基于模塊化的內(nèi)燃機車組裝車間物料配送研究

杜嶠

摘要：內(nèi)燃機車生產(chǎn)中最復(fù)雜最重要的是內(nèi)燃機車裝配，它是內(nèi)燃機車生產(chǎn)的核心。機車制造企業(yè)傳統(tǒng)的配送過程繁瑣、各種浪費嚴(yán)重，無法實現(xiàn)物料配送的準(zhǔn)時性，對機車的組裝作業(yè)造成了很大阻礙。針對這種情況，文章對內(nèi)燃機車組裝車間的物料配送問題進(jìn)行了研究。提出了一種基于模塊化的物料配送方式。

關(guān)鍵詞：模塊化；內(nèi)燃機車；組裝；物料配送

一、引言

內(nèi)燃機車是以內(nèi)燃機作為原動力，通過傳動裝置驅(qū)動行走的機車。內(nèi)燃機車雖然有各種不同的類型，但其基本組成和工作原理是相同或相似的。在內(nèi)燃機車生產(chǎn)中最關(guān)鍵的是機車的組裝生產(chǎn)。在傳統(tǒng)方式下內(nèi)燃機車（本文中將其簡稱為機車）組裝采用固定工位式生產(chǎn)，即將機車的基體放置到一個固定的作業(yè)平臺上（或稱為固定工位），不同作業(yè)班組的裝配人員和設(shè)備輪番圍繞此基體將各種零部件裝配到機車基體中，最后形成所需要的機車產(chǎn)品。在這種傳統(tǒng)的組裝方式下，機車組裝物料不單獨存放，而是與生產(chǎn)企業(yè)所有生產(chǎn)物料一起分類存放在各個倉庫中，配送時依據(jù)裝配車間物料需求信息反饋，提前一天或數(shù)小時將所需物料運至組裝車間各類物料臨時存儲區(qū)，再由車間物料臨時存儲區(qū)配送至各個固定工位。由于機車結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件種類繁多，這種物料配送方式為機車組裝生產(chǎn)帶來很大的問題。

第一，物流路線冗長雜亂，配送浪費嚴(yán)重。在傳統(tǒng)物料配送方式下，機車裝配物料先由各個倉庫人員在其倉庫內(nèi)揀貨、再待配送車輛到達(dá)時裝車配送。配送車輛承載物料種類、多少、到達(dá)倉庫、路線等，均由車輛調(diào)度人員根據(jù)裝配車間反饋的實際生產(chǎn)需求依據(jù)自身經(jīng)驗安排，導(dǎo)致車輛調(diào)度極其復(fù)雜，路徑存在大量交叉迂回，物流路線冗長，車輛裝載率難以要求，各種配送浪費嚴(yán)重，準(zhǔn)時性也得不到保證。

第二，雜亂吊運需求導(dǎo)致浪費嚴(yán)重。在傳統(tǒng)物料配送模式下，將物料從組裝車間物料臨時存放區(qū)配送至各個固定工時，由于機車很多裝配零部件體積大且重，裝配車間內(nèi)行車吊運任務(wù)繁重，多個固定工作地需求的混亂、沖突，導(dǎo)致行車吊運路線沖突，由此導(dǎo)致組裝作業(yè)產(chǎn)生大量的等待浪費。

第三，人力需求大但利用率低，人工成本壓力大。傳統(tǒng)的物料存儲與配送方式，造成了大量的人員需求，但是其人員的實際利用率卻不高。以倉儲為例，由于機車制造公司各部門物料需求時間的沖突以及一些不確定需求，幾乎每個倉庫中均需要一個專門負(fù)責(zé)機車組裝車間物料的管理、揀貨人員，但是當(dāng)今日其倉庫的所安排的裝配物料揀貨、裝車完成后，這些物料人員剩余的大部分時間均閑置。倉儲和配送這種人員需求多但利用率低的情況對機車制造企業(yè)造成了很大的人工成本壓力。

本文在結(jié)合大量文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，針對機車組裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件種類繁多的特點，提出了一種基于模塊化的機車組裝車間物料配送方式，其從存儲和配送兩方面對機車制造企業(yè)組裝車間的物料配送問題進(jìn)行優(yōu)化。

