SPS單臺物料動(dòng)態(tài)揀配管理模式在工程機(jī)械行業(yè)的研究及應(yīng)用

曾世樑，李文利，文 化，覃 科

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州545007）

1 概述

1.1 裝載機(jī)裝配制造業(yè)務(wù)廠內(nèi)傳統(tǒng)物流模式

裝載機(jī)裝配制造業(yè)務(wù)的廠內(nèi)傳統(tǒng)物流模式主要是以批量上線為主，以器具按工位揀配一天的物料量存放于裝配線旁。因一種物料量會(huì)占用一個(gè)器具或一定量組合量存于器具上，造成裝配線邊配送物料器具用量多、占的面積大，形成裝配線邊庫，員工往返于裝配線邊各種物料器具拿取物料，效率非要低，同時(shí)物料帶包裝上線，揀料及流轉(zhuǎn)過程中極易磕碰、出錯(cuò)。而隨著市場對工程機(jī)械產(chǎn)品品種多樣性、個(gè)性化的需求增多，工程機(jī)械產(chǎn)品的品種和產(chǎn)量也越來越大，物料的規(guī)格也越來越多，產(chǎn)品間的物料差異越來越大，裝載機(jī)裝配制造業(yè)務(wù)的裝配線邊庫管理越來越復(fù)雜。

1.2 裝載機(jī)裝配制造業(yè)務(wù)廠內(nèi)單臺物料SPS配送模式的探索和運(yùn)用

物料批量配送方式已經(jīng)無法適應(yīng)多品種小批量的裝配業(yè)務(wù)需要，需要建立滿足柔性化裝配需求的物料配送方式來快速應(yīng)對不同需求的變化，即最佳的柔性化物料配送方式——單臺物料SPS配送模式，物料選擇和空箱返回在SPS揀配區(qū)進(jìn)行操作，裝配員工只負(fù)責(zé)在隨行的SPS物料小車拿取物料裝配。單臺物料SPS配送的含義：按SPS（Set Parts Supply）物料單臺套供應(yīng)，物料有序地從SPS分揀區(qū)超市料架上取下，按照SPS配貨方式送到指定工位[1]，即集中必要數(shù)量的物品，在必要的時(shí)間將必要的物料配送到必要的地點(diǎn)。

面對越來越復(fù)雜裝配線邊庫管理和挑戰(zhàn)，單臺物料SPS配送模式取消了裝配線邊的物料存儲料架或器具，在裝配線單獨(dú)分離出一塊物料揀配場地，應(yīng)用物流的技術(shù)和IT的技術(shù)，采用單臺物料SPS配送隨行物料車，在物料揀配場地內(nèi)完成的按照需要的產(chǎn)品單臺份物料，在必要的時(shí)間將必要的物料配送到指定的上線地點(diǎn)同步上線，單臺套的物料與裝配線同步隨行的方式，供應(yīng)給裝配線裝配員工。單臺物料SPS配送模式體現(xiàn)了精益化的思想，集成必要的數(shù)量物品，完成物料拿取隨即裝配完，也是比較實(shí)用的防錯(cuò)技術(shù)。

1.3 傳統(tǒng)物料批量配送模式與單臺物料SPS配送對比

傳統(tǒng)物料批量配送模式與單臺物料SPS配送差異對比，如表1所示。

表1 傳統(tǒng)物料批量配送模式與單臺物料SPS配送對比

2 單臺物料SPS配送模式研究和應(yīng)用

2.1 汽車行業(yè)單臺物料SPS配送模式研究

單臺物料SPS配送模式廣泛應(yīng)用各種企業(yè)行業(yè)，獲得了非常成熟的運(yùn)用。從成套揀選、成套配送、物料隨行三個(gè)方面[2]策劃及實(shí)施，在裝配線分離的另外一個(gè)場地，汽車總裝線旁邊一般都有裝配線邊庫，裝配線邊庫會(huì)存放半小時(shí)、一小時(shí)或兩小時(shí)左右的零部件，SPS分揀區(qū)的物料庫存基準(zhǔn)設(shè)定，并設(shè)置在裝配線使用工位的附近，保證了零部件的迅速供給。汽車總裝是混線生產(chǎn)，多種車型輪流總裝，這樣裝配線邊庫就需要存放多種車型的零部件。裝配線成套供給零部件的貨架所在的區(qū)域。由于單臺物料SPS配送臨近裝配線，SPS分揀區(qū)的物流作業(yè)人員按照生產(chǎn)指示（該指示根據(jù)車輛順序生成并按下線實(shí)績控制進(jìn)度）在貨架上揀取一套零部件放于專用的物流周轉(zhuǎn)容器中，并用物料小車送到線側(cè)，實(shí)現(xiàn)零部件小批量多頻次的輸送，循環(huán)流轉(zhuǎn)。但是汽車行業(yè)SPS分揀區(qū)大多采用一物一位的緩存，需要大面積的貨位緩存物料，對場面的面積需求量大，物料使用后容易造成大量的空巢。

