提高裝配效率的物流設計

高裝配線的柔性，保證裝配生產效率，正在成為汽車裝配生產研究的重要課題。在當福特引入汽車裝配流水線的概念時，汽車生產就將大量生產、規模經濟作為提高裝配生產線效率、降低生產成本的重要措施。隨著汽車市場競爭的加劇，市場需求的多樣化及人們對汽車個性化的追求，汽車生產商不得不縮短產品的更換周期，增加產品種類，單品種大規模的生產方式已經不能滿足人們日益多變的生活需求。此時，提高裝配線的柔性，保證裝配生產效率，成為汽車裝配生產研究的重要課題。分析汽車總裝生產車間，我們會發現，汽車裝配生產的一個共同特點是：裝配生產線是所有汽車零部件[wiki]物流[/wiki]的終點，成千上萬個零部件在這裡裝配成一個整車，被運送出廠，完成整車生產過程。所以，汽車裝配生產的特點之一，就是各種物料、零部件在總裝車間內的流動，這成為制約裝配生產效率的因素之一。總裝車間物料流動的特點：1. 品種多，每種零件根據裝配時間、地點的不同而需要分批分次運送到相應的工位。汽車整車由成千上萬個零部件組成，即使是一些重要的總成，如：發動機總成、變速器總成，也是由上千個零件組成的。這些零部件由於它們在汽車上所起的作用及位置不同，使得其零件結構形狀均不相同。同時，又由於在裝配生產線上的所使用工位不同，造成了在物料[wiki]運輸[/wiki]時不能簡單地合併、堆垛。因此每種零件要根據裝配的需要而多次運送到相應的工位。裝配流水生產的特點決定了在裝配生產工位旁的存放面積不大，不可能大量、長時間地堆放所需裝配的零部件。一般來說，需要按生產節拍，將所裝配的零部件分期分批地多次運送到相應的位置。2. 零件的取送貨地點多，物料運送頻繁。汽車裝配生產車間物料運輸的取送順序一般是：[wiki]倉庫[/wiki]→裝配工位，分裝配工位→總裝配工位。由於裝配工位位置的分散，造成了物料運輸的複雜。在單品種大量生產情況下，總裝車間的物流情況原本就複雜，當產品種類增多，產品更換周期縮短，多品種共線混流生產之後，物料[wiki]配送[/wiki]的複雜性就更突出了。因為多品種的產品不僅要求配送及時，還要求配送準確。對於1min左右裝配節拍的大量生產來說，一件物料的延誤或錯誤可能造成整線生產的停止。因此提高總裝車間內的物料運輸效率是提高裝配生產效率，保證柔性生產順利進行的重要因素之一。本文從總裝車間新工廠建設角度探討平面布置形式以及外協件配送方式對汽車裝配生產效率及柔性裝配生產的影響。在總裝車間新工廠建設之初應該從物流生產的特點出發，對車間的總體物流做一個統籌規劃。在新工廠的平面布置時，應該從縮短物流距離及減少物流迂迴角度考慮。在綜合分析了轎車裝配生產特點之後，天津某工廠總裝車間設計採用了一種新型的布置形式，T形布置（見圖1 ）。圖1T形布置總裝車間示意圖 轎車裝配生產一般由三段生產線組成：內飾裝配線、底盤裝配線及最終裝配線。在這三段裝配生產線中，內飾裝配線主要完成發動機罩、減振器、天窗、摘車門、空調、頂棚、制動踏板及儀錶板的安裝等工作；底盤裝配線主要完成制動管路、油箱、發動機變速器總成、前懸總成、後懸總成和排氣管的安裝等工作；最終裝配線主要完成擋泥板、前後保險杠、車門等安裝以及各種油液品的加註，整車下線前的檢查等工作。由上述分析我們可以看出，轎車裝配生產的大部分零部件的裝配工作地點在內飾裝配線和底盤裝配線上，最終裝配線只完成少部分大件總成裝配、油液品加註及整車下線前的調整檢查工作。因此物流系統設計的重點應該是滿足內飾裝配線及底盤裝配線的物流距離最短。總裝車間的T形布置恰恰滿足了這種要求。圖1中內飾裝配線與底盤裝配線採用垂直布置的形式，最終裝配線與內飾裝配線在一條線上，也與底盤裝配線垂直布置。這樣布置的結果使得在內飾裝配線的側面、底盤裝配線的側面和最終裝配線的側面均留出比較大的空間，作為外協件配套區和大總成生產區。位於內飾裝配線及底盤裝配線左下方的外協件配套區，呈矩形。