汽車混流裝配線物料配送的現狀、問題與對策探討

于 瑾

（1.同濟大學經濟與管理學院，上海 200092；2.上海安吉汽車零部件物流有限公司，上海 200092）

0 引言

近年來，各種汽車產品的產銷量發展迅猛，新車型不斷上市，汽車產品“多品種、小批量”的需求相應地也在增加，這些產品在功能和作業方式上基本相同，僅在顏色、材料、配置以及型號上有所區別。汽車生產企業為滿足市場這種多樣化和個性化的需求，引入了多品種混合裝配的柔性生產線。這樣的柔性生產線被稱為混流裝配線（Mixed Model Assembly Line，MMAL），即指混合車型組裝線在一段時間內，在一條流水線上生產出多種不同型號的產品（但均屬于同一產品族），產品可以根據不同客戶需求來定制［1，2］。混流裝配線是JIT 準時制生產方式的具體應用［3］。混流裝配線能夠在同一條裝配流水線上進行多種不同類型的汽車的生產，從而滿足客戶多樣化和個性化需求的目的，并實現維持盡量低的物料庫存水平。汽車混流裝配線因牽涉物料種類繁多、物料配送頻率高、復雜性大等特點得到很多研究和關注。在混流裝配線的生產過程中，生產所需的原材料、零部件等物料的實物形態和所在位置都會發生改變，這些改變可能會發生在物料儲存、配送、搬運、加工、組裝等各環節之中，這些生產物料能否及時準確且以合理的配送方式送達各生產工段是保證混流裝配線生產高效運作的關鍵［4］。汽車混流裝配線上的物料配送是否最優在很大程度上影響了汽車制造企業的生產效率、生產成本和競爭力，因此，汽車混流裝配線上的物料配送方面的研究也成為熱點。

1 總裝車間混流裝配線線上物料的分類及管理現狀

1.1 物料分類及特點

D 公司總裝車間原生產車型的上線零件有1511 種，新投產車型的零件有1515 種，其中有部分重復零件，部分小零件在多工段同時裝配。除去部分直送零件，現場需要在車間進行存儲并配送的物料根據其體積、重量、通用性等可分為小件物料和大件物料（見表1）。

1.2 物料配送管理現狀

2009 年，筆者參與D 公司三廠二線物料上線配送優化啟動項目，由于是新的裝配線，當時只生產OCTAVIA 一種車型，生產能力為14JPH，線旁物料以鐵箱包裝的大件和塑箱包裝的小件直接上線的方式為主，少量零件采用其他上線方式，上線配送工具為鏟車，由鏟車工從卸貨道口將原包裝物料送入車間內庫，再由內庫鏟車工將物料送至相應工位。物料上線配送采用的是JIT 配送方式，這是一種“拉動式”的物料配送方式，操作時根據生產節拍，配送BOM 和裝配線工位旁的庫存量進行零部件拉動，從而實現物料的JIT 上線配送和裝配線的準時化生產，但在實際工作中，由于沒有系統設置庫存標準，調貨員常常為了減輕自身工作量而一次性大量調貨，存放在內庫中。在原先生產一種車型的情況下，線旁以及內庫存儲空間相對充足，沒有進行零件庫存標準設置，而且料箱在內庫中的擺放也是采用一字型的簡單布局。

2 影響因素分析

2.1 安全因素

在汽車制造企業生產過程中，安全生產是最基本的要求，也是企業必須要保證的。新增車型的投產將會造成上線零件翻倍，在物料配送的頻率不得不大大提高的情況下，原先利用鏟車上線的方式成為一個安全隱患。鏟車是物料搬運設備較為常見的傳統搬運工具。操作時工人根據料箱的大小不同，可調節鏟齒，并利用鏟齒的高低變化鏟起或放下料箱，以達到運送的目的。鏟車在實際生產中運用時間較長，具有短距離運輸時速度快和無需輔助工具的優點。但在實際操作過程中，工人需要經常調節鏟齒的高低，在鏟起料箱時也得要對準鏟起部位，這些都增加了工人的勞動強度與難度。同時，鏟車的鏟齒也很容易碰傷工作人員，造成事故和安全隱患。另外，鏟車還有容易破壞車間地面、人機工效性較差等缺點［6］。

表1 物料分類表

2.2 資源因素

這里所說的資源，包括場地資源和人力資源。總裝車間內布置有內庫作為物料存儲區和物料配送作業區域，用于暫時存放各工位所需要的一定數量的物料，以提高物料上線配送的靈活性，應對生產線對物料需求的不確定性。生產車型的增加使得上線配送零件數量加倍，再加上生產節拍提高，車間內庫中需要存放的零件量必然大大增加，然而內庫的面積以及生產線線旁的面積都是有限的，如何在有限的場地內存放下足夠多的零件，從而保證裝配線的正常運行將是一個重要的環節。由于需要配送上線的零件大大增加，上線配送的方式必然會變得復雜化，且配送頻率也會提高，這對配送工的需求和要求也就更多了。

2.3 效率因素

如果車間內裝配線線旁以及內庫物料存儲區被不必要的零件占用，存放的零部件庫存過多，存儲區被占用過多面積，反會使物料的配送效率降低，引起管理混亂。在零件種類和數量大幅增加的情況下，裝配線線旁場地有限，再也無法全部使用原包裝上線的方式，如何采用最簡便的方式改進上線配送，從而保證生產裝配和物料上線配送兩方面都高效運轉，是非常值得探討的。