2.2 工程機(jī)械行業(yè)單臺物料SPS配送模式研究

中國國內(nèi)工程機(jī)械著名制造企業(yè)SPS應(yīng)用也比較早，未完全隨行走線，基本采用了汽車行業(yè)一物一位的緩存揀配單臺的模式，物料位置點(diǎn)固定，SPS分揀區(qū)占用了車間內(nèi)部大量的面積，并在揀選零部件過程中，形成了大量的空巢。

3 現(xiàn)狀問題及需求分析

工程機(jī)械行業(yè)裝載機(jī)裝配制造業(yè)務(wù)現(xiàn)狀以傳統(tǒng)批量配送模式，入庫件倉儲依據(jù)SAP打印出的揀配單及物料標(biāo)簽，將1天的配送批量按照工位原則進(jìn)行分揀，按照裝機(jī)上線計(jì)劃，將物料批量送到裝配線旁，裝配員工到不同的器具上拿取物料，然后返回裝配線進(jìn)行裝配，空器具由物流人員集中并大量周轉(zhuǎn)返回。

配送件依據(jù)SAP打印出的裝配發(fā)貨單，將1天的配送批量按照器具存載量及配送頻次，運(yùn)用貨運(yùn)車輛及叉車將物料批量送到線旁。裝配員工到不同的器具上拿取物料，然后返回裝配線進(jìn)行裝配，空器具由物流人員送至指定位置，再由貨運(yùn)車輛運(yùn)回供方。

裝載機(jī)裝配制造業(yè)務(wù)裝配線機(jī)型多達(dá)20多種，各型號的生產(chǎn)節(jié)拍差異巨大，裝配所需求的物料切換非常頻繁，需求時(shí)間不固定，固定工位器具容納多型號的物料或增加不同的工位器具容納多型號的物料，裝配員工識別物料困難，極易錯(cuò)拿錯(cuò)裝。按照精益原則要求，需要縮小生產(chǎn)面積，而線旁的工位周圍器具多，現(xiàn)場擁擠，合理布置困難，減小生產(chǎn)面積較為困難；物料揀配員工需要打印揀配單和標(biāo)簽，并按照工位揀配的方式進(jìn)行批量揀配，需要在不同的庫位間反復(fù)走動(dòng)，效率低。

4 SPS規(guī)劃和應(yīng)用

4.1 物流模式

單臺物料SPS配送小車隨著裝配板鏈線行走，減少了裝配員工的取料距離，縮短找料時(shí)間，防止錯(cuò)漏裝配，減少物料占用裝配線邊空間。同時(shí)，SPS單臺物料小車搭配0.5 t潛伏式牽引式AGV進(jìn)行配送，掛置3臺套物料，分別向三個(gè)單元進(jìn)行配送并流轉(zhuǎn)回空器具，配送周期25.2 min，取消了人工拉料，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化配送。入庫件采用活動(dòng)式倉位，物料采用活動(dòng)序號，顏色區(qū)分，直配件采用固定式倉位.SPS物料配送模式在裝配線的主裝配線、前后車架部裝線和柴變合套部裝線已全部實(shí)施運(yùn)用。同時(shí)搭建完整SPS的實(shí)施流程，如圖1所示，按流程進(jìn)行實(shí)施。

圖1 SPS實(shí)施流程圖

4.2 實(shí)施SPS物料類別

經(jīng)過分析實(shí)施后，結(jié)合7種常用類型產(chǎn)品及通用件（約10%通用），納入單臺套SPS物料7356種，約占總體物料的78%。實(shí)施SPS物料定義及種類數(shù)，如表2所示。

表2 實(shí)施SPS物料定義及種類數(shù)

