优化输送控制系统减少停线损失研究实例

吴秉君　郭维夏

摘 要：输送系统中的缓存区具有缓冲功能，是影响非正常停线的重要因素，因此，研究缓存区如何产生非正常停线，对改进参数设定，优化策略，提高效率十分关键，本文以实例介绍总装车间缓存区缓冲能力、输送系统策略和生产工间餐作息规定与非正常停线的关系，以了解停线的原理并改进。

关键词：总装；输送；缓存区；停线

1 引言

对于整车工厂总装车间而言，生产流水线车辆输送控制系统是保证工厂产能的重要设备，为了提高产出会尽力提高生产效率。在总装通常用走线率来衡量生产效率，走线率是指生产线正常运行时间占理论工作总时间的比值。因此，为保证生产效率，需尽可能减少非正常停线。

总装生产流水线一般由内饰、底盘、最终线、部分零件总成的分装等工艺线，以及不同工艺线间的缓存区组成。工艺线根据线体长短和节拍等因素，还可细分，例如，内饰一和内饰二，其他线亦同此理。在只考虑上下游空位或者满位的情形，观察各工艺线，会发现对于某一工艺线来说，例如底盘一，当上游缺少车辆进入，即该线的上游缓存区空位无车辆，或下游车辆堵满，即下游缓存区满位车位填满车辆时，该线就会停线。因此，观察各个工艺线的缓存区车辆数量，是否出现空位或者满位，以及缓存区输送控制策略如何影响生产流水線的停线变化显得十分重要。

接下来，通过观察分析上汽通用五菱汽车股份有限公司宝骏基地总装车间的某一段时间内停线影响因素，并剔除质量、物料等方面的非输送系统因素，观察缓存区的情况，并结合暗灯数据，进一步量化分析，来理解车辆输送控制系统如何影响停线。

2 实例研究分析

研究期间，该车间的大致情形是，生产流水线A线由于输送控制系统设定未最优化，导致出现非正常的经常性停线，致使生产效率没有最大化，走线率经常低于预定目标90%，在87%上下波动，停线率常高于10%，对于理想目标95%，有很大改善空间。因此，为降低停线率，优化输送控制系统，改善缓存区作用，十分重要。

2.1 现状调查

总装车间A线的平面示意图，见图1。

车辆进入总装从内饰一上线到终线二下线，这一车辆输送线通常称为流水线主线，不同工艺线间由缓存区一至缓存区五连接起来，本文主要考察主线输送控制系统的问题，零部件总成的分装线，如门线，原理和主线上的工艺线是类似的，故不对分装线做详细分析。

实际观察和记录数据表明，非正常停线主要发生在每班次的工间餐前后，包括白班和夜班，夜班与白班发生机理是相同的，因此，只需要分析清楚白班的，夜班同理。一段时间观察分析后，我们清楚了A线输送控制系统的问题，流水线频繁短暂的停线主要原因是输送机械系统的迟钝和输送系统的人为不恰当控制，下面分几部分进行说明。

2.1.1 缓存区的车辆缓存能力不足和最大缓存量的设定不合理

观察午饭前后，发现由于工艺线间缓存区缓存能力不足，即缓存区缓存车辆数量不足以及不合理的缓存量设定，经常导致上游工艺线没到规定停线时间就提前数分钟停线。

情形一：根据作息时间安排，底盘一午饭时间开始于11：40，内饰一则是11：50，工艺线的停线应准时停线，可事实上这两个工艺线提前了，例如，某天午饭前底盘一于11：37提前停线，内饰一与11：47提前停线，类似的记录还有很多。

图2为A线停线原理，本节介绍缓存区能力不足引发上游工艺线停线机理，而缓存区如何引起下游工艺线停线机理将在下文2.1.2中说明。其中，底盘一和内饰一紫色条形框对应缓存区三和缓存区一，由于这两个缓存区缓存能力不足，设定车位仅能容纳2-3辆车，缓存区空闲车位不足以维持上游工段走线超过5分钟的停线间隔。

情形二：从内饰二到底盘一的缓存区二：当该缓存区显示满位达到满位报警上限值的时（暗灯看板显示满位），实际缓存区二仍有空闲车位，从物理上还能再存储3辆车，可是因该缓存区不合理的最大缓存量，上限偏低，出现“假满位”，使得内饰二、内饰一出现停线，导致同时发生的还有内饰一到内饰二的缓存区也存在空闲车位。

2.1.2 缓存区机械传输速度不足及输送启停间隔过大，导致车辆输送延迟

观察发现，缓存区四和三的输送速度和输送启停间隔是导致下游工艺线最终线一和底盘二线空位停线的主要原因，见图2中右边的底盘二紫色方框的恒定停线分析。

缓存区四：从底盘二到终线一的缓存区四车辆输送慢，传输时间过长。分析如下：若该缓存区无车辆，处于空位状态，一辆车从底盘二线尾到终线一线头的耗时4.6分钟。而当缓存区四存满车辆，处于满位状态，在最终线一与底盘二同时启动后，缓存区最后一辆车在94s后可以运行。在底盘二不停线情况下，底盘二首辆车到达缓存区并运行的最大时间为86秒（等待83s方可启动，3s为触发等待时间），见图3。

