SPS配送模式在挖掘機裝配線上的應用與分析

丁 賀，李志穎，張朝陽

（徐州徐工挖掘機械有限公司，江蘇 徐州 221004）

引言

為了應對不斷變化的市場需求，挖掘機制造企業對車間裝配線提出了更高的要求，需要在裝配線上引進效率更高的物料配送系統，以滿足快速化、柔性化的生產需要。而SPS配送模式則是為了適應柔性化、數字化要求更高的生產制造所提出的新型物料配送方式。

SPS（Set Parts Supply）是日本豐田公司為了更好地適應JIT生產方式所推行的一種新的零部件配送模式，是滿足質量和柔性需求的系統[1-2]。該種配送模式可以適用于多種車型的共線生產，有效地降低了工位器具的品種，同時也可以降低線邊工人的勞動作業強度，提高生產效率。其主要思想是將零部件按照車型信息進行成套揀選，在指定的時間按照生產作業順序，通過專用SPS配送裝置將零部件配送到指定的作業工位，作業人員只需移動很短的距離或者簡單的轉身就能拿取到所需的物料[3-4]。隨著精益物流思想的深入，國內一些汽車制造企業在物料配送環節對SPS配送模式進行了不同程度的推行，部分企業還通過引入現代化的物流設備和信息管理技術的方式，實現更高效的物料配送[5]。

W公司此前廠內物流采用批量上線的供貨模式，但是隨著客戶個性化需求的增加，裝配線所生產的產品種類、各種相應配置也隨之增加，致使線邊物料種類及數量繁多，各種物料器具占據面積過大，員工在作業時需要往返于線邊拿取物料，作業效率低下，而且容易導致磕碰、出錯等問題。傳統的物料配送模式顯然已經不能滿足生產的需要，引入新的物料配送模式來適應不斷變化的市場需求勢在必行。

本文以W公司的挖掘機上車裝配線為研究對象，詳細介紹該企業對于SPS配送模式的實際應用，以期為我國挖掘機制造企業優化零部件配送模式提供借鑒與參考。

1 SPS隨行線AGV

1.1 AGV概述

AGV（Automated Guided Vehicle）即自動導引運輸車，是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，按用途和結構可分為潛入式AGV、牽引型AGV和承載型AGV。

在生產車間引入AGV可獲得以下優勢：可按照設定路線自動行駛，適用于長距離、重復性的物料配送，減少人力投入，節約人力成本；可減少人工配送疲勞，行駛路徑固定，運行過程安全可控；能實現柔性運輸、使用靈活，可改善現場物流管理，滿足精益化生產需求；可與工廠WMS、MES系統對接，銜接各生產工藝，具備可追溯性，滿足工業自動化的生產要求。

1.2 AGV實際應用

W公司上車裝配線所使用的SPS隨行AGV為潛入式AGV，如圖1所示。

圖1 SPS隨行AGV

該潛入式隨行AGV具體參數如下頁表1所示。

表1 隨行AGV規格參數

SPS隨行線AGV配送流程如下：

1）叫料傳感器檢測到SPS隨行線上線工位空閑；

2）叫料系統向調度系統發送配送請求；

3）調度系統安排相應處于準備狀態的AGV進行配送；

4）AGV將SPS物料車配送至SPS隨行線上料工位，并使物料車與線體對接；

5）AGV與物料車斷開連接，后退并返回至SPS物料分揀區；

6）調度系統判斷待配送區域是否有空閑，如果空閑，則AGV進入待配送區，否則在配送區前一個工位等待，直到配送區空閑時再進入；

7）AGV進入待配送區后，通過檢測開關檢測其上方是否有物料車，如果有，則自動與物料車對接，并通知調度系統，物料車準備完畢，可以安排配送任務；否則AGV處于等待物料狀態，不能執行配送任務。

