Kitting物料配送在混流裝配線的應(yīng)用研究

希志明，薛冬娟，高 娟，鄧?yán)杳?/p>

（大連海洋大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，遼寧 大連 110623）

Kitting物料配送在混流裝配線的應(yīng)用研究

希志明，薛冬娟，高 娟，鄧?yán)杳?/p>

（大連海洋大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，遼寧 大連 110623）

對(duì)混流裝配過(guò)程中由物料配送不及時(shí)引起的生產(chǎn)計(jì)劃不連續(xù)的問(wèn)題進(jìn)行了研究，在分析了混流裝配生產(chǎn)模式后，構(gòu)造出了在該生產(chǎn)模式下的混流裝配線線旁物料kitting（齊套性）算法，再根據(jù)物料kitting（齊套性）算法預(yù)求出混流裝配線各個(gè)工藝點(diǎn)物料消耗，在此基礎(chǔ)上求出各個(gè)工藝點(diǎn)物料需求，從而帶動(dòng)物料配送；最后通過(guò)實(shí)例，驗(yàn)證上述方法的可行性和實(shí)用性。

混流裝配過(guò)程；齊套性；物料配送

在混流裝配中，使生產(chǎn)計(jì)劃連續(xù)進(jìn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一，就是保證生產(chǎn)線旁物料不出現(xiàn)斷流，即物料能及時(shí)的得到供給。為保證物料供給及時(shí)，裝配生產(chǎn)順利進(jìn)行，對(duì)物料進(jìn)行跟蹤則顯得非常重要。流水線旁物料跟蹤是指在裝配生產(chǎn)過(guò)程中，了解物料信息，即在某個(gè)時(shí)間段，某條流水線生產(chǎn)特定規(guī)格的成套物料數(shù)量。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行的物料跟蹤的方式只強(qiáng)調(diào)物料數(shù)量、物料去向，并不能很好的滿足流水線裝配生產(chǎn)過(guò)程中不斷變化的線旁物料信息，從而導(dǎo)致沒(méi)有計(jì)劃的短途物料配送，從而增加了巨大的工作量和生產(chǎn)成本[1～3]。

針對(duì)混流裝配車間的不同生產(chǎn)線，對(duì)物料配送需要不同的特點(diǎn)，本文提出了基于成套物料跟蹤拉動(dòng)物料配送的方法。根據(jù)物料齊套性算法與裝配線生產(chǎn)計(jì)劃以及裝配工藝，可以獲取不同工藝段在不同時(shí)間精度下的物料需求，能夠?qū)Χ鄺l生產(chǎn)線中主要的大部件進(jìn)行同時(shí)配送。

1 混流生產(chǎn)模式以及齊套性算法

1.1 混流生產(chǎn)模式

當(dāng)一個(gè)在制品在工位上進(jìn)行裝配時(shí)，裝配生產(chǎn)所需要的物料必須在生產(chǎn)開(kāi)始前就已經(jīng)準(zhǔn)備好，并且可以被使用。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，裝配線上所有工位都在進(jìn)行裝配，每個(gè)裝配工位將其所需物料裝配到在制品上，物料被裝配之后隨著在制品流向裝配線的后續(xù)工位。因此以整個(gè)裝配線為單位，可以把生產(chǎn)線工位物料看成一個(gè)成套的物料跟蹤，物料在對(duì)應(yīng)的工位流入裝配線，并不斷地流向裝配線的下游，成套物料信息不斷變化[4]。

與此同時(shí)，每個(gè)裝配工位所需物料也必須不斷得到補(bǔ)充。每個(gè)工位就是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的需求總和為總需求，流水裝配線的裝配過(guò)程則可以看作是一個(gè)由工位需求構(gòu)成的裝配物料流，裝配過(guò)程由一個(gè)或者多個(gè)物料流構(gòu)成，所有的物料流最終都匯合到裝配主線上形成一個(gè)主物料流。