3 存在問題分析

3.1 配送方式問題

物料上線配送方式存在問題，這是因為在車間生產車型增加而形成混流裝配線之后，多種車型同線生產所需的物料種類和數量大大增加，需求變得更為復雜，原有的上線配送方式將難以滿足多品種、小批量和準時化的配送要求。同時，裝配線旁的庫存區域乃至整個總裝車間內的物料存儲和配送作業區域的場地空間都是局限的，其物料存放能力是有限的，如果按照原有的配送頻率和方式進行，很可能會造成裝配線缺料等待的情況，而如果提前送料，則又有可能面臨線旁庫存區域容量不夠的矛盾。

3.2 物料配送區域布局問題

裝配線線旁物料存放區域與車間內庫物料存儲區的布局存在問題。裝配線旁未能制定線旁物料的庫存量標準以及應對辦法，在物料上線配送過程中難以保持較低物料庫存水平，容易造成線旁物料庫存時而短缺、時而積壓的問題。同時，車間物料存儲區內原先對料箱、料架采取的一字型布局并不能充分、有效地利用有限的內庫場地，在物料數量大量增加的情況下，原先的布局會使物料配送變得復雜而效率低下，難以跟上高速的生產節拍，影響生產效率。

3.3 物料配送工具與車輛路線問題

物料上線配送工具以及車輛路線上存在問題。原先的上線配送工具為鏟車，鏟車的鏟齒容易碰傷人員，易引發安全事故，同時鏟車還會破壞車間地面，有較大安全隱患。同時，原先的物料配送狀態效率低下，難以實現對線旁物料的JIT 配送，也就是無法做到在適當的時間只配送適當數量和規格的物料到正確的工位，裝配線線旁依然有可能出現線旁庫存積壓或者裝配線停線的狀況。因此，在改變配送工具后，如何根據新的生產節拍的要求和物料使用情況，設計合理的配送車輛路線，需要一個解決方案。

4 優化目標與途徑

4.1 優化目標

D 汽車總裝車間混流裝配線上物料配送的優化方案是在增加生產車型的情況下，考慮加快的生產節拍、裝配線旁物料存儲量以及其他物流資源配置的約束條件，以保證生產活動安全、合理、有效地利用車間場地資源、提高物料配送效率為目標對總裝車間內物料配送工具、配送方式、配送區域布局、配送車輛路線等進行合理化改善，對裝配線進行保質保量及時的物料配送，從而滿足混流生產計劃前提下各工位對物料的需求。具體如圖1 所示。

圖1 混流裝配線上物料配送優化目標

（1）安全目標。一切生產活動都要以安全為首，在總裝車間內的物料配送活動也必須以安全的目標為先，在優化方案設計時應盡可能排除各種潛在的安全隱患，落實安全防護措施，減少事故發生的可能性，以保證混流裝配線的順暢運行。

（2）資源目標。混流裝配線增加生產車型，其結果是需要上線的物料種類成倍增加，然而總裝車間內的場地資源是有限制的，如何更充分、有效地利用場地資源來存放混流生產所需的物料也是優化的一大目標。

（3）效率目標。裝配線生產所需的物料種類增加以及生產節拍加快，對上線物料配送的效率和速度提出了更嚴苛的要求，因此，提高物料配送各個環節的效率，實現對裝配線所需物料的準時化配送也是優化方案的重大目標之一。

4.2 優化途徑

為實現以上目標，可通過以下途徑對D 汽車總裝車間混流裝配線上物料配送進行優化方案設計：

（1）改變總裝車間內的上線配送工具，爭取鏟車不進入生產區域，以拖車代替鏟車進行上線作業，使物料上線更加安全和人機化。

（2）在原包裝上線不能滿足生產需求的情況下，使上線配送方式多樣化，部分大包裝改小包裝，或采用補料、排序等配送方式，構建線旁占地-物流成本模型來衡量物料配送方式。

（3）設置線旁料架MIN/MAX 庫存標準［5］，使線旁空間得以合理利用并減少缺貨風險。

（4）應用U 型布局對車間存儲區與物料配送作業區內的物料料箱布局進行重新設計，區分鏟車、拖車與工人通道，保證車間內各種物料配送相關操作的安全和高效。

（5）根據裝配線布局、物料在各工位的使用情況以及利用IE 方法對配送時間的分析結論，對物料配送的車輛路線進行再規劃，從而提高配送效率，達到按時按需、合理準確的物料配送。

［1］RECKIEK B，PIERRE D L.Designing mixed-product assembly lines［J］.IEEE Transactions and Automation，2000（3）：268-280.

［2］CHOW W.Assembly line design：methodology and applications［M］.New York：Marcel Dekker INC，1990.

［3］曹振新.混流汽車總裝過程的物料協同配送與管理信息系統研究［J］.制造業自動化，2008（12）：25-29.

［4］蔣麗.以工位為中心的生產物流配送優化研究［D］.合肥：中國科學技術大學，2011.

［5］曹振新，朱云龍.研究混流轎車總裝配線上物料配送的研究與實踐［J］.計算機集成制造系統，2006（2）：285-291.

［6］LAI.K.K.，Xue J.，Zhang G.Q.Layout design for a paper reel warehouse：A two-stage heuristic approach［J］.International Journal of Production Economics，2002（75）：231-243.