缓存区三：从底盘一到底盘二的缓存区车辆少，且车辆运转需要很长时间，每个班次停线重复发生，见图4和图5所示。

在午饭前底盘二满位后（看板显示满位），可是实际上，底盘一停线时缓存区少一辆车，有一个空闲车位，导致底盘二在午饭后停线。缓存区一同理，见表1。

2.1.3 作息时间安排与输送系统能力不匹配

白班午餐时间安排是：最终线一和二同时停线吃饭，上游工艺线依次间隔5分钟停线吃饭，每个工艺线的停线时间总长都是30分钟。根据2.1.1和2.1.2可知，缓存区二和缓存区四的缓存能力是足够的，但是缓存区一和缓存区三，长度短缓存能力不足，无法维持上游工段在停线间隔时间段内持续走线，所以该作息规定未最优化。最终线一和二同时启停，因此不需要考虑缓存区五的数量问题。

2.1.4 管理人员对作息时间输送系统的启停标准认识不统一，执行不到位

由2.1.3可知，各工艺线的午餐停线时间为30分钟，可是，实际暗灯数据表明，多个工艺线存在超出30分钟仍未开线，超时几十秒到几百秒不等，造成多余停线。故，未严格执行规定时间启停流水线也是原因。

2.2 改进措施

2.2.1 调整输送系统缓存区输送策略和间隔时长

主要措施：①缩短缓存区里前后两台车之间的启停间隔时间；②加快缓存区的传输速度。详见下方。

缓存区四：①调整底盘二至最终线一的吊具移动速度（吊具行走由12秒减少到5秒）；②将该缓存区吊具之间的等待时间间隔由3秒调整为2秒，将缓存区到最终线一转角处等待时间由16秒调整为13秒；③将该缓存区到终线的转接点等待时间由20秒调整为13秒。合计将节约18秒，满足底盘二与最终线一同步启动的条件，参见图3。

缓存区三：由于输送链的速度无法提高，因此要解决缓存区三的问题，就要增加缓存区的车辆位数，在缓存区三新增电机变频器，实现将缓存区车位数由1升到2，将底盘一最后一台车前移一个工位（缓存区满位，底盘二可以继续生产一台车），见图6。

缓存区二：调整内饰二至底盘一的缓冲速度，增大满位上限值，即缓存量增加3辆。

2.2.2 调整午饭时间

工艺线间合理的停线间隔应该根据各工艺线正常走线时的缓存区最大缓存量确定，避免因为缓存区满位导致上游工艺线发生停线，每个工艺线停线去吃午饭的时间间隔应小于缓冲区的实际车位消耗时间。因此，将5分钟停线间隔改为底盘一与底盘二相同，内饰一和内饰二相同，见下表2。

2.2.3 规范作息间隔时间

最终线、底盘二、内饰二按规定时间停线午餐，底盘一和内饰一按照下游缓存区满位停线吃饭（除特殊的情况外），严格执行30分钟开线，培训管理人员并跟踪考核。

2.3 改进效果

2.3.1 缩短缓存区启停间隔，单班节约累计18秒，根据该公司的《节约效益换算标准》文件计算，節约效益约11万元。

2.3.2 调整缓存区机械速度，增加电机变频器，缓存区二由11增加至14，缓存区三由5增加至7，缓存区四由8增加至9，缓存区总缓存量提高25%。

2.3.3 规范启停时间，并严格执行，有效控制超出的停机时间损失，一个月后，结果数据表明，午餐停机超时降低90%以上，基本达到预定目标。

3 结语

通过调查分析得出，影响生产流水线停线，车辆输送控制系统方面的因素主要是缓存区设定不合理、传输迟缓、作息安排与输送能力不匹配。针对性改进后，输送系统导致的停线得到有效的减少，走线率稳定在90%以上，并不断接近95%的目标，对于提高产能是明显的。本次实例表明，生产流水线的生产效率，即走线率，与输送控制系统是否合理设定有密切关系，为提高产出，就需要更精益的输送系统和管理标准，需要持续不断的研究并改进。

本次研究中的总装车辆输送控制系统，与国内其他主机厂的输送系统有许多共用共通的部分，原理都是类似的，因此研究的结论可以推广作为参考经验，如果制造系统各环节全面实行最优化的机运输出，带来的改善效果将更加显著。

参考文献：

[1]上汽通用五菱汽车股份有限公司·宝骏基地整车工厂·总装车间内部数据和资料.