設(shè)混合流水裝配線上有n個(gè)裝配工位，從o1到on。現(xiàn)有m個(gè)產(chǎn)品要按照k1到km順序線上生產(chǎn)，要生產(chǎn)完m個(gè)產(chǎn)品就應(yīng)該需要m個(gè)節(jié)拍，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)節(jié)拍k1在線上生產(chǎn)，k1成為在制品，此時(shí)線上所有在制品同時(shí)往后移動(dòng)一位，進(jìn)入下一道工序裝配中或者下一工序裝配準(zhǔn)備中，引起線旁o1處物料的減少，產(chǎn)生一個(gè)新的物料需求。由此，可以找出當(dāng)產(chǎn)品i上線的時(shí)候在制品和工位之間的關(guān)系為（ki，o1），（ki-1，o2），…，（k1，on）。隨著新在制品進(jìn)入裝配工位，該工位的物料需求會(huì)改變；同時(shí)，根據(jù)裝配BOM在這個(gè)工位的構(gòu)成不同，會(huì)導(dǎo)致所需物料需求的不同，這樣，就需要知道各個(gè)工藝之間的聯(lián)系和產(chǎn)品的BOM組成，即將工位需求按照裝配工藝流程組織起來(lái)。

1.2 物料齊套算法描述

根據(jù)工位和線旁物料可以構(gòu)造出齊套性算法各個(gè)矩陣量[5～7]：

工藝裝配矩陣O為:

每一行都是一個(gè)簡(jiǎn)單BOM表[6]，是成比例的，即單個(gè)產(chǎn)品所需零件的額定數(shù)量。

混合流水線線旁物料矩陣m，此為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程不斷變化的物料信息，以工位為單位

由于裝配零部件大小不一，導(dǎo)致線旁物料不能和工藝裝配矩陣O一樣成比例。

根據(jù)裝配BOM組成，按生產(chǎn)計(jì)劃給裝配車間準(zhǔn)備的物料總數(shù)矩陣K：

裝配車間剩余庫(kù)存量矩陣Q。Q矩陣為初始的物料總矩陣K與混合流水線線旁物料矩陣M的差值。即

生產(chǎn)裝配線在制品矩陣C：

其中，由于在制品在生產(chǎn)過(guò)程中需要放入盛具中即中轉(zhuǎn)托盤中，因此，每條生產(chǎn)線中在制品數(shù)量m和裝配工藝點(diǎn)個(gè)數(shù)大小不一。

由此組成的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)物料總矩陣W=[OM K Q]T以及對(duì)應(yīng)的物料與工藝還有在制品矩陣即生產(chǎn)矩陣Z=[O M K Q C]T，該矩陣是一個(gè)動(dòng)態(tài)的矩陣。隨著生產(chǎn)的推進(jìn)，除了矩陣O不會(huì)變化外，其它矩陣都會(huì)改變，同時(shí)生產(chǎn)線線旁物料庫(kù)也會(huì)隨著不斷的變化，從而產(chǎn)生物料需求，進(jìn)而誕生物料配送。該矩陣包含了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)物料的各種信息，即物料的品種、數(shù)量信息，以及去向信息，同時(shí)還有物料的需求信息。以工位為入手點(diǎn)，按照節(jié)拍的要求，能夠計(jì)算出生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)工位點(diǎn)的物料需求[8]。

2 物料需求

計(jì)算生產(chǎn)裝配線物料需求，根據(jù)需求進(jìn)行物料配送，首先要了解在裝配線剛開(kāi)始生產(chǎn)的時(shí)候線旁物料成套數(shù)量，即求線旁物料矩陣M與工藝裝配矩陣O的比P：

當(dāng)生產(chǎn)開(kāi)始以后，可以把要計(jì)算的時(shí)間段分為多個(gè)節(jié)拍，按照每個(gè)節(jié)拍來(lái)求物料需求，物料的總需求就是各個(gè)節(jié)拍物料需求之和。假設(shè)在一個(gè)時(shí)間段T=[t0，t1]內(nèi)線上的在制品 C:C1，C2，…，Cn，在 t0之前的節(jié)拍k=1，裝配線上的在制品行向量為C0=（C1(0)，C2(0)，…，Cn(0)），當(dāng)有一個(gè)新的在制品上線的時(shí)候，即k=2時(shí)，此時(shí)線上在制品向量為 C1=（C1，C1(0)，C2(0)，…，Cn-1(0)），此時(shí)對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)備消耗物料為 WC1=（（C1，O1），(C1(0)，O2），(C2(0)，O3），…，(Cn-1(0)，On）），同時(shí)也對(duì)應(yīng)的工位與在制品關(guān)系向量。以此類推，可以求出在T時(shí)間段所需的物料總數(shù)WZ=∑WCij。在生產(chǎn)線上在制品被不同的工藝進(jìn)行裝配，即每一個(gè)節(jié)拍開(kāi)始都會(huì)有一個(gè)在制品上線，新節(jié)拍開(kāi)始也就表示著每條生產(chǎn)線的在制品行向量C都會(huì)增加1。從節(jié)拍1開(kāi)始計(jì)算，對(duì)于0