二、基于模塊化的機車組裝車間物料配送模式

模塊化概念興起于19世紀(jì)60年代，直至現(xiàn)在依然處于發(fā)展過程中。Starr認(rèn)為模塊化是能夠以最多方式組合的設(shè)計、制造模塊；Baldwin 和Clark認(rèn)為模塊化是模塊之間相互獨立，但是卻能構(gòu)成一個復(fù)雜的產(chǎn)品或系統(tǒng)，并作為整體發(fā)揮功能；Langlois認(rèn)為模塊化是把復(fù)雜的系統(tǒng)分解為各個部分，各部分間通過標(biāo)準(zhǔn)接口相互聯(lián)系；青木昌彥認(rèn)為模塊化是各個半自律的子系統(tǒng)通過規(guī)則構(gòu)成更加復(fù)雜的系統(tǒng)。通常，狹義的模塊化是指由通用設(shè)計模塊組合而成的模塊化產(chǎn)品，而模塊化廣義上是指那些由典型通用單元組合而成的系統(tǒng)或事物。但是基本上模塊化的思想就是將系統(tǒng)分解為模塊，模塊再組合為系統(tǒng)，以化繁為簡，簡化復(fù)雜系統(tǒng)。

基于模塊化的機車組裝車間物料配送，首先對機車的傳統(tǒng)組裝方式進(jìn)行變革，根據(jù)模塊化的思想，將機車的整個組裝過程進(jìn)行劃分，形成一個個工位模塊，按照流水線形式組織這些工位模塊進(jìn)行組裝作業(yè)，然后針對這種模塊化的裝配方式建立組裝車間物料存儲與配送模式。

三、機車組裝的工位模塊

工位模塊的機車組裝生產(chǎn)方式是將流水線與固定臺位式生產(chǎn)方式相結(jié)合，以具有半自律性的工位模塊作為組裝作業(yè)單元，按節(jié)拍、流水線的方式組織機車裝配，進(jìn)行均衡生產(chǎn)。使機車裝配既可具有流水線的高效率，又具備固定工位式的高柔性。

根據(jù)機車組裝工藝流程、生產(chǎn)經(jīng)驗、生產(chǎn)需求以及企業(yè)預(yù)設(shè)的生產(chǎn)節(jié)拍，一般機車組裝生產(chǎn)可分為五個模塊：電器模塊、傳動模塊、冷卻模塊、輔助模塊和總成模塊。

四、基于模塊化的機車組裝車間物料存儲

在基于模塊化的機車組裝車間物料存儲方式下，按照各種物料的需求數(shù)量和體積大小，可將其裝配物料分為以下幾類。

（1）小件大量：此類機車裝配物料或零部件的體積較小但裝配生產(chǎn)對該類物料的需求量比較大，如鉚釘、法蘭螺栓，橡膠空塞等。

（2）小件小量：此類裝配物料或零部件的體積較小且裝配生產(chǎn)對該類物料的需求量也比較小，如銘牌等。

（3）中件大量：此類機車裝配物料或零部件的體積大小中等，裝配生產(chǎn)對該類物料的需求量比較大，如各類管、線等。

（4）中件小量：此類機車裝配物料或零部件的體積大小中等，裝配生產(chǎn)對該類物料的需求量比較小。

（5）大件大量：此類機車裝配物料或零部件的體積較大且裝配生產(chǎn)對該類物料的需求量也比較大，如各類電器設(shè)備等。

（6）大件小量：此類機車裝配物料或零部件的體積較大但裝配生產(chǎn)對該類物料的需求量較小，如柴油機、發(fā)電機等。

基于模塊化的機車組裝車間物料存儲，改變機車制造企業(yè)傳統(tǒng)的整個公司所有物料按類存放的方式，除部分特殊物料（如特殊存儲要求或場內(nèi)可直送零部件）外，將機車裝配車間所需用到的全部物料統(tǒng)一存放，建立機車組裝物料存儲區(qū)，并針對物料的分類，對其采用不同的存儲方式。對于小件大量和中件大量的零部件，建立一個補貨配送區(qū)，所有的小件大量、中件大量零部件按分類定位和分類隨機存儲相結(jié)合的方式在此存放。對于其他除特殊物料（如特殊存儲要求或相關(guān)車間可直送零部件）外的小件小量、中件小量、大件物料，本文結(jié)合機車組裝車間存儲區(qū)物料存放時間短和出入庫操作頻繁等特點，提出了一種物料超市存儲優(yōu)化策略。首先，在機車組裝存儲區(qū)內(nèi)劃分出一個個物料超市，每個物料超市對應(yīng)一個模塊劃分后的工位模塊，一個物料超市只為一個工位模塊服務(wù)，而一個工位模塊也只對應(yīng)一個物料超市。然后將每個工位模塊所需的除特殊物料（如特殊存儲要求或場內(nèi)可直送零部件）外的小件小量、中件小量和大件物料按照分類定位和分類隨機存儲相結(jié)合的方式存放在對應(yīng)的物料超市中。最后每個物料超市對應(yīng)一個預(yù)配送區(qū)，倉儲人員在對應(yīng)物料超市揀貨后的物料在此進(jìn)行配送前檢查、預(yù)組裝、更換存儲器具和臨時存放。機車組裝車間物料存儲區(qū)除了物料超市、預(yù)配送區(qū)和補貨配送區(qū)外還劃分了拆貨區(qū)、檢驗區(qū)和不合格品區(qū)。拆貨、檢驗區(qū)是機車裝配物料在裝配車間物料存儲區(qū)入庫之前的一個緩沖區(qū)，物料在拆貨、檢驗區(qū)檢驗合格后，才可以入庫進(jìn)入相應(yīng)的存儲區(qū)。不合格品區(qū)是存放不合格品的儲區(qū)，對于在檢驗區(qū)檢驗不合格的物料不能入庫，而是暫時存放在不合格品區(qū)，由供應(yīng)商定期收回。機車組合車間物料存儲區(qū)布局圖如圖1所示。

