(jù)日常工作過(guò)程的觀察發(fā)現(xiàn)，在日常的旅行商問(wèn)題中，在AGV 路徑搜索過(guò)程中直接搜索的是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最短路徑，搜索完成后會(huì)直接朝著下一個(gè)節(jié)點(diǎn)行進(jìn)，但是在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間往往會(huì)有流水線或者有障礙物的存在產(chǎn)生路徑故障，因此需要在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間選擇沒(méi)有障礙物的路徑行進(jìn)。此時(shí)，根據(jù)“假設(shè)大距離繞行障礙物法”對(duì)AGV 進(jìn)行路徑規(guī)劃，就能避免AGV 直接導(dǎo)引進(jìn)入距離較近的直線路徑。試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，AGV 雖然算法上具備了繞行功能，但是在實(shí)際行動(dòng)中沒(méi)有識(shí)別繞行過(guò)程中的距離中間點(diǎn)，因此在導(dǎo)引小車兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間需要AGV 尋找一個(gè)中間點(diǎn)實(shí)現(xiàn)繞行。在AGV 中間設(shè)置“添加中間節(jié)點(diǎn)法”，就可以使得小車在獲得最大距離繞行指令后搜尋最近的節(jié)點(diǎn)，以此作為中間點(diǎn)再行進(jìn)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而解決了AGV 的繞行障礙物路徑規(guī)劃問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證證明，AGV 采用遺傳算法，根據(jù)“大距離繞行障礙物法”和“添加中間點(diǎn)法”能夠讓AGV 很好地繞行障礙物，有助于AGV 在車間內(nèi)更好地運(yùn)輸零部件。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車行業(yè)為了滿足人們的需求，必須不斷加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)裝配是汽車制造的核心工作，提升其制造效率對(duì)社會(huì)發(fā)展有著非常重要的作用。對(duì)某汽車制造公司發(fā)動(dòng)機(jī)外裝配車間的實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)其在裝配生產(chǎn)線的布置方面和車間內(nèi)使用的AGV 的路徑上存在一定的問(wèn)題。利用瓶頸工位分割方式對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)外裝配車間的工位布置情況進(jìn)行合理規(guī)劃，然后AGV 采用遺傳算法，根據(jù)“大距離繞行障礙物法”和“添加中間點(diǎn)法”能夠讓AGV 很好地繞行障礙物，有助于AGV 在車間內(nèi)更好地運(yùn)輸零部件。改造后的汽車裝配線取得了良好的應(yīng)用效果，并且有效提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的單人日裝配量，有助于促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。