4.3 SPS功能區(qū)域及路線布置

由于場地限制，不能采用汽車行業(yè)一物一位的揀配區(qū)域布置方式，必須采用精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)式，為實(shí)現(xiàn)精確動(dòng)態(tài)式，對完善了2個(gè)提前條件：首先設(shè)置倉庫區(qū)、集中分揀區(qū)（含直配小件寄售區(qū)）、排序區(qū)、空車停放區(qū)、上線區(qū)、下線區(qū)，圍繞主裝配線和部裝線，設(shè)置線旁物料小車上料、下料點(diǎn)，與工藝溝通，確定4個(gè)配送單元的線旁物料小車上料、下料點(diǎn)，保留充足的空間和安全距離。其次將原合套車間部分區(qū)域更改為單臺套SPS物料集中分揀區(qū)域，所有機(jī)型的單臺套SPS物料集中于分揀區(qū)域，分揀區(qū)域同時(shí)具有倉儲功能，外部供方提供的物料按照電子揀配系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)庫位分配及揀入。SPS功能區(qū)域及路線布置，如圖2所示。

圖2 SPS功能區(qū)域及路線

4.4 SPS設(shè)施、設(shè)備、器具

對器具進(jìn)行精益化設(shè)計(jì)，既要區(qū)分工位，同時(shí)要區(qū)隔不同的物料擺放。首先是增加分揀區(qū)料架，料架設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格2 000×800×1 800，設(shè)置為5層，每層設(shè)放置標(biāo)準(zhǔn)B箱的位置共計(jì)10個(gè)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)料架可存放5×10=50種，3 500種物料所需料架為70個(gè)。其次是設(shè)計(jì)單臺套SPS物料小車，裝配主裝配線1-5工位的SPS物料小車需裝載92種物料，裝配主裝配線6-15工位的SPS物料小車需裝載90種物料，前后車架的SPS物料小車需裝載106種物料，合套線的SPS物料小車需裝載86種物料，因此統(tǒng)一按120物料標(biāo)準(zhǔn)存放量設(shè)計(jì)了鋁型材單臺套SPS物料小車，設(shè)計(jì)規(guī)格1 200 mm×800 mm，提高滿足不同機(jī)型的柔性需求。SPS單臺配送小車，如圖3所示。

圖3 SPS單臺配送小車

4.5 揀配人員

根據(jù)單臺物料揀配時(shí)間的測算，單臺物料SPS揀配人員需求7人，只需要在現(xiàn)有配送人員工作內(nèi)容變更后即可上崗作業(yè)，滿足了單臺物料揀配的需要。

4.6 單臺物料SPS配送模式所帶來的變化

已經(jīng)采用SPS單臺套配送模式，覆蓋3T—7T機(jī)型，這種配送模式減少裝配工67%取料距離，縮短平均找料時(shí)間50 s/臺，減少物料占用線邊貨架4個(gè)，具體效果如下表3所示。

表3 SPS實(shí)施效果分析表

4.7 SPS單臺配送運(yùn)營要求

對造成停線風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)問題需要運(yùn)營方式進(jìn)行管理，特別是針對異常管理，如圖4所示。

規(guī)范一：防止員工隨意拿取物料。制定管理制度，要求員工在本工位使用物料小車上指定范圍的物料，不能隨意拿取其他工位的物料，不能跨工位拿取其他工位物料小車上的物料。

規(guī)范二：及時(shí)記錄BOM不準(zhǔn)確信息。物料小車上準(zhǔn)備BOM更正記錄表，員工使用物料發(fā)現(xiàn)BOM不準(zhǔn)確時(shí)進(jìn)行手工填寫，最后由物流系統(tǒng)收齊后移交裝配線維護(hù)BOM表工藝技術(shù)人員，待工藝技術(shù)人員審核后在SAP系統(tǒng)上修訂BOM表。

規(guī)范三：對物料使用錯(cuò)誤或裝配損壞進(jìn)行判定補(bǔ)充。裝配員工使用錯(cuò)誤或裝配損壞后，報(bào)告現(xiàn)場工藝技術(shù)人員確定，現(xiàn)場工藝技術(shù)人員填寫手工補(bǔ)料申請表，提交現(xiàn)場物流人員后，由現(xiàn)場物流人員至庫房進(jìn)行補(bǔ)料。

規(guī)范四：及時(shí)對缺料進(jìn)行處理。員工查看物料小車上的配送清單，確定是否缺料，確定物料小車上沒有清單上所列物料，向現(xiàn)場物流人員進(jìn)行報(bào)告，由現(xiàn)場物流人員進(jìn)行取證，確定后填寫手工補(bǔ)料申請表，并至庫房進(jìn)行補(bǔ)料。