五、基于模塊化的機車組裝車間物料配送方式

基于模塊化的機車組裝車間物料配送是面向工位模塊的主動式配送。機車組裝車間物料存儲區(qū)、相關(guān)供應(yīng)商和相關(guān)車間依據(jù)配送BOM，主動準(zhǔn)時向各個工位模塊配送其所需求正確數(shù)量的物料。它包括了直接配送、存儲區(qū)配送和補貨配送三種物料配送方式。這種三種配送方式能有效提高機車組裝車間物料存儲區(qū)、相關(guān)供應(yīng)商和相關(guān)車間的配送精度，合理安排物料配送。

（l）直接配送：物料由相關(guān)車間或相關(guān)供應(yīng)商直接配送至有需求的工位模塊。對于有特殊存儲要求或相關(guān)車間可直送的零部件如柴油機，采用直接配送的方式，由相關(guān)車間、供應(yīng)商或倉庫將物料從車間或倉庫直接送至所需的工位模塊。

（2）預(yù)配送區(qū)配送：由機車裝配車間物料存儲區(qū)中的預(yù)配送區(qū)配送至工位模塊。對于預(yù)配送區(qū)配送件，物料超市人員根據(jù)工位模塊物料需求時間提前在對應(yīng)物料超市的揀貨后，在對應(yīng)預(yù)配送區(qū)檢查、預(yù)處理并放置在專用配送存儲器具中，等待配送車輛根據(jù)生產(chǎn)需求將物料送往其工位模塊。

（3）補貨配送：對于如鉚釘、法蘭螺栓，橡膠空塞等通用性強、價值低的小件大量、中件大量物料，采用補貨配送方式。由于這些物料在多個工位模塊中均被使用，且需求數(shù)量多，零部件本身存儲要求與價值都不高，為降低組裝車間物料配送的復(fù)雜程度，在每個工位模塊處設(shè)置線邊庫和安全庫存量，當(dāng)補貨配送物料的庫存量低于安全庫存量時，由工位模塊材料員或物料存儲區(qū)人員進(jìn)行補貨。

六、總結(jié)

S公司是生產(chǎn)內(nèi)燃機車的一家國有大型企業(yè)，其在發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行組裝車間配送方式的種種問題后，開始對組裝物料配送方式進(jìn)行改變，通過基于模塊化的機車組裝車間物料配送方式的實踐，S公司取得了良好的成果，機車裝配能力由28臺/月提升至40臺/月，單機制造成本每臺減少近4萬元，負(fù)責(zé)組裝車間的物料人員減少7人，因停工待料而造成的大量浪費得到有效消除。

基于模塊化的機車組裝車間物料配送模式，通過工位模塊的劃分、機車組裝物料存儲區(qū)的以及是是三種配送流程的建立，大大降低了機車組裝物料配送的復(fù)雜性以及車間吊運設(shè)備使用沖突，使JIT配送成為可能，同時還減少了機車制造企業(yè)的倉儲、配送的人力需求，增加了其人員的利用率，降低了機車制造企業(yè)的制造成本壓力。基于模塊化的機車組裝車間物料配送模式還有利于機車裝配車間5S等精益生產(chǎn)工具的實施。所以本文的研究成果亦對其他大型復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了參考、借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]Starr， M， K. Modular production： a new concept[J].Harvard Business Review， 1965（43）.

[2]Baldwin， C， Y， Clark， K， B. Managing in an age of modularity[J].Harvard Business Review，1997（05）.

[3]Richard Langlois. Modularity intechnology and organization[J].Journal of Economic Behavior& Organization，2002（01）.

[4]青木昌彥，安藤晴彥.模塊時代[M].上海：上海遠(yuǎn)東出版社， 2003.

（作者單位：江蘇大學(xué)管理學(xué)院）