優(yōu)化輸送控制系統(tǒng)減少停線損失研究實(shí)例

吳秉君　郭維夏

摘 要：輸送系統(tǒng)中的緩存區(qū)具有緩沖功能，是影響非正常停線的重要因素，因此，研究緩存區(qū)如何產(chǎn)生非正常停線，對改進(jìn)參數(shù)設(shè)定，優(yōu)化策略，提高效率十分關(guān)鍵，本文以實(shí)例介紹總裝車間緩存區(qū)緩沖能力、輸送系統(tǒng)策略和生產(chǎn)工間餐作息規(guī)定與非正常停線的關(guān)系，以了解停線的原理并改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：總裝；輸送；緩存區(qū)；停線

1 引言

對于整車工廠總裝車間而言，生產(chǎn)流水線車輛輸送控制系統(tǒng)是保證工廠產(chǎn)能的重要設(shè)備，為了提高產(chǎn)出會(huì)盡力提高生產(chǎn)效率。在總裝通常用走線率來衡量生產(chǎn)效率，走線率是指生產(chǎn)線正常運(yùn)行時(shí)間占理論工作總時(shí)間的比值。因此，為保證生產(chǎn)效率，需盡可能減少非正常停線。

總裝生產(chǎn)流水線一般由內(nèi)飾、底盤、最終線、部分零件總成的分裝等工藝線，以及不同工藝線間的緩存區(qū)組成。工藝線根據(jù)線體長短和節(jié)拍等因素，還可細(xì)分，例如，內(nèi)飾一和內(nèi)飾二，其他線亦同此理。在只考慮上下游空位或者滿位的情形，觀察各工藝線，會(huì)發(fā)現(xiàn)對于某一工藝線來說，例如底盤一，當(dāng)上游缺少車輛進(jìn)入，即該線的上游緩存區(qū)空位無車輛，或下游車輛堵滿，即下游緩存區(qū)滿位車位填滿車輛時(shí)，該線就會(huì)停線。因此，觀察各個(gè)工藝線的緩存區(qū)車輛數(shù)量，是否出現(xiàn)空位或者滿位，以及緩存區(qū)輸送控制策略如何影響生產(chǎn)流水線的停線變化顯得十分重要。

接下來，通過觀察分析上汽通用五菱汽車股份有限公司寶駿基地總裝車間的某一段時(shí)間內(nèi)停線影響因素，并剔除質(zhì)量、物料等方面的非輸送系統(tǒng)因素，觀察緩存區(qū)的情況，并結(jié)合暗燈數(shù)據(jù)，進(jìn)一步量化分析，來理解車輛輸送控制系統(tǒng)如何影響停線。

2 實(shí)例研究分析

研究期間，該車間的大致情形是，生產(chǎn)流水線A線由于輸送控制系統(tǒng)設(shè)定未最優(yōu)化，導(dǎo)致出現(xiàn)非正常的經(jīng)常性停線，致使生產(chǎn)效率沒有最大化，走線率經(jīng)常低于預(yù)定目標(biāo)90%，在87%上下波動(dòng)，停線率常高于10%，對于理想目標(biāo)95%，有很大改善空間。因此，為降低停線率，優(yōu)化輸送控制系統(tǒng)，改善緩存區(qū)作用，十分重要。

2.1 現(xiàn)狀調(diào)查

總裝車間A線的平面示意圖，見圖1。

車輛進(jìn)入總裝從內(nèi)飾一上線到終線二下線，這一車輛輸送線通常稱為流水線主線，不同工藝線間由緩存區(qū)一至緩存區(qū)五連接起來，本文主要考察主線輸送控制系統(tǒng)的問題，零部件總成的分裝線，如門線，原理和主線上的工藝線是類似的，故不對分裝線做詳細(xì)分析。

實(shí)際觀察和記錄數(shù)據(jù)表明，非正常停線主要發(fā)生在每班次的工間餐前后，包括白班和夜班，夜班與白班發(fā)生機(jī)理是相同的，因此，只需要分析清楚白班的，夜班同理。一段時(shí)間觀察分析后，我們清楚了A線輸送控制系統(tǒng)的問題，流水線頻繁短暫的停線主要原因是輸送機(jī)械系統(tǒng)的遲鈍和輸送系統(tǒng)的人為不恰當(dāng)控制，下面分幾部分進(jìn)行說明。

2.1.1 緩存區(qū)的車輛緩存能力不足和最大緩存量的設(shè)定不合理

觀察午飯前后，發(fā)現(xiàn)由于工藝線間緩存區(qū)緩存能力不足，即緩存區(qū)緩存車輛數(shù)量不足以及不合理的緩存量設(shè)定，經(jīng)常導(dǎo)致上游工藝線沒到規(guī)定停線時(shí)間就提前數(shù)分鐘停線。

