Kitting物料配送在混流裝配線的應用研究

希志明，薛冬娟，高 娟，鄧黎明

（大連海洋大學 機械與動力工程學院，遼寧 大連 110623）

Kitting物料配送在混流裝配線的應用研究

希志明，薛冬娟，高 娟，鄧黎明

（大連海洋大學 機械與動力工程學院，遼寧 大連 110623）

對混流裝配過程中由物料配送不及時引起的生產計劃不連續的問題進行了研究，在分析了混流裝配生產模式后，構造出了在該生產模式下的混流裝配線線旁物料kitting（齊套性）算法，再根據物料kitting（齊套性）算法預求出混流裝配線各個工藝點物料消耗，在此基礎上求出各個工藝點物料需求，從而帶動物料配送；最后通過實例，驗證上述方法的可行性和實用性。

混流裝配過程；齊套性；物料配送

在混流裝配中，使生產計劃連續進行的關鍵技術之一，就是保證生產線旁物料不出現斷流，即物料能及時的得到供給。為保證物料供給及時，裝配生產順利進行，對物料進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過程中，了解物料信息，即在某個時間段，某條流水線生產特定規格的成套物料數量。根據生產計劃進行的物料跟蹤的方式只強調物料數量、物料去向，并不能很好的滿足流水線裝配生產過程中不斷變化的線旁物料信息，從而導致沒有計劃的短途物料配送，從而增加了巨大的工作量和生產成本[1～3]。

針對混流裝配車間的不同生產線，對物料配送需要不同的特點，本文提出了基于成套物料跟蹤拉動物料配送的方法。根據物料齊套性算法與裝配線生產計劃以及裝配工藝，可以獲取不同工藝段在不同時間精度下的物料需求，能夠對多條生產線中主要的大部件進行同時配送。

1 混流生產模式以及齊套性算法

1.1 混流生產模式

當一個在制品在工位上進行裝配時，裝配生產所需要的物料必須在生產開始前就已經準備好，并且可以被使用。隨著生產的進行，裝配線上所有工位都在進行裝配，每個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工位。因此以整個裝配線為單位，可以把生產線工位物料看成一個成套的物料跟蹤，物料在對應的工位流入裝配線，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，每個裝配工位所需物料也必須不斷得到補充。每個工位就是一個節點，節點的需求總和為總需求，流水裝配線的裝配過程則可以看作是一個由工位需求構成的裝配物料流，裝配過程由一個或者多個物料流構成，所有的物料流最終都匯合到裝配主線上形成一個主物料流。

設混合流水裝配線上有n個裝配工位，從o1到on。現有m個產品要按照k1到km順序線上生產，要生產完m個產品就應該需要m個節拍，當第一個節拍k1在線上生產，k1成為在制品，此時線上所有在制品同時往后移動一位，進入下一道工序裝配中或者下一工序裝配準備中，引起線旁o1處物料的減少，產生一個新的物料需求。由此，可以找出當產品i上線的時候在制品和工位之間的關系為（ki，o1），（ki-1，o2），…，（k1，on）。隨著新在制品進入裝配工位，該工位的物料需求會改變；同時，根據裝配BOM在這個工位的構成不同，會導致所需物料需求的不同，這樣，就需要知道各個工藝之間的聯系和產品的BOM組成，即將工位需求按照裝配工藝流程組織起來。

1.2 物料齊套算法描述

根據工位和線旁物料可以構造出齊套性算法各個矩陣量[5～7]：

工藝裝配矩陣O為:

每一行都是一個簡單BOM表[6]，是成比例的，即單個產品所需零件的額定數量。

混合流水線線旁物料矩陣m，此為現場生產過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，導致線旁物料不能和工藝裝配矩陣O一樣成比例。

