SPS配送模式在挖掘機(jī)裝配線上的應(yīng)用與分析

丁 賀，李志穎，張朝陽(yáng)

（徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

引言

為了應(yīng)對(duì)不斷變化的市場(chǎng)需求，挖掘機(jī)制造企業(yè)對(duì)車間裝配線提出了更高的要求，需要在裝配線上引進(jìn)效率更高的物料配送系統(tǒng)，以滿足快速化、柔性化的生產(chǎn)需要。而SPS配送模式則是為了適應(yīng)柔性化、數(shù)字化要求更高的生產(chǎn)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(yīng)JIT生產(chǎn)方式所推行的一種新的零部件配送模式，是滿足質(zhì)量和柔性需求的系統(tǒng)[1-2]。該種配送模式可以適用于多種車型的共線生產(chǎn)，有效地降低了工位器具的品種，同時(shí)也可以降低線邊工人的勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。其主要思想是將零部件按照車型信息進(jìn)行成套揀選，在指定的時(shí)間按照生產(chǎn)作業(yè)順序，通過(guò)專用SPS配送裝置將零部件配送到指定的作業(yè)工位，作業(yè)人員只需移動(dòng)很短的距離或者簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)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(guó)內(nèi)一些汽車制造企業(yè)在物料配送環(huán)節(jié)對(duì)SPS配送模式進(jìn)行了不同程度的推行，部分企業(yè)還通過(guò)引入現(xiàn)代化的物流設(shè)備和信息管理技術(shù)的方式，實(shí)現(xiàn)更高效的物料配送[5]。

W公司此前廠內(nèi)物流采用批量上線的供貨模式，但是隨著客戶個(gè)性化需求的增加，裝配線所生產(chǎn)的產(chǎn)品種類、各種相應(yīng)配置也隨之增加，致使線邊物料種類及數(shù)量繁多，各種物料器具占據(jù)面積過(guò)大，員工在作業(yè)時(shí)需要往返于線邊拿取物料，作業(yè)效率低下，而且容易導(dǎo)致磕碰、出錯(cuò)等問(wèn)題。傳統(tǒng)的物料配送模式顯然已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，引入新的物料配送模式來(lái)適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)需求勢(shì)在必行。

本文以W公司的挖掘機(jī)上車裝配線為研究對(duì)象，詳細(xì)介紹該企業(yè)對(duì)于SPS配送模式的實(shí)際應(yīng)用，以期為我國(guó)挖掘機(jī)制造企業(yè)優(yōu)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(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車，是指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車，按用途和結(jié)構(gòu)可分為潛入式AGV、牽引型AGV和承載型AGV。

在生產(chǎn)車間引入AGV可獲得以下優(yōu)勢(shì)：可按照設(shè)定路線自動(dòng)行駛，適用于長(zhǎng)距離、重復(fù)性的物料配送，減少人力投入，節(jié)約人力成本；可減少人工配送疲勞，行駛路徑固定，運(yùn)行過(guò)程安全可控；能實(shí)現(xiàn)柔性運(yùn)輸、使用靈活，可改善現(xiàn)場(chǎng)物流管理，滿足精益化生產(chǎn)需求；可與工廠WMS、MES系統(tǒng)對(duì)接，銜接各生產(chǎn)工藝，具備可追溯性，滿足工業(yè)自動(dòng)化的生產(chǎn)要求。

1.2 AGV實(shí)際應(yīng)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(shù)如下頁(yè)表1所示。

表1 隨行AGV規(guī)格參數(shù)

SPS隨行線AGV配送流程如下：

1）叫料傳感器檢測(cè)到SPS隨行線上線工位空閑；

2）叫料系統(tǒng)向調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送配送請(qǐng)求；

3）調(diào)度系統(tǒng)安排相應(yīng)處于準(zhǔn)備狀態(tài)的AGV進(jìn)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(duì)接；

5）AGV與物料車斷開(kāi)連接，后退并返回至SPS物料分揀區(qū)；

6）調(diào)度系統(tǒng)判斷待配送區(qū)域是否有空閑，如果空閑，則AGV進(jìn)入待配送區(qū)，否則在配送區(qū)前一個(gè)工位等待，直到配送區(qū)空閑時(shí)再進(jìn)入；

7）AGV進(jìn)入待配送區(qū)后，通過(guò)檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)其上方是否有物料車，如果有，則自動(dòng)與物料車對(duì)接，并通知調(diào)度系統(tǒng)，物料車準(zhǔn)備完畢，可以安排配送任務(wù)；否則AGV處于等待物料狀態(tài)，不能執(zhí)行配送任務(wù)。

待料車隨行至最后一個(gè)工位，即該料車上所有物料使用完畢，進(jìn)入下線區(qū)，對(duì)應(yīng)的AGV將空料車運(yùn)轉(zhuǎn)至物料分揀區(qū)的流程如下：

1）叫料傳感器檢測(cè)到SPS隨行線下線工位有物料車；

2）叫料系統(tǒng)向調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送空車轉(zhuǎn)運(yùn)請(qǐng)求；