應(yīng)用該算法能求出任意兩個(gè)節(jié)拍之間的物料需求，具體步驟如下：

（1）確定節(jié)拍開(kāi)始之前生產(chǎn)線上在制品對(duì)應(yīng)的序列向量WC。

（2）根據(jù)物料與工藝還有在制品矩陣Z=[O M K Q C]T，求得該兩個(gè)節(jié)拍之間生產(chǎn)線上在制品生產(chǎn)過(guò)程的需求物料矩陣。

（3）求得物料總和∑WCij。

（4）根據(jù)工藝裝配矩陣求出每個(gè)工位需要求的物料，以及需要配送的物料量。

3 實(shí)例計(jì)算

假設(shè)混流裝配線裝配工藝為6步,而且每個(gè)工藝點(diǎn)由一個(gè)安裝操作員操作。

工藝裝配矩陣 O1=[1，2，1，1，2，1]；

線旁物料 M1=[20，60，15，18，80，40]；

對(duì)應(yīng)該流水線物料總庫(kù) K1=[202，403，210，205，410，203]；

裝配車間剩余庫(kù)存量Q1=K1-M1=[182，363，195，187，330，163]。

（1）在沒(méi)有中轉(zhuǎn)托盤的情況下，流水線在制品C1=[1，1，1，1，1，1]，求出此時(shí)物料需求 min[Pi]=min[20，30，15，18，40，40]=15，求出可以進(jìn)行 15個(gè)節(jié)拍的裝配，此時(shí)1

（2）在有中轉(zhuǎn)托盤的情況下，設(shè)此時(shí)流水線在制品 C1=[1，4，2，5，3，1]。在不考慮每個(gè)工藝加工時(shí)間不同的情況下，由于每個(gè)工藝點(diǎn)操作員都是一個(gè)，所以不論在制品在每個(gè)工藝點(diǎn)上是多少，物料需求都可以按照沒(méi)有中轉(zhuǎn)托盤的情況去求得。

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)混合流水線生產(chǎn)特點(diǎn)，以裝配工位物料需求與在制品結(jié)合求得工位物料需求，再以線旁物料庫(kù)存為依據(jù)，能夠求出不同時(shí)間段的物料需求，并可以得出在不同時(shí)間精度下，不同裝配工位點(diǎn)是否需要配送，以及需要配送的數(shù)量信息，達(dá)到對(duì)線旁物料進(jìn)行有計(jì)劃的配送及補(bǔ)給。

[1]劉建國(guó)，孫寶文.基于單元需求的輪流裝配物料計(jì)劃[J].企業(yè)戰(zhàn)略，2011，（4）:15-16.

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Kitting of Material Delivery in Mixed Model Assembly Line Application

XIZhi-ming，XUE Dong-juan，GAO Juan，DENG Li-ming
（School of Mechanical and Power Engineering，Dalian Ocean University，Dalian Liaoning 110623，China）

Discontinuous problem of production plan in assembly process which was caused by the delayed material delivery was studied in this paper,and the material kitting algorithm of mixed-model assembly line was constructed after mixed assembly production mode being analyzed.Material consumption of each process points in mixed flow assembly line was determined in advance based on the material kitting algorithm and thereby pulling the material distribution.At last,an example was used to verify the feasibility and practicability of the method.

mixed flow assembly process；kitting；material delivery

F252

B

1672-545X（2013）01-0105-03

2012-10-10

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“大連市裝備制造業(yè)信息化關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及綜合集成應(yīng)用示范”（2013BAF02B03）；遼寧省教育廳項(xiàng)目“船舶總組與搭載制造過(guò)程監(jiān)控與管理方法研究”（X100604）

希志明（1986—），男，碩士研究生，主要從事企業(yè)生產(chǎn)信息化管理；通訊作者：薛冬娟（1970—），女，教授，博士，主要研究方向?yàn)槠髽I(yè)信息化管理、工業(yè)工程。