矩形上側及右側的兩個邊分別為內飾裝配線和底盤裝配線，成為外協件配套區的出口。外協件擺放的原則是按零部件準備送達的工位就近堆放，根據生產需要送貨，達到送件最短的距離的目的。矩形的左側邊為外協件送貨口，一條長長的外牆確保了外協件有足夠多的入口進入外協件配套區，從而達到物料通暢的目的。在T形布置總裝車間的右下方，為樹脂車間。樹脂車間主要承擔保險杠、擋泥板和儀錶板骨架的射出成型、儀錶板發泡、表皮加工、發泡成型等工作。保險杠、擋泥板成型後直接送到裝配工位，儀錶板骨架送到儀錶板分裝線分裝後送到總裝線的相應裝配工位。從而保證了物流最短，存放最少，平準化送貨。可以說，T形布置是綜合考慮生產物流距離的典型設計之一。T形布置是一種通過縮短物流運輸距離，減少物流時間，保證裝配生產線效率的典型布置。但T形布置也受到許多外界因素的影響。如T形布置占廠區面積比較大，要求廠區的地形為近似正方形、地質地形條件在該正方形面積內坡度變化不大，以滿足T形布置的要求。同時如果要求外協件廠直送工位，外協件廠廠址應該在距離主機廠一定範圍內，不宜過遠等。由於種種條件的限制，並不是所有的新總裝車間都適合做T形布置。在該工廠二期建設中根據當時實際廠區情況，總裝車間採用了S形布置的型式，見圖2。S形布置不同於T形布置，內飾裝配線、底盤裝配線和最終裝配線基本呈平行布置，這樣很難將外協件配送區布置在裝配線的側面。因此，在建設初期工廠設計就必須通過合理布置配送區，設計合理的物流配送體系，來解決由於送件物流距離加長可能影響裝配生產線效率的問題。我們知道：由於整車裝配生產所需的零部件種類繁多，形狀各異，來源不同，所送工位也不同，使得裝配生產線的生產效率直接受到零部件到位的及時和準確程度的影響。而在轎車裝配生產中，整車裝配線上的零部件及其總成來源主要是三個方向：一是塗裝車間，二是總裝車間內的總成分裝線及分裝工作地，三是外協件存放區。轎車裝配中最大的零件車身總成來自於塗裝車間，車身總成一般是通過懸鏈或滑撬等機械化輸送系統送至總裝車間總裝配線的第一工位。車身總成運送的及時和準確是由機械化輸送系統來保證的。提高裝配生產效率及保證裝配生產的柔性是由設備完成的。為了便於運輸或採購的原因，總裝車間在總裝配線以外有一些總成件需要分裝後送到總裝線上裝配。而模塊化生產的理念也強調將總裝配線上的工作量盡量移到總裝配線以外完成，以最大限度地減少由於意外事件造成的對總裝配線生產效率的影響。總裝車間較大的總成件分裝有：動力總成裝配、儀錶板總成裝配、車門總成裝配及車輪總成裝配等。這些總成件分裝裝配工作量較大，可以形成分裝線，在總裝車間內佔有較大的裝配工作地。這些總成件送到總裝線的形式方法有所不同。一般來說，動力總成裝配線（有的工廠是底盤模塊裝配線）採用與總裝生產線同步生產方式，動力總成裝配線的下線工位與總裝生產線的動力總成上線工位是一個工位，不需要物流輸送，裝配生產效率是由生產管理系統保證的。儀錶板總成裝配，採取的是與總裝生產線均衡生產方式。分裝下線工位一般不是總裝生產線該總成上線的工位，而是根據裝配生產車間平面布置。有的需要由車間內物流車送至總裝線上線工位旁，有的是下線的位置就在總裝線上線工位旁，可直接由人工或機械手送到總裝線上的裝配工位。車門總成裝配，由於拆、裝車門工位分別在內飾裝配線和最終裝配線上，因此一般車門總成裝配線或布置在內飾裝配線附近的位置、或布置在最終裝配線附近的位置。這樣造成了車門總成分裝線上的車門總成或者是上件位置、或者是下件位置距離總裝線上的裝配工位較遠；又由於車門總成分裝工時比車身總成裝配工時短，為了保證車門總成與車身總成裝配的一一對應的關係，車門總成在輸送過程中會有大量貯存。因此，車門總成一般是採用輸送鏈的形式運送到裝配工位的。這樣既能解決長距離輸送問題，又能通過空中貯存而減少侵佔地面生產面積的問題。由於消防要求的原因，現在許多新建廠的車輪存放及分裝在另外一個廠房內。