規(guī)范五：跟蹤并備注技術(shù)變更。技術(shù)變更的物料需要在物料小車上配送清單上備注1個(gè)月，以提醒物流人員及現(xiàn)場裝配員工了解技術(shù)變更的物料，提高裝配的正確性。規(guī)范六：將直配小件入庫的賬務(wù)處理。裝配線維護(hù)BOM表工藝技術(shù)人員羅列每種機(jī)型的直配轉(zhuǎn)入庫的小件清單，發(fā)于采購部及物流系統(tǒng)，按相關(guān)流程進(jìn)行操作。

圖4 異常問題解決流程

5 后續(xù)技術(shù)研究和運(yùn)用

5.1 電子揀選系統(tǒng)運(yùn)用

現(xiàn)SPS揀配仍依賴與人工識別序列號進(jìn)行揀配，揀配效率及準(zhǔn)確性會(huì)受到影響。后續(xù)電子揀配系統(tǒng)與MES系統(tǒng)結(jié)合，運(yùn)用指示燈讓員工傻瓜式揀配將大大提升配送效率；可采用每個(gè)貨位安裝一個(gè)電子標(biāo)簽，其中前7位標(biāo)簽值顯示物料號，后5位標(biāo)簽值顯示數(shù)量。每貨位配置一個(gè)信號指示燈，當(dāng)標(biāo)簽顯示某物料時(shí)所對應(yīng)的貨位指示燈點(diǎn)亮?？蓪鋽?shù)據(jù)通過電子表格形式導(dǎo)入電子標(biāo)簽軟件，電子標(biāo)簽根據(jù)表格中順序顯示相應(yīng)的物料號及數(shù)量且對應(yīng)貨位指示燈點(diǎn)亮。此時(shí)揀配人員可通過亮的指示燈、顯示的物料號及數(shù)量快速及時(shí)的揀配物料。當(dāng)完成正確數(shù)量的揀配后揀配人員可通過按下電子標(biāo)簽的OK按鈕將數(shù)據(jù)傳回標(biāo)簽軟件并熄滅此電子標(biāo)簽。如果在揀配過程中揀配數(shù)量不足于標(biāo)簽顯示值則可通過電子標(biāo)簽的數(shù)字加減按鈕進(jìn)行實(shí)際揀配數(shù)量調(diào)節(jié)，再通過OK按鈕進(jìn)行確認(rèn)。當(dāng)單組標(biāo)簽所管理的物料揀配完成后此標(biāo)簽的LED燈息滅。電子標(biāo)簽軟件將返回的數(shù)據(jù)與揀配數(shù)據(jù)進(jìn)行對比返回?cái)?shù)據(jù)差異，可將數(shù)據(jù)進(jìn)行電子表格導(dǎo)出。同時(shí)可實(shí)現(xiàn)故障軟件報(bào)警功能，如指示燈或電子標(biāo)簽故障須通過標(biāo)簽軟件快速提示。

通過電子揀選系統(tǒng)運(yùn)用，將現(xiàn)狀SPS揀配時(shí)間=拿單時(shí)間+看單序號時(shí)間+行走時(shí)間+看貨架序號時(shí)間+看單數(shù)量時(shí)間+揀配數(shù)量時(shí)間改為采用電子揀選系統(tǒng)時(shí)間=拿單時(shí)間+掃碼時(shí)間+行走時(shí)間+看貨架數(shù)量時(shí)間+揀配數(shù)量時(shí)間，因此采用電子揀選系統(tǒng)后揀配時(shí)間將遠(yuǎn)小于現(xiàn)狀SPS揀配時(shí)間。

5.2 通用標(biāo)準(zhǔn)件SPS運(yùn)用

目前通用標(biāo)準(zhǔn)件采用補(bǔ)料形式存儲在裝配線裝配線邊，補(bǔ)料以巡線形式進(jìn)行補(bǔ)充，物料不足時(shí)裝配人員通過信息傳遞。這種形式存在造成線過貨貨架過多、巡線補(bǔ)料存在時(shí)差。因此，后續(xù)將在單臺套物SPS料小車上增加通用標(biāo)準(zhǔn)件盒，在單臺物料SPS揀配區(qū)對通用標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行定量補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)通用標(biāo)準(zhǔn)件的精益化配送。