Kitting物料配送在混流装配线的应用研究

希志明，薛冬娟，高 娟，邓黎明

（大连海洋大学 机械与动力工程学院，辽宁 大连 110623）

Kitting物料配送在混流装配线的应用研究

希志明，薛冬娟，高 娟，邓黎明

（大连海洋大学 机械与动力工程学院，辽宁 大连 110623）

对混流装配过程中由物料配送不及时引起的生产计划不连续的问题进行了研究，在分析了混流装配生产模式后，构造出了在该生产模式下的混流装配线线旁物料kitting（齐套性）算法，再根据物料kitting（齐套性）算法预求出混流装配线各个工艺点物料消耗，在此基础上求出各个工艺点物料需求，从而带动物料配送；最后通过实例，验证上述方法的可行性和实用性。

混流装配过程；齐套性；物料配送

在混流装配中，使生产计划连续进行的关键技术之一，就是保证生产线旁物料不出现断流，即物料能及时的得到供给。为保证物料供给及时，装配生产顺利进行，对物料进行跟踪则显得非常重要。流水线旁物料跟踪是指在装配生产过程中，了解物料信息，即在某个时间段，某条流水线生产特定规格的成套物料数量。根据生产计划进行的物料跟踪的方式只强调物料数量、物料去向，并不能很好的满足流水线装配生产过程中不断变化的线旁物料信息，从而导致没有计划的短途物料配送，从而增加了巨大的工作量和生产成本[1～3]。

针对混流装配车间的不同生产线，对物料配送需要不同的特点，本文提出了基于成套物料跟踪拉动物料配送的方法。根据物料齐套性算法与装配线生产计划以及装配工艺，可以获取不同工艺段在不同时间精度下的物料需求，能够对多条生产线中主要的大部件进行同时配送。

1 混流生产模式以及齐套性算法

1.1 混流生产模式

当一个在制品在工位上进行装配时，装配生产所需要的物料必须在生产开始前就已经准备好，并且可以被使用。随着生产的进行，装配线上所有工位都在进行装配，每个装配工位将其所需物料装配到在制品上，物料被装配之后随着在制品流向装配线的后续工位。因此以整个装配线为单位，可以把生产线工位物料看成一个成套的物料跟踪，物料在对应的工位流入装配线，并不断地流向装配线的下游，成套物料信息不断变化[4]。

与此同时，每个装配工位所需物料也必须不断得到补充。每个工位就是一个节点，节点的需求总和为总需求，流水装配线的装配过程则可以看作是一个由工位需求构成的装配物料流，装配过程由一个或者多个物料流构成，所有的物料流最终都汇合到装配主线上形成一个主物料流。

设混合流水装配线上有n个装配工位，从o1到on。现有m个产品要按照k1到km顺序线上生产，要生产完m个产品就应该需要m个节拍，当第一个节拍k1在线上生产，k1成为在制品，此时线上所有在制品同时往后移动一位，进入下一道工序装配中或者下一工序装配准备中，引起线旁o1处物料的减少，产生一个新的物料需求。由此，可以找出当产品i上线的时候在制品和工位之间的关系为（ki，o1），（ki-1，o2），…，（k1，on）。随着新在制品进入装配工位，该工位的物料需求会改变；同时，根据装配BOM在这个工位的构成不同，会导致所需物料需求的不同，这样，就需要知道各个工艺之间的联系和产品的BOM组成，即将工位需求按照装配工艺流程组织起来。

1.2 物料齐套算法描述

根据工位和线旁物料可以构造出齐套性算法各个矩阵量[5～7]：

工艺装配矩阵O为:

每一行都是一个简单BOM表[6]，是成比例的，即单个产品所需零件的额定数量。

混合流水线线旁物料矩阵m，此为现场生产过程不断变化的物料信息，以工位为单位

由于装配零部件大小不一，导致线旁物料不能和工艺装配矩阵O一样成比例。

根据装配BOM组成，按生产计划给装配车间准备的物料总数矩阵K：

装配车间剩余库存量矩阵Q。Q矩阵为初始的物料总矩阵K与混合流水线线旁物料矩阵M的差值。即

生产装配线在制品矩阵C：

其中，由于在制品在生产过程中需要放入盛具中即中转托盘中，因此，每条生产线中在制品数量m和装配工艺点个数大小不一。

由此组成的生产现场物料总矩阵W=[OM K Q]T以及对应的物料与工艺还有在制品矩阵即生产矩阵Z=[O M K Q C]T，该矩阵是一个动态的矩阵。随着生产的推进，除了矩阵O不会变化外，其它矩阵都会改变，同时生产线线旁物料库也会随着不断的变化，从而产生物料需求，进而诞生物料配送。该矩阵包含了生产现场物料的各种信息，即物料的品种、数量信息，以及去向信息，同时还有物料的需求信息。以工位为入手点，按照节拍的要求，能够计算出生产过程中各个工位点的物料需求[8]。

