楊李安卓，李健馳，陳 佳

（東風龍擎動力有限公司，湖北 十堰 442000）

0 引言

隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車市場正在從增量市場向存量市場轉(zhuǎn)變，汽車產(chǎn)業(yè)不僅要靠產(chǎn)品和技術(shù)，更要從效率、質(zhì)量、成本等角度不斷提升核心競爭力[1]。在此過程中，合理的物流規(guī)劃能有效降低物流配送過程中的各種浪費，從而降低生產(chǎn)成本。智能立庫、AGV/RGV、條形碼技術(shù)、RFID 等自動化、信息化技術(shù)在物流系統(tǒng)中已廣泛應用[2]，這有效提升了物料配送的效率和準確率，因此合理有效的配送技術(shù)及系統(tǒng)的研究顯得尤為重要[3]。

拉動式生產(chǎn)的邏輯是：除非需要，否則就不生產(chǎn)[4]，其生產(chǎn)系統(tǒng)中的所有物料流動由實際需求拉動。因此，拉動式物料配送[5]是根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍和需求拉動物料配送的。信息系統(tǒng)根據(jù)物料需求量、線邊庫存以及期初任務量，計算出各工位點所需物料的配送數(shù)量。工作人員針對所需物料進行分揀、裝配和備料后，根據(jù)生產(chǎn)計劃和物料配送數(shù)量運送物料到指定站點，補充生產(chǎn)。

劉磊，等[6]針對離散型小型企業(yè)建立拉動式物料流轉(zhuǎn)模型，并提出以模塊為基礎的物料分類及存儲方式。王旭東，等[7]針對電子生產(chǎn)企業(yè)自動化輸送，開發(fā)“拉動式”合并備料軟件系統(tǒng)，搭建智能視覺分揀與跨層傳輸系統(tǒng)。倪文勝，等[8]通過生產(chǎn)計劃、物流路線、看板管理等管理方式在叉車制造領域的應用，驗證了精益生產(chǎn)方式對中國制造業(yè)不僅是可行的，而且效果是非常顯著的。上述文獻雖然對拉動式投料進行了研究和應用，但是并沒有關于其在汽車/動力總成裝配制造中的應用及研究，沒有提供汽車/動力總成裝配制造業(yè)精益化物流配送相關的解決方案。

本文以D工廠“拉動式投料”項目為例，介紹應用精益、自動化、信息化發(fā)動機制造物流布局，設計“拉動式物料配送投料”系統(tǒng)，開發(fā)配套防錯系統(tǒng)，采用多種物流配送模式共用，解決裝配車間物流浪費問題，進而建立動力總成制造中拉動式投料精益物流配送模式，為產(chǎn)品工藝復雜、產(chǎn)品多樣性大、生產(chǎn)體量大的制造業(yè)物流規(guī)劃設計提供一定借鑒。

1 物料配送問題

D工廠重型發(fā)動機裝配線的生產(chǎn)訂單是由整車需求確定，隨著整車車型的不斷新增，重型發(fā)動機生產(chǎn)訂單呈現(xiàn)“批量小、品種多、需求急”的形態(tài)[9]，導致現(xiàn)有物流能力已無法滿足生產(chǎn)需求。

供應商根據(jù)生產(chǎn)計劃預告需求，將物料配送至工廠庫房；生產(chǎn)科在系統(tǒng)上發(fā)布3日滾動計劃，勞務人員打印備貨清單進行物料備貨準備，根據(jù)投料清單往裝配線進行線邊投料。N+6生產(chǎn)計劃只能對未來生產(chǎn)進行方向指導，無法精準指示現(xiàn)生產(chǎn)。因此，在這個過程中就會造成供應商將過量/不足的物料配送至庫房，庫房內(nèi)部會產(chǎn)生物料過多、面積不足等現(xiàn)象。

物料配送過程中，車間各工位節(jié)拍無法保證百分之百均衡，各工位對零件消耗速度不一致，經(jīng)常需要人工定期對現(xiàn)場進行確認后再進行配送，或者人工根據(jù)經(jīng)驗配送導致現(xiàn)場零件過多或不足，無法根據(jù)生產(chǎn)實際消耗情況實時投控。

物料下賬是由人工將物料配送簽收單進行匯總，然后在每日工作完成后24h內(nèi)，在系統(tǒng)上進行掛帳上傳，由工廠自有人員確認后進行賬目下賬。在這個過程中，存在人工匯總的誤差，由于時間性差異導致賬實不相符。

上述問題的根源在于備投料時刻和實際生產(chǎn)時間不匹配，所以如何解決什么時候投料，投多少合適是提升備投料準確性及效率的關鍵。

2 拉動式投料系統(tǒng)設計

目前，備投料邏輯基于理論節(jié)拍計算出備投料數(shù)量和配送時刻，是預先設定好的推動式投料控制系統(tǒng)[10]?！袄瓌邮酵读稀表椖康奶岢觯褪菫楦淖儸F(xiàn)有的備投料模式。

