空調總裝過程中物料齊套配送方法的研究*

薛冬娟，潘 穎，慕光宇，潘瀾瀾

(大連海洋大學 機械與動力工程學院，遼寧 大連 110623)

空調總裝過程中物料齊套配送方法的研究*

薛冬娟，潘 穎，慕光宇，潘瀾瀾

(大連海洋大學 機械與動力工程學院，遼寧 大連 110623)

針對家電行業總裝過程中對物料供應的及時性和齊套性要求較高，以某窗機空調總裝車間流水線為例，在詳細介紹了空調總裝車間生產特點基礎上，以裝配過程中的工位線旁物料齊套分析范圍約束著手，針對混流裝配車間的不同生產線及對物料配送需要不同的特點，提出了基于成套物料拉動物料配送的方法，建立了面向空調總裝混流流水線的工位物料齊套算法。并通過實例驗證了該算法的及時性和有效性。

混流裝配；物料齊套；物料配送

0 引言

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[1-3]。我國家電行業與國民經濟密切相關。然而家電裝配產業多以單一流水線形式存在，基于家電裝備過程中大批量、多組件、流水裝配的特點，為了節約生產成本，在引入流水線后，往往是根據固有的生產節拍與裝配順序進行生產，以期能夠在短時間內對家電產品完成從定制、工藝設計、裝配、組裝測試、合格包裝出廠。由家電生產的模式決定其對物料供應的及時性以及配套性有嚴格要求，必須要及時準確的掌握裝配過程中物料的需求信息，實現準確配送[4-5]。本文以家電行業中窗機空調總裝生產為例，結合窗機空調裝配特點，以齊套概念為出發點，實現關鍵工位進行物料與工位間的裝配過程齊套計算；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，幫助車間全面、準確和及時了解裝配過程信息。

1 窗機總裝物料齊套算法描述

1.1 窗機總裝生產模式

空調裝配產業多以單一流水線形式存在，其生產特點為大批量，多品種、裝配式，在大批量裝配生產過程中，為了節約成本，成品裝配按照流水線裝配，其生產節拍與工藝裝配路線基本都是固定的，因此工藝變動少，產品能在較短時間內完成裝配、整機測試，然后包裝、合格出廠。因此，在企業車間生產計劃安排方面，相對簡單，由于批量大，所以對裝配工位物料的供應的及時性、配套性要求嚴格。而且空調裝備產品由多個零部件組成，且許多部件是由零件、子裝配件/部件組裝完成，因此裝配生產在空調產品的整個生產過程中占有重要的地位。

以大連某空調制造企業的HWF05XCK型號(新冷媒單冷型機械式窗式空調器)窗機空調裝配為例，其裝配線分成4個裝配區域：前裝班，組裝班，測試班，后裝班。其中前裝班主要是安裝壓縮機、電機組、冷凝器和蒸發器組等空調主體部件。組裝班是安裝空調電器箱體以及整體埋線和注氣。測試班是對空調機體進行測試其中包括安全測試、運轉測試，以及漏檢。后裝班是對空調進行安裝罩殼，安裝面罩，然后進行終檢、打包下線。

1.2 基本假設

假設：某時刻該HWF05XCK型號窗機空調裝配線上共有n臺產品在線裝配，整個空調裝配線共有L個工位，對某系列產品(某型號窗機空調的變型或者型號可以不完全相同)，其裝配共涉及到m種零件，不同型號窗機空調所用到的零件不完全相同。窗機空調裝配生產線模型如圖1所示，根據圖中空調裝配生產模式來建立模型。

圖1 HWF05XCK型窗機空調裝配線

對算法中需要用到的各種行列式符號即代表的內容描述如下：

其中i= 1，2，…，n；j= 1，2，…，m。

1.3 算法描述

根據上述設定，在某一時刻，對在裝空調而言：

(1) 零件額定需求矩陣：

(2) 為準備裝配的窗機已分配零件矩陣：

(3) 窗機裝配前已分配到裝配工位的物料矩陣：

(4) 窗機裝配車間中轉庫存計算矩陣(領到車間總物料)：

(5) 窗機總裝車間庫存余量狀態矩陣：

(6) 窗機總裝裝配線在制品數量狀態矩陣：

(7) 實際生產窗機數量狀態矩陣：

(8) 窗機裝配線工位的缺件矩陣為：

某時刻空調裝配線上工位的缺件計算公式可表示為：

窗機空調裝配線動態齊套的含義是針對所有上線裝配的空調而言的，因此在計算各在制品的齊套數據時，必須對整個裝配過程進行全盤考慮，尤其是重點要考慮工位與工位之間停留的等待裝配的在制品(在制品管理)，齊套性的計算順序應由空調上線裝配的先后順序進行決定[6-8]。和加工制造車間任務不同的是，盡管在裝配過程中，有臨時緊急任務插入進來，但對于空調流水線裝配來說，一般都會在該水流線上空調裝配完或者可以等待的工位進行在制品離線才開始進行緊急任務的裝配，考慮到流水線裝配能穩定順利進行，在此不考慮緊急加入任務，所以一旦其窗機主體或關鍵部件進入第一號臺位(或稱其為上線)，可以以在制品形式停留等待。因此，齊套性的計算按照如下原則進行：