情形一：根據(jù)作息時(shí)間安排，底盤一午飯時(shí)間開始于11：40，內(nèi)飾一則是11：50，工藝線的停線應(yīng)準(zhǔn)時(shí)停線，可事實(shí)上這兩個(gè)工藝線提前了，例如，某天午飯前底盤一于11：37提前停線，內(nèi)飾一與11：47提前停線，類似的記錄還有很多。

圖2為A線停線原理，本節(jié)介紹緩存區(qū)能力不足引發(fā)上游工藝線停線機(jī)理，而緩存區(qū)如何引起下游工藝線停線機(jī)理將在下文2.1.2中說明。其中，底盤一和內(nèi)飾一紫色條形框?qū)?yīng)緩存區(qū)三和緩存區(qū)一，由于這兩個(gè)緩存區(qū)緩存能力不足，設(shè)定車位僅能容納2-3輛車，緩存區(qū)空閑車位不足以維持上游工段走線超過5分鐘的停線間隔。

情形二：從內(nèi)飾二到底盤一的緩存區(qū)二：當(dāng)該緩存區(qū)顯示滿位達(dá)到滿位報(bào)警上限值的時(shí)（暗燈看板顯示滿位），實(shí)際緩存區(qū)二仍有空閑車位，從物理上還能再存儲(chǔ)3輛車，可是因該緩存區(qū)不合理的最大緩存量，上限偏低，出現(xiàn)“假滿位”，使得內(nèi)飾二、內(nèi)飾一出現(xiàn)停線，導(dǎo)致同時(shí)發(fā)生的還有內(nèi)飾一到內(nèi)飾二的緩存區(qū)也存在空閑車位。

2.1.2 緩存區(qū)機(jī)械傳輸速度不足及輸送啟停間隔過大，導(dǎo)致車輛輸送延遲

觀察發(fā)現(xiàn)，緩存區(qū)四和三的輸送速度和輸送啟停間隔是導(dǎo)致下游工藝線最終線一和底盤二線空位停線的主要原因，見圖2中右邊的底盤二紫色方框的恒定停線分析。

緩存區(qū)四：從底盤二到終線一的緩存區(qū)四車輛輸送慢，傳輸時(shí)間過長。分析如下：若該緩存區(qū)無車輛，處于空位狀態(tài)，一輛車從底盤二線尾到終線一線頭的耗時(shí)4.6分鐘。而當(dāng)緩存區(qū)四存滿車輛，處于滿位狀態(tài)，在最終線一與底盤二同時(shí)啟動(dòng)后，緩存區(qū)最后一輛車在94s后可以運(yùn)行。在底盤二不停線情況下，底盤二首輛車到達(dá)緩存區(qū)并運(yùn)行的最大時(shí)間為86秒（等待83s方可啟動(dòng)，3s為觸發(fā)等待時(shí)間），見圖3。

緩存區(qū)三：從底盤一到底盤二的緩存區(qū)車輛少，且車輛運(yùn)轉(zhuǎn)需要很長時(shí)間，每個(gè)班次停線重復(fù)發(fā)生，見圖4和圖5所示。

在午飯前底盤二滿位后（看板顯示滿位），可是實(shí)際上，底盤一停線時(shí)緩存區(qū)少一輛車，有一個(gè)空閑車位，導(dǎo)致底盤二在午飯后停線。緩存區(qū)一同理，見表1。

2.1.3 作息時(shí)間安排與輸送系統(tǒng)能力不匹配

白班午餐時(shí)間安排是：最終線一和二同時(shí)停線吃飯，上游工藝線依次間隔5分鐘停線吃飯，每個(gè)工藝線的停線時(shí)間總長都是30分鐘。根據(jù)2.1.1和2.1.2可知，緩存區(qū)二和緩存區(qū)四的緩存能力是足夠的，但是緩存區(qū)一和緩存區(qū)三，長度短緩存能力不足，無法維持上游工段在停線間隔時(shí)間段內(nèi)持續(xù)走線，所以該作息規(guī)定未最優(yōu)化。最終線一和二同時(shí)啟停，因此不需要考慮緩存區(qū)五的數(shù)量問題。

2.1.4 管理人員對作息時(shí)間輸送系統(tǒng)的啟停標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識不統(tǒng)一，執(zhí)行不到位

由2.1.3可知，各工藝線的午餐停線時(shí)間為30分鐘，可是，實(shí)際暗燈數(shù)據(jù)表明，多個(gè)工藝線存在超出30分鐘仍未開線，超時(shí)幾十秒到幾百秒不等，造成多余停線。故，未嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定時(shí)間啟停流水線也是原因。