3）調(diào)度系統(tǒng)安排對(duì)應(yīng)AGV執(zhí)行轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)；

4）AGV進(jìn)入物料小車下線區(qū)，自動(dòng)檢測(cè)料車，并與料車進(jìn)行對(duì)接；

5）AGV將空料車轉(zhuǎn)運(yùn)至物料分揀區(qū)，并與物料車斷開(kāi)連接；

6）AGV等待下次轉(zhuǎn)運(yùn)任務(wù)。

該SPS系統(tǒng)中AGV配送線路圖如圖2所示。

圖2 AGV配送路線

2 DPS數(shù)字化揀選系統(tǒng)

DPS（Digital Picking System）數(shù)字化揀選系統(tǒng)，是指從貨位揀選商品或零部件時(shí)，可以輔助揀貨作業(yè)即快速又準(zhǔn)確的完成，商品揀選的位置及數(shù)量都會(huì)通過(guò)亮燈顯示。

2.1 DPS系統(tǒng)配置

W公司在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所使用的DPS數(shù)字化揀選系統(tǒng)主要設(shè)備有控制PC機(jī)、控制器、掃描槍、電子標(biāo)簽等，具體配置明細(xì)如表2所示。

表2 DPS配置明細(xì)

在具體應(yīng)用過(guò)程中揀貨作業(yè)人員用掃描槍掃描訂單上的條形碼，緊接著掃描對(duì)應(yīng)料車編號(hào)的條形碼，實(shí)現(xiàn)分揀任務(wù)訂單與料車綁定。掃描完成后分揀區(qū)需進(jìn)行揀貨的庫(kù)位電子標(biāo)簽即刻亮起，揀貨人員在點(diǎn)亮的電子標(biāo)簽處的庫(kù)位依據(jù)顯示的數(shù)字摘取對(duì)應(yīng)數(shù)量的物料，取完后拍下按鈕，熄滅電子標(biāo)簽，表示此庫(kù)位完成揀料，直至所有物料揀貨完畢，此時(shí)完成音樂(lè)器響起音樂(lè)，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(wù)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(tǒng)中的物料揀選，借助DPS數(shù)字化揀選系統(tǒng)進(jìn)行揀貨作業(yè)。其揀貨流程為接力式揀貨，首先WMS（倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)）按照裝配線的需求打印配貨單，并下發(fā)給電子標(biāo)簽控制軟件；接著電子標(biāo)簽控制軟件通過(guò)數(shù)據(jù)接口接受WMS系統(tǒng)傳遞的揀貨任務(wù)與揀貨狀態(tài)；隨后揀貨人員在起始端掃描員工號(hào)并掃描訂單，放入相應(yīng)揀貨臺(tái)車內(nèi)；若第一個(gè)區(qū)段有揀貨任務(wù)，有揀貨任務(wù)的標(biāo)簽點(diǎn)亮，揀貨人員依據(jù)標(biāo)簽提示揀貨；若第一個(gè)區(qū)段沒(méi)有揀貨任務(wù)，下一區(qū)段有揀貨任務(wù)，當(dāng)前區(qū)段音樂(lè)完成器響起，揀貨人員拍滅音樂(lè)完成器，揀貨臺(tái)車前往下一區(qū)段，有揀貨任務(wù)的標(biāo)簽點(diǎn)亮，直至所有揀貨任務(wù)完成。在推行過(guò)程中可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)揀貨量的情況，安排揀貨人員負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)的區(qū)段，其揀貨人員作業(yè)流程圖如圖4所示。

圖4 揀貨作業(yè)流程圖

2.3 物料小車設(shè)計(jì)

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(qū)運(yùn)輸?shù)缴a(chǎn)線的工具。進(jìn)行物料小車設(shè)計(jì)時(shí)不僅需要考慮零部件尺寸、重量、整車的穩(wěn)定性以及柔性等因素，還需要方便作業(yè)人員取放。料車結(jié)構(gòu)包含底座、主體框架、腳輪、附屬機(jī)構(gòu)，底座長(zhǎng)寬與料車尺寸一致，料車底座寬度和高度需預(yù)留AGV潛入空間，SPS物料小車最終設(shè)計(jì)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(jìn)行揀選作業(yè)時(shí)，需按照物料配盤卡的位置要求將物料擺放至相應(yīng)的格子里，等待裝配線叫料。

圖5 物料小車

3 結(jié)語(yǔ)

1）在物料配盤區(qū)引入DPS系統(tǒng)，提高了物料揀選的效率和準(zhǔn)確性；

2）采用AGV進(jìn)行物料配送，消除車與車之間碰撞的安全隱患，達(dá)到準(zhǔn)時(shí)化的配送要求；

3）每個(gè)工位對(duì)應(yīng)一臺(tái)物料小車，可降低裝配作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)還可以避免漏裝以及進(jìn)行質(zhì)量問(wèn)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(shí)還滿足了多樣化車型的需求。