2 物料需求

计算生产装配线物料需求，根据需求进行物料配送，首先要了解在装配线刚开始生产的时候线旁物料成套数量，即求线旁物料矩阵M与工艺装配矩阵O的比P：

当生产开始以后，可以把要计算的时间段分为多个节拍，按照每个节拍来求物料需求，物料的总需求就是各个节拍物料需求之和。假设在一个时间段T=[t0，t1]内线上的在制品 C:C1，C2，…，Cn，在 t0之前的节拍k=1，装配线上的在制品行向量为C0=（C1(0)，C2(0)，…，Cn(0)），当有一个新的在制品上线的时候，即k=2时，此时线上在制品向量为 C1=（C1，C1(0)，C2(0)，…，Cn-1(0)），此时对应的准备消耗物料为 WC1=（（C1，O1），(C1(0)，O2），(C2(0)，O3），…，(Cn-1(0)，On）），同时也对应的工位与在制品关系向量。以此类推，可以求出在T时间段所需的物料总数WZ=∑WCij。在生产线上在制品被不同的工艺进行装配，即每一个节拍开始都会有一个在制品上线，新节拍开始也就表示着每条生产线的在制品行向量C都会增加1。从节拍1开始计算，对于0

应用该算法能求出任意两个节拍之间的物料需求，具体步骤如下：

（1）确定节拍开始之前生产线上在制品对应的序列向量WC。

（2）根据物料与工艺还有在制品矩阵Z=[O M K Q C]T，求得该两个节拍之间生产线上在制品生产过程的需求物料矩阵。

（3）求得物料总和∑WCij。

（4）根据工艺装配矩阵求出每个工位需要求的物料，以及需要配送的物料量。

3 实例计算

假设混流装配线装配工艺为6步,而且每个工艺点由一个安装操作员操作。

工艺装配矩阵 O1=[1，2，1，1，2，1]；

线旁物料 M1=[20，60，15，18，80，40]；

对应该流水线物料总库 K1=[202，403，210，205，410，203]；

装配车间剩余库存量Q1=K1-M1=[182，363，195，187，330，163]。

（1）在没有中转托盘的情况下，流水线在制品C1=[1，1，1，1，1，1]，求出此时物料需求 min[Pi]=min[20，30，15，18，40，40]=15，求出可以进行 15个节拍的装配，此时1

（2）在有中转托盘的情况下，设此时流水线在制品 C1=[1，4，2，5，3，1]。在不考虑每个工艺加工时间不同的情况下，由于每个工艺点操作员都是一个，所以不论在制品在每个工艺点上是多少，物料需求都可以按照没有中转托盘的情况去求得。

4 结束语

根据混合流水线生产特点，以装配工位物料需求与在制品结合求得工位物料需求，再以线旁物料库存为依据，能够求出不同时间段的物料需求，并可以得出在不同时间精度下，不同装配工位点是否需要配送，以及需要配送的数量信息，达到对线旁物料进行有计划的配送及补给。

[1]刘建国，孙宝文.基于单元需求的轮流装配物料计划[J].企业战略，2011，（4）:15-16.

[2]何 霆，朱天明，徐汉川.支持物料追踪的物流管理模型[J].计算机应用研究，2009，26(11):4197-4201.

[3]齐德新，刘永贤，刘桂玲.面向制造系统的多级物流配送模型及算法[J].辽宁工程技术大学学报，2009，(3):453-455.

[4]蒋 丽，丁 斌，臧晓宁.以工位为中心的生产物流配送优化[J].计算机集成制造系统，2009，（11）:2153-2159.

[5]尚文利，史海波.基于RFID的混流装配汽车生产线物料动态配送研究[J].机械设计与制造，2007，（2）:157-159.

[6]黎小平，宁宣熙.基于架次管理的装配过程零件动态配套性算法[J].计算机集成制造系统，1999，5(4):66-71.

[7]王福吉，贾振元，王林平，等.装配齐套性查询系统的设计与开发[J].现代制造工程，2007，(11):82-83.

[8]曹振新，朱云龙.混流轿车总装配线上物料配送的研究与实践[J].计算机集成制造系统，2006，(2):285-291.

Kitting of Material Delivery in Mixed Model Assembly Line Application

XIZhi-ming，XUE Dong-juan，GAO Juan，DENG Li-ming
（School of Mechanical and Power Engineering，Dalian Ocean University，Dalian Liaoning 110623，China）

Discontinuous problem of production plan in assembly process which was caused by the delayed material delivery was studied in this paper,and the material kitting algorithm of mixed-model assembly line was constructed after mixed assembly production mode being analyzed.Material consumption of each process points in mixed flow assembly line was determined in advance based on the material kitting algorithm and thereby pulling the material distribution.At last,an example was used to verify the feasibility and practicability of the method.

mixed flow assembly process；kitting；material delivery

F252

B

1672-545X（2013）01-0105-03

2012-10-10

国家科技支撑计划项目“大连市装备制造业信息化关键技术研发及综合集成应用示范”（2013BAF02B03）；辽宁省教育厅项目“船舶总组与搭载制造过程监控与管理方法研究”（X100604）

希志明（1986—），男，硕士研究生，主要从事企业生产信息化管理；通讯作者：薛冬娟（1970—），女，教授，博士，主要研究方向为企业信息化管理、工业工程。