基于AutoMod的車門線SPS分揀區(qū)零件緩存容量仿真優(yōu)化研究

包偉偉 李愷 劉書杰 謝毅

摘要：對汽車工廠來說，某一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的庫存容量設(shè)計(jì)的驗(yàn)證及優(yōu)化問題是至關(guān)重要的。本文基于總裝車間車門線SPS分揀區(qū)現(xiàn)有物流方案及實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用AutoMod離散仿真技術(shù)，進(jìn)行SPS分揀區(qū)零件入庫及出庫過程的仿真，以驗(yàn)證SPS分揀區(qū)零件緩存容量水平及零件貨架規(guī)劃的合理性，并提出建議。

Abstract： For the automobile factory， the verification and optimization of the inventory capacity design of a certain production process is crucial. Based on the current logistics plan and actual production data of the SPS sorting area of the door line of the assembly shop， this paper applies the AutoMod discrete simulation technology to simulate the process of parts in and out of the SPS sorting area， so as to verify the level of the buffer capacity of the SPS sorting area and the rationality of parts shelf planning， and puts forward suggestions.

關(guān)鍵詞：AutoMod;離散仿真;SPS;緩存容量

Key words： AutoMod;discrete simulation;SPS;buffer capacity

中圖分類號：TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）21-0241-03

0? 引言

汽車工廠總裝車間作為汽車生產(chǎn)環(huán)節(jié)最核心的生產(chǎn)工段，其生產(chǎn)流程復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)眾多，存在故障停機(jī)、返修、物料供應(yīng)不及時(shí)等隨機(jī)因素的影響，生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣將直接影響整個(gè)汽車廠的生產(chǎn)效率和成本。從文獻(xiàn)研究可知，離散系統(tǒng)仿真技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車工廠的仿真與優(yōu)化[1]，具體應(yīng)用于汽車生產(chǎn)線的物料配送仿真和可視化仿真等方向[2，3]，關(guān)于汽車混流裝配線的規(guī)劃與仿真也是研究重點(diǎn)[4，5]。本文選取車門線SPS分揀區(qū)作為研究對象，應(yīng)用AutoMod仿真技術(shù)對分揀區(qū)的零件緩存容量進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化。

1? 問題描述

1.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問題

①目前車門線SPS揀選區(qū)基于A/B車型36JPH生產(chǎn)節(jié)拍規(guī)劃，備件人員的揀選工位不能對應(yīng)新增的零件存儲及節(jié)拍提升;②隨著C車型導(dǎo)入，車門線SPS零件點(diǎn)數(shù)增加200點(diǎn)，現(xiàn)有貨架是基于A/B車型設(shè)計(jì)的，庫位數(shù)量存在不足，門線零件貨量過大，導(dǎo)致零件堆積，暫時(shí)采用平板車或地面存放;③目前零件存儲的貨架規(guī)格及狀態(tài)已不適用于60JPH布局調(diào)整，門線零件未全部做到庫位專用;④門線SPS顏色件共231點(diǎn)，占門線SPS零件總數(shù)的51.33%，零件種類數(shù)量繁多且沒進(jìn)行有效的定置管理，導(dǎo)致揀選識別困難，易在發(fā)生揀選錯(cuò)誤。

1.2 物流配送方案

①車門線SPS分揀區(qū)平面布局如圖1所示。

②根據(jù)“涂裝線OFF”和“PBS線IN”入口數(shù)據(jù)產(chǎn)生倉儲備貨單和送貨單，倉儲管理人員根據(jù)備貨、送貨單按時(shí)將零件配送到SPS區(qū)，上架備用。

③根據(jù)“總裝線ON”上線點(diǎn)的過車數(shù)據(jù)產(chǎn)生SPS分揀單，分揀人員根據(jù)分揀單揀選零件。

④零件庫位規(guī)劃，如表1所示，零件的緩存量是60輛份，根據(jù)單車用量和包裝的收容數(shù)SNP，去計(jì)算緩存60輛份零件所需的整包裝數(shù)，再根據(jù)包裝尺寸和貨架尺寸去計(jì)算所需要的庫位數(shù)量。規(guī)劃的關(guān)鍵數(shù)據(jù)為緩存量60輛份，仿真的主要目的就是驗(yàn)證緩存60輛份的規(guī)劃是否能滿足生產(chǎn)現(xiàn)狀，并提出優(yōu)化建議。