根據裝配BOM組成，按生產計劃給裝配車間準備的物料總數矩陣K：

裝配車間剩余庫存量矩陣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

生產裝配線在制品矩陣C：

其中，由于在制品在生產過程中需要放入盛具中即中轉托盤中，因此，每條生產線中在制品數量m和裝配工藝點個數大小不一。

由此組成的生產現場物料總矩陣W=[OM K Q]T以及對應的物料與工藝還有在制品矩陣即生產矩陣Z=[O M K Q C]T，該矩陣是一個動態的矩陣。隨著生產的推進，除了矩陣O不會變化外，其它矩陣都會改變，同時生產線線旁物料庫也會隨著不斷的變化，從而產生物料需求，進而誕生物料配送。該矩陣包含了生產現場物料的各種信息，即物料的品種、數量信息，以及去向信息，同時還有物料的需求信息。以工位為入手點，按照節拍的要求，能夠計算出生產過程中各個工位點的物料需求[8]。

2 物料需求

計算生產裝配線物料需求，根據需求進行物料配送，首先要了解在裝配線剛開始生產的時候線旁物料成套數量，即求線旁物料矩陣M與工藝裝配矩陣O的比P：

當生產開始以后，可以把要計算的時間段分為多個節拍，按照每個節拍來求物料需求，物料的總需求就是各個節拍物料需求之和。假設在一個時間段T=[t0，t1]內線上的在制品 C:C1，C2，…，Cn，在 t0之前的節拍k=1，裝配線上的在制品行向量為C0=（C1(0)，C2(0)，…，Cn(0)），當有一個新的在制品上線的時候，即k=2時，此時線上在制品向量為 C1=（C1，C1(0)，C2(0)，…，Cn-1(0)），此時對應的準備消耗物料為 WC1=（（C1，O1），(C1(0)，O2），(C2(0)，O3），…，(Cn-1(0)，On）），同時也對應的工位與在制品關系向量。以此類推，可以求出在T時間段所需的物料總數WZ=∑WCij。在生產線上在制品被不同的工藝進行裝配，即每一個節拍開始都會有一個在制品上線，新節拍開始也就表示著每條生產線的在制品行向量C都會增加1。從節拍1開始計算，對于0

應用該算法能求出任意兩個節拍之間的物料需求，具體步驟如下：

（1）確定節拍開始之前生產線上在制品對應的序列向量WC。

（2）根據物料與工藝還有在制品矩陣Z=[O M K Q C]T，求得該兩個節拍之間生產線上在制品生產過程的需求物料矩陣。

（3）求得物料總和∑WCij。

（4）根據工藝裝配矩陣求出每個工位需要求的物料，以及需要配送的物料量。

3 實例計算

假設混流裝配線裝配工藝為6步,而且每個工藝點由一個安裝操作員操作。

工藝裝配矩陣 O1=[1，2，1，1，2，1]；

線旁物料 M1=[20，60，15，18，80，40]；

對應該流水線物料總庫 K1=[202，403，210，205，410，203]；

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

（1）在沒有中轉托盤的情況下，流水線在制品C1=[1，1，1，1，1，1]，求出此時物料需求 min[Pi]=min[20，30，15，18，40，40]=15，求出可以進行 15個節拍的裝配，此時1

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

4 結束語

根據混合流水線生產特點，以裝配工位物料需求與在制品結合求得工位物料需求，再以線旁物料庫存為依據，能夠求出不同時間段的物料需求，并可以得出在不同時間精度下，不同裝配工位點是否需要配送，以及需要配送的數量信息，達到對線旁物料進行有計劃的配送及補給。

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[8]曹振新，朱云龍.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.

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

國家科技支撐計劃項目“大連市裝備制造業信息化關鍵技術研發及綜合集成應用示范”（2013BAF02B03）；遼寧省教育廳項目“船舶總組與搭載制造過程監控與管理方法研究”（X100604）

希志明（1986—），男，碩士研究生，主要從事企業生產信息化管理；通訊作者：薛冬娟（1970—），女，教授，博士，主要研究方向為企業信息化管理、工業工程。