① 先上線裝配的空調優先于后上線的空調進行齊套性計算(不考慮緊急插入任務)；

② 物料在車間工位分配時先消耗的零件優先被配送，外形很小且通用的的零部件可以采用少批次大量配送，如螺母。

此外，由于窗機裝配過程中齊套計算中還涉及車間中轉庫存余量狀態、工位線旁庫存余量和時間區間段內的零件預消耗數量(根據在制品線上數量得出)，而工位線旁庫存余量狀態和預消耗數量狀態是隨著在裝空調齊套性計算過程而動態變化的(在此不考慮車間中轉庫存余量，因為本文是在車間領料充足的情況下進行的研究)[9-10]。每進行一臺在裝空調的齊套計算，線旁庫存余量都要按照裝配BOM比例相應的減少一些。此時的線旁庫存余量應該是：

(1)

根據以上論述，在裝窗機零件齊套計算的先后次序如下:

假設n個產品上線順序為：1，2，3，…，n：

第1號進入裝配線裝配的空調零件缺件數量：R(1)=C(1)-N(1)+D(0)；

第2號進入裝配線裝配的空調零件缺件數量：R(2)=C(2)-N(2)+D(1)；

……

第n號進入裝配線裝配的空調零件缺件數量：R(n)=C(n)-N(n)+D(n-1)；

由此可得：

第i號進入裝配線裝配的窗機第j種零件缺件數量為：

(2)

(10) 求第i號進入裝配線裝配的窗機短缺零件品種數Qi，缺件數量為QQi:

第i號產品的短缺零件品種數

(3)

(11) 求工位線旁庫存余量矩陣D(i)和車間中轉庫存余量狀態矩陣SS(i)

表1 全過程物料齊套計算結果

樣，可使得用式(1)求出的零件缺件數量為第i號進入裝配線裝配的空調第j種零件的累計缺件數量。實際的累計缺件數并進行短途配送則在庫存余量狀態矩陣SS(i)中體現。

(4)

因此可得：

(i= 1，2，…，n；j= 1，2，…，m)

(5)

2 窗機裝配線齊套模型實例計算

2.1 初始狀態假設

假設初始狀態：

以某窗機空調生產企業的總裝配車間為例。

總裝車間生產線當前狀態為：n=6，m=4;

工位對應裝配零件額定數量N=(5,4,3,6)

初始窗機空調已分配產品零件的狀態C1=(1,2,1,2)C2=(1,4,2,1)C3=(2,3,1,4)C4=(4,3,2,6)C5=(3,0,2,0)C6=(0,0,0,2)C7=(0,0,0,0)

初始裝配線線旁庫存矩陣D(0)=(10,15,11,9)

庫存初始狀態：S(0)= (501，401，305，606)

裝配線上有6個在制品，H7為準備上線裝配的空調，此時對H7來說已分配零件矩陣在以后裝配中不用考慮。其目的是進行空調上線裝配的齊套預測條件計算，根據齊套計算出缺料種類和準備配送工位、數量。

2.2 實例分析

對于裝配線上窗機Hi各個工位按全過程物料齊套計算得如表1所示。

3 結論

文章首先介紹了空調裝配車間生產特點和總裝過程，結合窗機空調總裝特點給出了物料齊套要考慮的要素和適合裝配線物料齊套算法，并進行了算法描述。最后通過某窗機空調全過程物料齊套實例驗證了算法的實現，保證了車間總裝過程中物料供應的調節與管理。

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(編輯 李秀敏)

Research of Material Kitting Delivery Method During Air Conditioner Assembly Process

XUE Dong-juan, PAN Ying, MU Guang-yu, PAN Lan-lan

(School of Mechanical and Power Engineering, Dalian Ocean University, Dalian Liaoning 110623,China)

Aiming to materials supply higher requirements of the timeliness and materials kitting within the assembly processes of home appliance industry, this paper takes an assembly lines of window air conditioner assembly shop for example. Based on the details of production characteristics of the air conditioner assembly workshop, and starting from the constrains of complete materials kitting analysis scope in the station next to the assembly line and jointing to the different characteristics of different production lines and different materials requirements, this paper presents a complete material delivery method based on kitting pull mode. Then, the material kitting algorithm of mixed-model assembly line is constructed in which material consumption of each process points in mixed flow assembly line is determined in advance. At last, an example was implemented to verify the feasibility and practicability of the method.

mixed flow assembly process; material kitting; material delivery

1001-2265(2014)05-0154-04

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.05.042

2013-09-10

國家"十二五"科技支撐計劃項目(2013BAF02B03)

薛冬娟( 1970—) ，女，石家莊人，大連海洋大學副教授，博士，主要研究方向為生產運營管理、企業信息化、工業工程， ( E-mail) xuedongjuan@163. com。

TH166;TG65

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