2? 仿真目標(biāo)與仿真輸入

2.1 仿真目標(biāo)

仿真目標(biāo)見表2。

2.2 仿真輸入

仿真驗(yàn)證基于表3 所示數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并仿真輸出。

①生產(chǎn)量綱及作息制度：目前共生產(chǎn)3種車型，產(chǎn)能約60JPH，生產(chǎn)班次為2班;

②零件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：給出零件號、零件名稱、存儲位置、包裝相關(guān)參數(shù)等信息;

③零件入庫數(shù)據(jù)：給出零件號、零件名稱、存儲位置、配送備貨時(shí)間、配送時(shí)間、貨箱規(guī)格、箱容量、送貨點(diǎn)等信息，共86636條數(shù)據(jù)，如表4所示;

④零件出庫數(shù)據(jù)：給出車種、車型、MC年號、外色、集配區(qū)、過車時(shí)間等信息，共23624條數(shù)據(jù);

⑤零件消耗定額數(shù)據(jù)：給出車種、車型、MC、外色、集配區(qū)、零件號、零件名稱、使用定額等信息。

3? 系統(tǒng)建模與仿真

3.1 輸入數(shù)據(jù)處理

準(zhǔn)備好仿真程序需要讀取的數(shù)據(jù)，提取出各數(shù)據(jù)表中有用的信息，并處理成仿真程序可以讀取的文件，具體處理過程不在此詳述。

3.2 建模與仿真

仿真過程先用生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)去驗(yàn)證仿真模型的正確性，再利用一整月的入庫和出庫數(shù)據(jù)，去仿真實(shí)際的入庫和出庫過程，輸出每個(gè)零件的庫存數(shù)量變化，得到的庫存量可用來指導(dǎo)分揀區(qū)的貨架規(guī)劃。

①入庫：如圖2所示，按照零件入庫表的時(shí)間，生成相應(yīng)數(shù)量的物料，根據(jù)零件編號和location表（庫位信息，依據(jù)零件基礎(chǔ)信息表），找到相應(yīng)庫位Q，在Q中等待，實(shí)現(xiàn)零件的入庫;②出庫：根據(jù)零件出庫表的過車數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一套車門，車門走到上線點(diǎn)，根據(jù)“車種車型MC外色集配區(qū)”等要素，到定額明細(xì)表中找到需要的零件及消耗定額，再根據(jù)location表（庫位信息，依據(jù)零件基礎(chǔ)信息表）中的零件對應(yīng)的料碼編號，找到庫位Q，將零件消耗掉，實(shí)現(xiàn)零件的出庫。（圖3）

4? 仿真輸出

4.1 零件庫存量統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)1個(gè)月的輸入數(shù)據(jù)，仿真時(shí)間共計(jì)545小時(shí)，SPS分揀區(qū)零件的入庫量、出庫量、本期庫存量按照仿真生產(chǎn)的過程，每隔1小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次，以便于對整個(gè)生產(chǎn)過程的庫存量進(jìn)行觀察分析。其中每個(gè)小時(shí)的庫存變化情況可以用來驗(yàn)證仿真過程的準(zhǔn)確性，見表7。

4.2 輔助分析用表

①入庫分析輔助用表，可以檢查每個(gè)零件的入庫情況，可以篩選找不到物料進(jìn)行入庫的零件，驗(yàn)證輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如表5所示。

②出庫分析輔助用表，可以檢查每個(gè)零件的出庫情況，可以篩選出庫時(shí)找不到物料的零件，驗(yàn)證輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如表6所示。

5? 仿真結(jié)果分析及建議

5.1 仿真結(jié)果分析

5.1.1 零件庫存量統(tǒng)計(jì)分析

如表7的仿真結(jié)果分析顯示，部分仿真結(jié)果是可用的，可按仿真的庫存量去規(guī)劃庫位，規(guī)劃時(shí)按整箱向上取整，并注意冗余規(guī)劃。部分仿真結(jié)果是不可用的，主要的異常問題有以下幾類：①部分零件無入庫、無出庫;②有入庫、無出庫;③無入庫、有出庫;④入庫量>出庫量。

