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汽車混流裝配線物料動態(tài)配送研究
來源:電子技術應用2010年第9期
王 旭1，張芳珍2，李文川2
1.重慶大學 貿易與行政學院，重慶400044；2.重慶大學 機械工程學院，重慶400044
摘要： 為解決汽車混流裝配線物料準確地動態(tài)配送問題，設計了基于RFID技術的汽車混流裝配的零部件動態(tài)配送方案。通過RFID識別跟蹤實際生產進度，將配送單動態(tài)地發(fā)給配送人員，采用懲罰函數(shù)對人員配送效率進行考核，并計算配送開始的最佳時間。結合算例驗證了方案的可行性和實用性。
中圖分類號： TP29
文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2010)09-0043-03
Research of dynamic material supply in the mixed model automobile assembly lines
WANG Xu1，ZHANG Fang Zhen2，LI Wen Chuan2
1.Dept. of Trade and Public Administration, Chongqing University,Chongqing 400044，China；2.Dept. of Mechanical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044，China
Abstract： In order to work out the accurate dynamic material distribution of the automobile mixed assembly line, this essay design a dynamic parts distribution scheme of the automobile mixed assembly line based on the RFID. Firstly the scheme distributes the order to the operators by using the RFID to identify the body and the actual production progress, then assesses the efficiency of the operators by penalty function, and designs the optimal departure time. At last, an example is given to approve the feasibility and practicality of the dynamical distribution scheme.
Key words : penalty function；mixed assembly line；material distribution

    混流裝配線(sequencing mixed models on an assembly line)在盡量小的庫存水平下滿足客戶多樣化需求，是準時制（JIT）生產方式的具體應用。汽車裝配線就是其中一種典型的混流裝配，它在同一條裝配線上生產不同種類、不同配置、不同顏色的車輛[1]，使得裝配線效率最大化?；炝餮b配線因物料種類多、配送頻率大、復雜性高等特點得到很多研究，而動態(tài)配送更因其時間、數(shù)量的難以確定得到了廣泛關注。
    在混流裝配線動態(tài)配送研究方面，曹振新等研究了混流裝配線上的物料拉動系統(tǒng)和物料管理信息系統(tǒng)[2]；Monden描述了汽車裝配線的零部件配送系統(tǒng)，建立了按照生產能力和混合模型的粗生產順序，使汽車裝配車間的零部件的消耗更平穩(wěn)[3]；王衛(wèi)東等將微粒算法、關系矩陣、啟發(fā)式算法、目標導向法、迭代算法、非線性整數(shù)規(guī)劃等用于零部件消耗及配送的研究上[4-9]，使物料動態(tài)配送更加經濟。在車體識別方面，劉洋、朱建新等提出了采用條碼技術實現(xiàn)對汽車制造物料配送的管理[10]；譚杰等提出了采用RFID實現(xiàn)對生產線物料監(jiān)控的管理[11]。
    以上研究對混流裝配線的調度以及物料的配送研究較多，對物料配送人員的選擇及配送時間研究較少，且缺乏車體隊列的跟蹤識別研究。隨著顧客需求越來越個性化，對產品的需求越來越多樣化，每輛車裝配需要多種不同類型的部件，導致了生產和物流過程的混亂以及管理的復雜性。因此本文提出了一個動態(tài)零部件配送方案，它參照實際生產進度估計動態(tài)零部件的消耗并將配送單動態(tài)地發(fā)給配送人員，使混流裝配線不因物料短缺而停工。
1 問題的描述
    在汽車生產過程中，由于緊急訂單的加入或者裝配線零部件的質量問題，可能導致零部件的需求發(fā)生變化，因此根據原有生產計劃的靜態(tài)物料配送已不能滿足要求，故需要根據車體的實時隊列進行物料的動態(tài)配送。本文研究的裝配車間有如下假設：
    (1)裝配線是混流裝配，傳送帶以一定速度連續(xù)移動；
    (2)每個配送人員使用的工具配送能力有限；
    (3)每個配送人員有多個零部件需要配送。
    本文定義混流裝配線零部件的消耗速率為每小時消耗的零部件數(shù)量（本文所研究的物料主要是廠內倉庫的零部件）。通過涂裝存儲區(qū)域（PBS）涂裝車間、裝配車間的傳送帶上車輛信息預測零部件的消耗率，對單個零部件(i)的需求則為在涂裝車間的涂裝完成之后對所有車輛的該零部件進行求和。零部件的消耗量等于單位小時的汽車產量UPH(Unit Production per Hour)乘以消耗率。工作站的庫存水平根據車輛的裝配進度進行估計，當車輛從PBS進入裝配線時，假設每輛車轉換到傳送帶上了，當車輛離開一個工作站的邊界，通過減去車輛對該零部件的需求來立即更新工作站的庫存水平，從而獲得工作站庫存。
    因此，動態(tài)配送方案的設計問題可以簡化為兩個決策問題：(1)需要配送的零部件種類以及配送數(shù)量；(2)派發(fā)配送單給配送人員以及配送時間的確定。
2 動態(tài)配送算法
2.1 識別需要配送的零部件以及數(shù)量
2.1.1 零部件種類的識別
    為了準確地配送零部件的種類，需要對車身進行準確的識別和跟蹤。本文提出了采用射頻識別技術RFID對車體進行跟蹤識別。RFID作為一種非接觸式自動識別技術，主要由RFID標簽、閱讀器和天線組成。本文提出在車體上安裝RFID標簽，通過對進入PBS內的車體的識別，得到相應的物料需求，將此信息發(fā)送給物料配送系統(tǒng)進行物料的核對，生成相應的揀貨單和配送單，倉庫工作人員根據揀貨單進行配貨操作，操作完成后交與物料配送員，物料配送員根據配送單將正確的物料在正確的時間送到相應的工作站上。
2.1.2 零部件數(shù)量的確定
    首先對相關參數(shù)進行說明：
  