2.2 改進(jìn)措施

2.2.1 調(diào)整輸送系統(tǒng)緩存區(qū)輸送策略和間隔時(shí)長

主要措施：①縮短緩存區(qū)里前后兩臺車之間的啟停間隔時(shí)間；②加快緩存區(qū)的傳輸速度。詳見下方。

緩存區(qū)四：①調(diào)整底盤二至最終線一的吊具移動(dòng)速度（吊具行走由12秒減少到5秒）；②將該緩存區(qū)吊具之間的等待時(shí)間間隔由3秒調(diào)整為2秒，將緩存區(qū)到最終線一轉(zhuǎn)角處等待時(shí)間由16秒調(diào)整為13秒；③將該緩存區(qū)到終線的轉(zhuǎn)接點(diǎn)等待時(shí)間由20秒調(diào)整為13秒。合計(jì)將節(jié)約18秒，滿足底盤二與最終線一同步啟動(dòng)的條件，參見圖3。

緩存區(qū)三：由于輸送鏈的速度無法提高，因此要解決緩存區(qū)三的問題，就要增加緩存區(qū)的車輛位數(shù)，在緩存區(qū)三新增電機(jī)變頻器，實(shí)現(xiàn)將緩存區(qū)車位數(shù)由1升到2，將底盤一最后一臺車前移一個(gè)工位（緩存區(qū)滿位，底盤二可以繼續(xù)生產(chǎn)一臺車），見圖6。

緩存區(qū)二：調(diào)整內(nèi)飾二至底盤一的緩沖速度，增大滿位上限值，即緩存量增加3輛。

2.2.2 調(diào)整午飯時(shí)間

工藝線間合理的停線間隔應(yīng)該根據(jù)各工藝線正常走線時(shí)的緩存區(qū)最大緩存量確定，避免因?yàn)榫彺鎱^(qū)滿位導(dǎo)致上游工藝線發(fā)生停線，每個(gè)工藝線停線去吃午飯的時(shí)間間隔應(yīng)小于緩沖區(qū)的實(shí)際車位消耗時(shí)間。因此，將5分鐘停線間隔改為底盤一與底盤二相同，內(nèi)飾一和內(nèi)飾二相同，見下表2。

2.2.3 規(guī)范作息間隔時(shí)間

最終線、底盤二、內(nèi)飾二按規(guī)定時(shí)間停線午餐，底盤一和內(nèi)飾一按照下游緩存區(qū)滿位停線吃飯（除特殊的情況外），嚴(yán)格執(zhí)行30分鐘開線，培訓(xùn)管理人員并跟蹤考核。

2.3 改進(jìn)效果

2.3.1 縮短緩存區(qū)啟停間隔，單班節(jié)約累計(jì)18秒，根據(jù)該公司的《節(jié)約效益換算標(biāo)準(zhǔn)》文件計(jì)算，節(jié)約效益約11萬元。

2.3.2 調(diào)整緩存區(qū)機(jī)械速度，增加電機(jī)變頻器，緩存區(qū)二由11增加至14，緩存區(qū)三由5增加至7，緩存區(qū)四由8增加至9，緩存區(qū)總緩存量提高25%。

2.3.3 規(guī)范啟停時(shí)間，并嚴(yán)格執(zhí)行，有效控制超出的停機(jī)時(shí)間損失，一個(gè)月后，結(jié)果數(shù)據(jù)表明，午餐停機(jī)超時(shí)降低90%以上，基本達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。

3 結(jié)語

通過調(diào)查分析得出，影響生產(chǎn)流水線停線，車輛輸送控制系統(tǒng)方面的因素主要是緩存區(qū)設(shè)定不合理、傳輸遲緩、作息安排與輸送能力不匹配。針對性改進(jìn)后，輸送系統(tǒng)導(dǎo)致的停線得到有效的減少，走線率穩(wěn)定在90%以上，并不斷接近95%的目標(biāo)，對于提高產(chǎn)能是明顯的。本次實(shí)例表明，生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)效率，即走線率，與輸送控制系統(tǒng)是否合理設(shè)定有密切關(guān)系，為提高產(chǎn)出，就需要更精益的輸送系統(tǒng)和管理標(biāo)準(zhǔn)，需要持續(xù)不斷的研究并改進(jìn)。

本次研究中的總裝車輛輸送控制系統(tǒng)，與國內(nèi)其他主機(jī)廠的輸送系統(tǒng)有許多共用共通的部分，原理都是類似的，因此研究的結(jié)論可以推廣作為參考經(jīng)驗(yàn)，如果制造系統(tǒng)各環(huán)節(jié)全面實(shí)行最優(yōu)化的機(jī)運(yùn)輸出，帶來的改善效果將更加顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]上汽通用五菱汽車股份有限公司·寶駿基地整車工廠·總裝車間內(nèi)部數(shù)據(jù)和資料.