2.1 系統(tǒng)設計

拉動式投料的開發(fā)，首先需要在系統(tǒng)邏輯上進行變更。從倉庫到線邊構(gòu)建基于拉動式、信息系統(tǒng)各環(huán)節(jié)防錯的投料控制系統(tǒng)。以裝配線線邊工位作為一個小型倉庫進行投控，按照零件屬性、大小、SNP值、消耗量等設置不同的投料批量及安全庫存，并根據(jù)裝配實際進行此小型倉庫的自動扣料、數(shù)據(jù)更新，呼叫補料等作業(yè)。

例如：當裝配總成A行至1號工位時，通過1號工位設備PLC到位數(shù)據(jù)信號通知拉動式投料系統(tǒng)索引MES-BOM數(shù)據(jù)，查找A總成在1號工位所需的零部件信息（包含品種、數(shù)量），并在1號工位的虛擬線邊倉扣除上述品種及數(shù)量的零部件，此時虛擬線邊倉自動更新實時庫存，根據(jù)前期設定的1號工位虛擬線邊倉的補貨原則，判斷是否需要呼叫物料補貨。如需要，則在1號工位綁定的工業(yè)手持機上出現(xiàn)補貨訂單，訂單內(nèi)容包含補貨物料號、數(shù)量、要求補貨時間。主流程（計劃拉料）示意圖如圖1所示。

圖1 主流程（計劃拉料）示意圖

2.2 硬件需求

在系統(tǒng)優(yōu)化的同時，需要投入相應硬件設施。裝配線線邊硬件主要有：（1）托盤載碼體：記錄、存儲裝配總成信息標簽；（2）載碼體讀寫頭：讀寫及刪除載碼體總成信息標簽；（3）上線工控機：上線掃描控制及掃描打印程序控制；（4）條碼打印機及掃描槍：標簽打印及讀寫；（5）部分工位新增PLC控制器：總成信息標簽讀寫及信號發(fā)布。庫房硬件主要有：（1）防錯料架[11]、防錯燈及控制系統(tǒng)：針對差異件防錯指示的專用料架；（2）條碼打印機：標簽打印；（3）工業(yè)手持機：訂單顯示、標簽掃描等；（4）相關網(wǎng)絡硬件等。

通過軟硬件的優(yōu)化更新，即可按照如下步驟操作：（1）線邊工人通過掃描條碼，向MES系統(tǒng)請求投料，MES系統(tǒng)校驗所需投物料是否全部投完；（2）沒有投完，MES 系統(tǒng)向WMS系統(tǒng)發(fā)出投料請求信號，如果全部投完，則不發(fā)請求；（3）WMS系統(tǒng)向倉庫發(fā)出備料指示；（4）倉庫根據(jù)請求信息，安排投料工備料；（5）投料工根據(jù)指示將物料投送線邊；（6）投料工通過掃描條碼向MES系統(tǒng)發(fā)送已投送零件編碼、數(shù)量、料位等信息，同時校驗投料是否準確；（7）MES系統(tǒng)把所投物料信息反饋給WMS系統(tǒng)，投送流程結(jié)束。線邊工位信息系統(tǒng)處理流程如圖2所示。

圖2 線邊工位信息系統(tǒng)處理流程圖

在上述條件具備后，可以實現(xiàn)最理想化生產(chǎn)狀態(tài)下的拉動式投料。但是在實際生產(chǎn)過程中，可能會遇到各種異常情況（插單、異常下線、異常停工等），要使拉動式投料在實際生產(chǎn)情況下順利運行，還需要系統(tǒng)能夠自發(fā)對異常問題進行判斷和處理。

2.3 防錯系統(tǒng)

異常情況的發(fā)生對于拉動式投料的影響主要是系統(tǒng)扣料數(shù)據(jù)與線邊實際用量不符，造成投送人員無法準確掌握線邊實時生產(chǎn)情況，影響物料配送的及時性與準確性，從而導致拉動式投料的下帳數(shù)據(jù)不準，嚴重的甚至導致總成報廢，對企業(yè)造成直接經(jīng)濟損失。因此，采取必要的防錯手段，可以有效保證新技術(shù)的高效應用，同時提高下線合格率，降低成本[12]。

由于系統(tǒng)采集判斷程序只能通過定時觸發(fā)，而生產(chǎn)節(jié)拍、周期不固定，所以考慮優(yōu)化漏采集判斷程序?qū)⒉杉畔⑴c生產(chǎn)計劃進行對比。將每個采集點最后一臺采集到的發(fā)動機ID對應到當日生產(chǎn)計劃，對比已采集到的ID號與這一臺ID號之前的計劃，未采集到的ID判斷為漏采。

X：采集點過點發(fā)動機ID合集；Y：當前采集ID之前的計劃ID合集。當Y?X時，判斷無漏采集；Y?X時，存在發(fā)動機ID屬于Y不屬于X，判斷為該發(fā)動機ID在X采集點漏采。