問題產(chǎn)生的具體原因主要是輸入數(shù)據(jù)存在問題，包括零件庫位規(guī)劃問題、BOM信息問題和零件入庫庫位錯(cuò)誤等問題。

5.1.2 零件消耗定額中存在重復(fù)數(shù)據(jù)

零件消耗定額表中86383條數(shù)據(jù)，存在部分重復(fù)數(shù)據(jù)，即由車種、車型、MC、外色、集配區(qū)等要素唯一確定的零件BOM信息中存在重復(fù)的數(shù)據(jù)，同一零件會出現(xiàn)多種使用定額，表8為其中的重復(fù)數(shù)據(jù)，共11904條。

5.1.3 找不到庫位的異常零件表

仿真過程中零件入庫時(shí)，存在零件找不到庫位的情況，原因是門線零件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表和入庫數(shù)據(jù)表存在錯(cuò)誤，如數(shù)據(jù)信息不全或錯(cuò)誤、入庫落點(diǎn)錯(cuò)誤、庫位規(guī)劃位置與入庫落點(diǎn)位置左右相反等。

仿真過程中零件出庫時(shí)，存在零件找不到庫位的情況，原因是門線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表和消耗定額明細(xì)表存在錯(cuò)誤，如數(shù)據(jù)重復(fù)、定額錯(cuò)誤等，導(dǎo)致零件的庫位規(guī)劃和BOM信息出現(xiàn)錯(cuò)誤，如表9所示。

5.2 仿真建議

①根據(jù)仿真結(jié)果可知，大部分零件的緩存存量都大于60輛份，因此，目前的貨架規(guī)劃方案在現(xiàn)有物流策略下不可行，需要重新考慮貨架的規(guī)劃及面積利用情況，或改變現(xiàn)有的物流配送策略。②如果信息系統(tǒng)的BOM信息和現(xiàn)場打印的分揀單都存在錯(cuò)誤或者信息不全，建議由專人負(fù)責(zé)差異件的分揀。③建議每個(gè)月盤點(diǎn)一次現(xiàn)場庫存，保證現(xiàn)場整潔的同時(shí)，對照信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。④關(guān)于輸入數(shù)據(jù)出現(xiàn)的問題，零件基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表的信息不全、錯(cuò)誤，以及定額明細(xì)表的數(shù)據(jù)重復(fù)、信息不全、錯(cuò)誤，入庫數(shù)據(jù)表的信息不全、錯(cuò)誤等，導(dǎo)致仿真過程及仿真結(jié)果受到影響，并且當(dāng)前的貨架規(guī)劃方案也是根據(jù)以上輸入數(shù)據(jù)規(guī)劃的。輸入數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，是生產(chǎn)管理過程中長期積累下來的問題，仿真可以幫助發(fā)現(xiàn)這些問題。建議重新進(jìn)行問題的排查和信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的維護(hù)。⑤數(shù)據(jù)維護(hù)正確后，可以仿真未來的生產(chǎn)計(jì)劃，搭配不同的物流策略，得到不同物流策略下的零件庫存情況。

6? 結(jié)論

本文應(yīng)用AutoMod離散仿真技術(shù)，驗(yàn)證并優(yōu)化車門線SPS分揀區(qū)各零件的緩存容量，并指導(dǎo)分揀區(qū)的零件貨架規(guī)劃。仿真結(jié)果證明，仿真模擬能驗(yàn)證和優(yōu)化緩存容量水平等設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，還能校驗(yàn)輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備性和完整性，以進(jìn)一步發(fā)掘設(shè)計(jì)方案中或現(xiàn)場管理中存在的問題。

該車門線SPS分揀區(qū)規(guī)劃方案的仿真驗(yàn)證模型具備可重復(fù)性和可推廣性，可驗(yàn)證類似的其它SPS分揀區(qū)規(guī)劃及零件庫存設(shè)計(jì)水平，同時(shí)具備驗(yàn)證輸入數(shù)據(jù)是否正確的能力，以幫助改善工廠的現(xiàn)場管理能力和數(shù)據(jù)維護(hù)能力。

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