待料車隨行至最后一個工位，即該料車上所有物料使用完畢，進入下線區，對應的AGV將空料車運轉至物料分揀區的流程如下：

1）叫料傳感器檢測到SPS隨行線下線工位有物料車；

2）叫料系統向調度系統發送空車轉運請求；

3）調度系統安排對應AGV執行轉運任務；

4）AGV進入物料小車下線區，自動檢測料車，并與料車進行對接；

5）AGV將空料車轉運至物料分揀區，并與物料車斷開連接；

6）AGV等待下次轉運任務。

該SPS系統中AGV配送線路圖如圖2所示。

圖2 AGV配送路線

2 DPS數字化揀選系統

DPS（Digital Picking System）數字化揀選系統，是指從貨位揀選商品或零部件時，可以輔助揀貨作業即快速又準確的完成，商品揀選的位置及數量都會通過亮燈顯示。

2.1 DPS系統配置

W公司在生產現場所使用的DPS數字化揀選系統主要設備有控制PC機、控制器、掃描槍、電子標簽等，具體配置明細如表2所示。

表2 DPS配置明細

在具體應用過程中揀貨作業人員用掃描槍掃描訂單上的條形碼，緊接著掃描對應料車編號的條形碼，實現分揀任務訂單與料車綁定。掃描完成后分揀區需進行揀貨的庫位電子標簽即刻亮起，揀貨人員在點亮的電子標簽處的庫位依據顯示的數字摘取對應數量的物料，取完后拍下按鈕，熄滅電子標簽，表示此庫位完成揀料，直至所有物料揀貨完畢，此時完成音樂器響起音樂，字幕顯示屏顯示“End”且按鍵變成綠色，然后用手按綠色按鍵，如圖3所示，此次揀貨任務完成，最后將裝滿物料的料車送至SPS隨行AGV處，等待裝配線叫料。

圖3 揀貨完成字幕顯示圖

2.2 DPS揀貨流程

W公司上車裝配線SPS系統中的物料揀選，借助DPS數字化揀選系統進行揀貨作業。其揀貨流程為接力式揀貨，首先WMS（倉儲管理系統）按照裝配線的需求打印配貨單，并下發給電子標簽控制軟件；接著電子標簽控制軟件通過數據接口接受WMS系統傳遞的揀貨任務與揀貨狀態；隨后揀貨人員在起始端掃描員工號并掃描訂單，放入相應揀貨臺車內；若第一個區段有揀貨任務，有揀貨任務的標簽點亮，揀貨人員依據標簽提示揀貨；若第一個區段沒有揀貨任務，下一區段有揀貨任務，當前區段音樂完成器響起，揀貨人員拍滅音樂完成器，揀貨臺車前往下一區段，有揀貨任務的標簽點亮，直至所有揀貨任務完成。在推行過程中可根據現場揀貨量的情況，安排揀貨人員負責對應的區段，其揀貨人員作業流程圖如圖4所示。

圖4 揀貨作業流程圖

2.3 物料小車設計

物料分揀人員需要將揀選的物料按照要求有序的放置在物料小車上，該物料小車是物料從分揀區運輸到生產線的工具。進行物料小車設計時不僅需要考慮零部件尺寸、重量、整車的穩定性以及柔性等因素，還需要方便作業人員取放。料車結構包含底座、主體框架、腳輪、附屬機構，底座長寬與料車尺寸一致，料車底座寬度和高度需預留AGV潛入空間，SPS物料小車最終設計樣式如圖5所示，滿足該裝配線所有車型物料放置需求。在進行揀選作業時，需按照物料配盤卡的位置要求將物料擺放至相應的格子里，等待裝配線叫料。

圖5 物料小車

3 結語

1）在物料配盤區引入DPS系統，提高了物料揀選的效率和準確性；

2）采用AGV進行物料配送，消除車與車之間碰撞的安全隱患，達到準時化的配送要求；

3）每個工位對應一臺物料小車，可降低裝配作業人員的勞動強度，同時還可以避免漏裝以及進行質量問題的追溯；

4）所需物料均放置在隨行物料小車上，線邊空間增大，同時還滿足了多樣化車型的需求。