以A 點為例說明一種當前過點發(fā)動機漏采集的情況（如圖3所示）。

圖3 漏采集模型

9:00時，若A點未采集到發(fā)動機4，當前采集ID為發(fā)動機3，Y=–1,2,3–，X=–1,2,3–，Y?X，判斷無漏采集。

9:30時，A點當前采集ID為發(fā)動機11，Y=–1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11–，X=–1,2,3,5,6,7,8,9,10,11–，Y?X，“4∈Y”∩“4?X”，判斷為發(fā)動機4在A點漏采集。

以上是正常生產(chǎn)時漏采集的判斷邏輯，針對以下三種特殊情況進行補充：

（1）發(fā)動機取消生產(chǎn)，則所有采集點都沒有這一臺發(fā)動機的過點信息，程序標記為未上線，不判斷漏采集；

（2）發(fā)動機中途下線，則某一采集點之后都沒有這一臺發(fā)動機的過點信息，需要與裝配線下線臺賬進行對比，人工剔除；

（3）異常插單，對生產(chǎn)計劃進行補充，更新主計劃中ID合集。

3 拉動式投料系統(tǒng)應用

對以上作業(yè)進行標準循環(huán)往復，就形成了重型裝配線拉動式投料的主體架構(gòu)。以此為基礎，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)及屬性不同，分別進行多種方式共存的操作方式，從而提高整體物流配送及裝配效率。

3.1 系統(tǒng)看板補貨

針對標準件（螺栓、螺帽等）及通用型小件（堵蓋/保護帽等），采用直供線邊模式，按照系統(tǒng)看板補貨模式運行[13]。將線邊工位設定為微型倉庫，進行上、下限庫存設置；發(fā)動機過點采集后進行線邊倉物料扣料；當線邊倉物料低于庫存下限時，投料工PDA手機會進行提示預警，從而開始進行零件備投料；將備投料零件投控至預警工位?？窗逖a貨示意圖如圖4所示。

3.2 KIT集配

針對各機型需求不同的差異件（支架、機油收集器、調(diào)溫器、齒輪等），采用單量份集配（KIT）模式運行[14]。將差異件布置于集配區(qū)；集配區(qū)根據(jù)過點發(fā)動機信息，采用亮燈按鍵模式，指示投料工進行備投料；單量份集配完成后由AGV配送至主線與主線發(fā)動機對接完成。

針對集配區(qū)零件的備投料，采用微型倉庫模式。根據(jù)集配完成信號進行扣料，結(jié)合安全庫存，使用PDA指示庫房人員備投料，進行集配料架補貨。KIT集配示意圖如圖5所示。

圖5 KIT集配示意圖

3.3 JIS順序上線配送

結(jié)合裝配線工藝布局、廠房利用率、發(fā)動機零部件屬性，對中、大型差異件（飛輪、減震器、搖臂等），采用JIS順序集配上線模式運行[15]。

以飛輪為例，現(xiàn)生產(chǎn)品種數(shù)為3，標準SNP為16，標準器具規(guī)格為940*940*1 160。按照順序集配模式，根據(jù)主線上線計劃，庫房備貨人員對不同零件進行按序排放，并結(jié)合過點扣料指示，按需按時配送至線邊。順序集配示意圖如圖6所示。飛輪順序集配后擺放排序見表1，從而便于裝配現(xiàn)場作業(yè)。

表1 飛輪順序集配后擺放排序表

注：1-16代表主線總成裝配順序，A-C代表飛輪品種。

D工廠發(fā)動機裝試車間拉動式投料運行半年以來，生產(chǎn)線物料影響停工時間基本消除，線邊零件庫存由原來的32量份/工位減少至8量份/工位，部分工位線邊庫存面積優(yōu)化1/3，庫存盤點準確率提升至99.3%，減少每月人工盤點工時161h/月，物流配送人員由原來5人減少至4人。由此每年可減少生產(chǎn)物流成本20余萬元。實踐證明，基于消耗的拉動式生產(chǎn)系統(tǒng)可以大幅提高生產(chǎn)經(jīng)營效率，最終有效提高企業(yè)的競爭力。

4 結(jié)語

動力總成裝配線是汽車產(chǎn)業(yè)中最為核心的生產(chǎn)線，也是整車成本中心中降成本的核心。對混流動力總成生產(chǎn)線，在保證高效快捷的生產(chǎn)節(jié)拍前提下，物流配送和物料的管理是關鍵。其中，包含關鍵零部件管理，線邊各工位零件配送、裝配清單、異常處理等情況。在有限的裝配線邊空間下，同時滿足各種不同機型總成裝配零件需要，那么就要通過拉動式投料形式，以主線需求為拉動輸入，在恰當?shù)臅r間、配送準確的、恰當數(shù)量的零件，減少線邊庫存積壓，節(jié)約資金。拉動式投料系統(tǒng)結(jié)合系統(tǒng)看板補貨、KIT集配、JIS順序上線配送等配送方式，以及防錯系統(tǒng)，有效保證裝配線拉動式投料系統(tǒng)高效運行，更加準確及時地保證生產(chǎn)物流需要，提高了生產(chǎn)效率，且有效節(jié)約了生產(chǎn)物流成本。