空调总装过程中物料齐套配送方法的研究*

薛冬娟，潘 颖，慕光宇，潘澜澜

(大连海洋大学 机械与动力工程学院，辽宁 大连 110623)

空调总装过程中物料齐套配送方法的研究*

薛冬娟，潘 颖，慕光宇，潘澜澜

(大连海洋大学 机械与动力工程学院，辽宁 大连 110623)

针对家电行业总装过程中对物料供应的及时性和齐套性要求较高，以某窗机空调总装车间流水线为例，在详细介绍了空调总装车间生产特点基础上，以装配过程中的工位线旁物料齐套分析范围约束着手，针对混流装配车间的不同生产线及对物料配送需要不同的特点，提出了基于成套物料拉动物料配送的方法，建立了面向空调总装混流流水线的工位物料齐套算法。并通过实例验证了该算法的及时性和有效性。

混流装配；物料齐套；物料配送

0 引言

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[1-3]。我国家电行业与国民经济密切相关。然而家电装配产业多以单一流水线形式存在，基于家电装备过程中大批量、多组件、流水装配的特点，为了节约生产成本，在引入流水线后，往往是根据固有的生产节拍与装配顺序进行生产，以期能够在短时间内对家电产品完成从定制、工艺设计、装配、组装测试、合格包装出厂。由家电生产的模式决定其对物料供应的及时性以及配套性有严格要求，必须要及时准确的掌握装配过程中物料的需求信息，实现准确配送[4-5]。本文以家电行业中窗机空调总装生产为例，结合窗机空调装配特点，以齐套概念为出发点，实现关键工位进行物料与工位间的装配过程齐套计算；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，帮助车间全面、准确和及时了解装配过程信息。

1 窗机总装物料齐套算法描述

1.1 窗机总装生产模式

空调装配产业多以单一流水线形式存在，其生产特点为大批量，多品种、装配式，在大批量装配生产过程中，为了节约成本，成品装配按照流水线装配，其生产节拍与工艺装配路线基本都是固定的，因此工艺变动少，产品能在较短时间内完成装配、整机测试，然后包装、合格出厂。因此，在企业车间生产计划安排方面，相对简单，由于批量大，所以对装配工位物料的供应的及时性、配套性要求严格。而且空调装备产品由多个零部件组成，且许多部件是由零件、子装配件/部件组装完成，因此装配生产在空调产品的整个生产过程中占有重要的地位。

以大连某空调制造企业的HWF05XCK型号(新冷媒单冷型机械式窗式空调器)窗机空调装配为例，其装配线分成4个装配区域：前装班，组装班，测试班，后装班。其中前装班主要是安装压缩机、电机组、冷凝器和蒸发器组等空调主体部件。组装班是安装空调电器箱体以及整体埋线和注气。测试班是对空调机体进行测试其中包括安全测试、运转测试，以及漏检。后装班是对空调进行安装罩壳，安装面罩，然后进行终检、打包下线。

1.2 基本假设

假设：某时刻该HWF05XCK型号窗机空调装配线上共有n台产品在线装配，整个空调装配线共有L个工位，对某系列产品(某型号窗机空调的变型或者型号可以不完全相同)，其装配共涉及到m种零件，不同型号窗机空调所用到的零件不完全相同。窗机空调装配生产线模型如图1所示，根据图中空调装配生产模式来建立模型。

图1 HWF05XCK型窗机空调装配线

对算法中需要用到的各种行列式符号即代表的内容描述如下：

其中i= 1，2，…，n；j= 1，2，…，m。

1.3 算法描述

根据上述设定，在某一时刻，对在装空调而言：

(1) 零件额定需求矩阵：

(2) 为准备装配的窗机已分配零件矩阵：

(3) 窗机装配前已分配到装配工位的物料矩阵：

(4) 窗机装配车间中转库存计算矩阵(领到车间总物料)：

(5) 窗机总装车间库存余量状态矩阵：

(6) 窗机总装装配线在制品数量状态矩阵：

(7) 实际生产窗机数量状态矩阵：

(8) 窗机装配线工位的缺件矩阵为：

某时刻空调装配线上工位的缺件计算公式可表示为：

窗机空调装配线动态齐套的含义是针对所有上线装配的空调而言的，因此在计算各在制品的齐套数据时，必须对整个装配过程进行全盘考虑，尤其是重点要考虑工位与工位之间停留的等待装配的在制品(在制品管理)，齐套性的计算顺序应由空调上线装配的先后顺序进行决定[6-8]。和加工制造车间任务不同的是，尽管在装配过程中，有临时紧急任务插入进来，但对于空调流水线装配来说，一般都会在该水流线上空调装配完或者可以等待的工位进行在制品离线才开始进行紧急任务的装配，考虑到流水线装配能稳定顺利进行，在此不考虑紧急加入任务，所以一旦其窗机主体或关键部件进入第一号台位(或称其为上线)，可以以在制品形式停留等待。因此，齐套性的计算按照如下原则进行：