2.2 指派配送單和路線給配送人員
    本文定義的配送員為有能力管理零部件i，并有足夠的剩余能力去配送該零部件。如果有多于一個的可配送人員，則選擇具有最佳評價標準的配送人員，因此引入時間損失函數(shù)作為測量配送活動的及時性并作為選擇配送員的依據。定義時間損失為配送零部件相對于配送點提前或延后的偏差。理想的配送點[10]IDTi(ideal delivery time)即為零部件i到達工作站的最佳時間點，在該時間點上，工作站的零部件庫存水平成為安全庫存水平(SSi)。同樣定義缺貨點SPi(stockout point)為當零部件i的線邊庫存為0時且沒有其他替代品時的庫存需求。則：

   

    為了提高配送系統(tǒng)的效率，除了考慮在倉庫內等待的配送人員外，還考慮了已出發(fā)進行配送但還未回到倉庫的人員。在途配送人員可以被分配一個新的任務，但是只有當他回到倉庫后才能帶上新的任務離開倉庫。
    假設零部件i由配送人員j配送，同時假設配送人員的路線包括工作站j1，j2…，jm(m可以為0)。定義零部件的位置為在j1前、jh和jk之間或者jm之后。延長當前工作站的路線會增加總的運輸時間和總的損失時間，令λ為運輸時間的增加量和損失時間的增加量。在檢查了每個可分配的配送人員后，選擇具有最小λ值的配送員。如果所選配送人員的出發(fā)時間等于或小于當前時間，則將配送單發(fā)送給該配送人員，配送單包括發(fā)送零部件的信息以及待訪問工作站的順序；否則配送人員需要等待，直到出發(fā)時間，在等待時間內，他可能被分配更多的零部件，并且出發(fā)時間可能更新。


  

    本文設計的動態(tài)零部件配送方案能夠指導物料配送員進行準確配送，為物料動態(tài)配送提供了保障，使混流裝配線的運作更加順暢。
參考文獻
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