SPS配送模式在挖掘机装配线上的应用与分析

2021-07-28李志颖张朝阳

机械管理开发 2021年6期

丁贺，李志颖，张朝阳

（徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏徐州 221004）

引言

为了应对不断变化的市场需求，挖掘机制造企业对车间装配线提出了更高的要求，需要在装配线上引进效率更高的物料配送系统，以满足快速化、柔性化的生产需要。而SPS配送模式则是为了适应柔性化、数字化要求更高的生产制造所提出的新型物料配送方式。

SPS（Set Parts Supply）是日本丰田公司为了更好地适应JIT生产方式所推行的一种新的零部件配送模式，是满足质量和柔性需求的系统[1-2]。该种配送模式可以适用于多种车型的共线生产，有效地降低了工位器具的品种，同时也可以降低线边工人的劳动作业强度，提高生产效率。其主要思想是将零部件按照车型信息进行成套拣选，在指定的时间按照生产作业顺序，通过专用SPS配送装置将零部件配送到指定的作业工位，作业人员只需移动很短的距离或者简单的转身就能拿取到所需的物料[3-4]。随着精益物流思想的深入，国内一些汽车制造企业在物料配送环节对SPS配送模式进行了不同程度的推行，部分企业还通过引入现代化的物流设备和信息管理技术的方式，实现更高效的物料配送[5]。

W公司此前厂内物流采用批量上线的供货模式，但是随着客户个性化需求的增加，装配线所生产的产品种类、各种相应配置也随之增加，致使线边物料种类及数量繁多，各种物料器具占据面积过大，员工在作业时需要往返于线边拿取物料，作业效率低下，而且容易导致磕碰、出错等问题。传统的物料配送模式显然已经不能满足生产的需要，引入新的物料配送模式来适应不断变化的市场需求势在必行。

本文以W公司的挖掘机上车装配线为研究对象，详细介绍该企业对于SPS配送模式的实际应用，以期为我国挖掘机制造企业优化零部件配送模式提供借鉴与参考。

1 SPS随行线AGV

1.1 AGV概述

AGV（Automated Guided Vehicle）即自动导引运输车，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，按用途和结构可分为潜入式AGV、牵引型AGV和承载型AGV。

在生产车间引入AGV可获得以下优势：可按照设定路线自动行驶，适用于长距离、重复性的物料配送，减少人力投入，节约人力成本；可减少人工配送疲劳，行驶路径固定，运行过程安全可控；能实现柔性运输、使用灵活，可改善现场物流管理，满足精益化生产需求；可与工厂WMS、MES系统对接，衔接各生产工艺，具备可追溯性，满足工业自动化的生产要求。

1.2 AGV实际应用

W公司上车装配线所使用的SPS随行AGV为潜入式AGV，如图1所示。

图1 SPS随行AGV

该潜入式随行AGV具体参数如下页表1所示。

表1 随行AGV规格参数

SPS随行线AGV配送流程如下：

1）叫料传感器检测到SPS随行线上线工位空闲；

2）叫料系统向调度系统发送配送请求；

3）调度系统安排相应处于准备状态的AGV进行配送；

4）AGV将SPS物料车配送至SPS随行线上料工位，并使物料车与线体对接；

5）AGV与物料车断开连接，后退并返回至SPS物料分拣区；

6）调度系统判断待配送区域是否有空闲，如果空闲，则AGV进入待配送区，否则在配送区前一个工位等待，直到配送区空闲时再进入；

7）AGV进入待配送区后，通过检测开关检测其上方是否有物料车，如果有，则自动与物料车对接，并通知调度系统，物料车准备完毕，可以安排配送任务；否则AGV处于等待物料状态，不能执行配送任务。

待料车随行至最后一个工位，即该料车上所有物料使用完毕，进入下线区，对应的AGV将空料车运转至物料分拣区的流程如下：

1）叫料传感器检测到SPS随行线下线工位有物料车；

2）叫料系统向调度系统发送空车转运请求；

3）调度系统安排对应AGV执行转运任务；

4）AGV进入物料小车下线区，自动检测料车，并与料车进行对接；

5）AGV将空料车转运至物料分拣区，并与物料车断开连接；

6）AGV等待下次转运任务。

该SPS系统中AGV配送线路图如图2所示。

图2 AGV配送路线

2 DPS数字化拣选系统

DPS（Digital Picking System）数字化拣选系统，是指从货位拣选商品或零部件时，可以辅助拣货作业即快速又准确的完成，商品拣选的位置及数量都会通过亮灯显示。

2.1 DPS系统配置

W公司在生产现场所使用的DPS数字化拣选系统主要设备有控制PC机、控制器、扫描枪、电子标签等，具体配置明细如表2所示。

表2 DPS配置明细

在具体应用过程中拣货作业人员用扫描枪扫描订单上的条形码，紧接着扫描对应料车编号的条形码，实现分拣任务订单与料车绑定。扫描完成后分拣区需进行拣货的库位电子标签即刻亮起，拣货人员在点亮的电子标签处的库位依据显示的数字摘取对应数量的物料，取完后拍下按钮，熄灭电子标签，表示此库位完成拣料，直至所有物料拣货完毕，此时完成音乐器响起音乐，字幕显示屏显示“End”且按键变成绿色，然后用手按绿色按键，如图3所示，此次拣货任务完成，最后将装满物料的料车送至SPS随行AGV处，等待装配线叫料。

图3 拣货完成字幕显示图

2.2 DPS拣货流程

W公司上车装配线SPS系统中的物料拣选，借助DPS数字化拣选系统进行拣货作业。其拣货流程为接力式拣货，首先WMS（仓储管理系统）按照装配线的需求打印配货单，并下发给电子标签控制软件；接着电子标签控制软件通过数据接口接受WMS系统传递的拣货任务与拣货状态；随后拣货人员在起始端扫描员工号并扫描订单，放入相应拣货台车内；若第一个区段有拣货任务，有拣货任务的标签点亮，拣货人员依据标签提示拣货；若第一个区段没有拣货任务，下一区段有拣货任务，当前区段音乐完成器响起，拣货人员拍灭音乐完成器，拣货台车前往下一区段，有拣货任务的标签点亮，直至所有拣货任务完成。在推行过程中可根据现场拣货量的情况，安排拣货人员负责对应的区段，其拣货人员作业流程图如图4所示。

图4 拣货作业流程图

2.3 物料小车设计

物料分拣人员需要将拣选的物料按照要求有序的放置在物料小车上，该物料小车是物料从分拣区运输到生产线的工具。进行物料小车设计时不仅需要考虑零部件尺寸、重量、整车的稳定性以及柔性等因素，还需要方便作业人员取放。料车结构包含底座、主体框架、脚轮、附属机构，底座长宽与料车尺寸一致，料车底座宽度和高度需预留AGV潜入空间，SPS物料小车最终设计样式如图5所示，满足该装配线所有车型物料放置需求。在进行拣选作业时，需按照物料配盘卡的位置要求将物料摆放至相应的格子里，等待装配线叫料。