車輪總成完成分裝後由廠區物流車或機械化輸送鏈直接送到總裝生產線的裝配工位旁。還有一些小總成分裝，工序少，佔地面積小，如玻璃塗膠分裝、踏板總成分裝及轉向柱總成分裝等，這部分分裝一般盡量安排在總裝生產線旁。最後，在總裝車間運送量最大、運送品種最多的是外協件，每輛整車上的外協件數量數以千計。而隨著人們個性化、多品種生產的要求日益增多，許多差異化的內容都是在總裝生產線上體現的，這就要求不同車型的外協件配送與總裝生產線上的相應整車裝配實現一對一的同步。為了使得為數眾多，品種紛繁複雜的外協件能夠井然有序地送到正確的裝配工位，合理組織物流配送成為保證裝配生產效率的因素之一。因此，在S形布置中總裝車間考慮採用了大面積的外協件配送庫，外協件配送經過三個區域完成由外協件入廠到生產線裝配工位的過程（見圖2）。圖2S形布置總裝車間平面布置圖 圖2為S形布置中，總裝車間平面圖，圖中粗線框區域為外協件配送區。從圖中可以看到外協件配送區的面積基本與總裝配生產區的面積相當。在外協件配送區分三部分，Ⅰ區為廠外的物流車卸貨區；Ⅱ區為配套區；Ⅲ區為成套零件配送區。在Ⅰ區中，外協件拆箱，由車間內部物流拖車送到Ⅱ區。在Ⅱ區中，外協件按24份堆放，然後由車間叉車送到Ⅲ區。在Ⅲ區中，小件外協件如超市的貨物一般，被按車型、品種分類堆放在料架上；大件外協件也是按車型、品種被堆放在指定的區域內。日本豐田稱該區域為SPS區，即成套零件配送區。在該區域內送貨的叉車和取件的拖車穿行在物料架之間，但它們分別在不同的通道上通行，互不交叉。取件拖車根據生產看板及生產計劃，按各工位所需每車量份數到各料架或堆放區取貨，然後成套地送到相應的工位上去。而廣州豐田則是將所取的成套零件送到待裝新車的物料架上，據稱，該物料架是與待裝新車同步運行的。外協件經過三級分揀，有條不紊地將正確的外協件，在正確的時間內，送到正確的生產工位從而保證裝配生產線的生產效率。裝配生產線的工人只需將物料架上的零件全部裝到整車上就可以，不需要辨別零件，減少了工人取件判斷所需的時間，從而提高了裝配生產的效率。而當零件全部裝配結束，工作就完成了，減少了由於漏裝造成的質量問題。通過以上兩個典型的平面布置，我們可以看出，保證總裝車間的物流配送準確及時，以提高汽車裝配生產的高效率，並不是單純地強調物流距離的遠近。T形布置從外協件配送物流距離最近角度考慮方案； 而S形布置則是從能夠使生產組織系統、物流配送系統有機地、協調地運作角度考慮方案。事實上，新工廠建設是一個系統工程，任何一個方案的優劣都不是一成不變的，而是應該在當時當地的條件下綜合評價。在新廠建設過程中，通過不斷優化車間的平面布置以及配送區的區域劃分，充分考慮到物流生產在裝配生產效率方面的重要作用，保證新建廠的生產布局合理，生產組織順暢。汽車裝配生產是屬於勞動密集型、物料集中型的生產，零部件運輸量大，品種繁多，因此提高汽車裝配生產的效率不僅僅要採用高效的設備和工藝方法，準確、順暢、便捷的物流系統和滿足該系統要求的車間布置尤為重要。在工廠建成後的實際生產過程中，有效組織物流配送，優化物料運輸的生產管理系統，從而達到提高物料運輸效率的目的，則是物流現生產管理所需要解決的問題。事實上，影響汽車裝配生產效率的因素很多，設備能力、生產人員的素質、裝配生產的管理水平、物流運輸系統的協調一致、生產計劃的細緻到位、信息傳送的及時準確……汽車裝配生產效率往往是這些因素綜合起作用的結果。因此，提高汽車裝配生產效率、提高柔性化裝配生產，並不是其中某一個因素達到最佳效果，汽車裝配生產效率就提高了。一個新廠建設，受到多種內部、外部因素的相互影響，如何布置裝配線，各區域的大小及位置並無絕對的模式，而是應該綜合考慮各種因素，因時因地因廠的不同，採用不同的解決方案。
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