① 先上线装配的空调优先于后上线的空调进行齐套性计算(不考虑紧急插入任务)；

② 物料在车间工位分配时先消耗的零件优先被配送，外形很小且通用的的零部件可以采用少批次大量配送，如螺母。

此外，由于窗机装配过程中齐套计算中还涉及车间中转库存余量状态、工位线旁库存余量和时间区间段内的零件预消耗数量(根据在制品线上数量得出)，而工位线旁库存余量状态和预消耗数量状态是随着在装空调齐套性计算过程而动态变化的(在此不考虑车间中转库存余量，因为本文是在车间领料充足的情况下进行的研究)[9-10]。每进行一台在装空调的齐套计算，线旁库存余量都要按照装配BOM比例相应的减少一些。此时的线旁库存余量应该是：

(1)

根据以上论述，在装窗机零件齐套计算的先后次序如下:

假设n个产品上线顺序为：1，2，3，…，n：

第1号进入装配线装配的空调零件缺件数量：R(1)=C(1)-N(1)+D(0)；

第2号进入装配线装配的空调零件缺件数量：R(2)=C(2)-N(2)+D(1)；

……

第n号进入装配线装配的空调零件缺件数量：R(n)=C(n)-N(n)+D(n-1)；

由此可得：

第i号进入装配线装配的窗机第j种零件缺件数量为：

(2)

(10) 求第i号进入装配线装配的窗机短缺零件品种数Qi，缺件数量为QQi:

第i号产品的短缺零件品种数

(3)

(11) 求工位线旁库存余量矩阵D(i)和车间中转库存余量状态矩阵SS(i)

表1 全过程物料齐套计算结果

样，可使得用式(1)求出的零件缺件数量为第i号进入装配线装配的空调第j种零件的累计缺件数量。实际的累计缺件数并进行短途配送则在库存余量状态矩阵SS(i)中体现。

(4)

因此可得：

(i= 1，2，…，n；j= 1，2，…，m)

(5)

2 窗机装配线齐套模型实例计算

2.1 初始状态假设

假设初始状态：

以某窗机空调生产企业的总装配车间为例。

总装车间生产线当前状态为：n=6，m=4;

工位对应装配零件额定数量N=(5,4,3,6)

初始窗机空调已分配产品零件的状态C1=(1,2,1,2)C2=(1,4,2,1)C3=(2,3,1,4)C4=(4,3,2,6)C5=(3,0,2,0)C6=(0,0,0,2)C7=(0,0,0,0)

初始装配线线旁库存矩阵D(0)=(10,15,11,9)

库存初始状态：S(0)= (501，401，305，606)

装配线上有6个在制品，H7为准备上线装配的空调，此时对H7来说已分配零件矩阵在以后装配中不用考虑。其目的是进行空调上线装配的齐套预测条件计算，根据齐套计算出缺料种类和准备配送工位、数量。

2.2 实例分析

对于装配线上窗机Hi各个工位按全过程物料齐套计算得如表1所示。

3 结论

文章首先介绍了空调装配车间生产特点和总装过程，结合窗机空调总装特点给出了物料齐套要考虑的要素和适合装配线物料齐套算法，并进行了算法描述。最后通过某窗机空调全过程物料齐套实例验证了算法的实现，保证了车间总装过程中物料供应的调节与管理。

[1] 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.

[2] 薛冬娟. 复杂装备制造企业物料集成管理技术研究[D]. 大连：大连理工大学, 2007.

[3] 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.2009，15(11): 2153- 2159.

[4] 程曜安,张力,刘英博,等. 大型复杂装备MRO系统解决方案[J]. 计算机集成制造系统, 2010,16(10): 2026-2036.

[5] 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): 82-84.

[6] 薛冬娟,黄学文,高天一.面向计划变更的物料多跟踪监控模式及协调方法研究[J], 中国机械工程,2009, 20(3):311-314.

[7] 薛冬娟.复杂装备面向多约束多目标的物料替代技术研究[J]. 组合机床与自动化加工技术,2010(6): 105-108.

[8] 王林平. 应用齐套概念的离散制造业生产调度问题研究[D]. 大连：大连理工大学, 2009.

[9] 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.

[10] 周敏,师源. 基于物联网的供应链管理应用研究[J]. 价值工程,2010(26): 37-38.

(编辑 李秀敏)

Research of Material Kitting Delivery Method During Air Conditioner Assembly Process

XUE Dong-juan, PAN Ying, MU Guang-yu, PAN Lan-lan

(School of Mechanical and Power Engineering, Dalian Ocean University, Dalian Liaoning 110623,China)

Aiming to materials supply higher requirements of the timeliness and materials kitting within the assembly processes of home appliance industry, this paper takes an assembly lines of window air conditioner assembly shop for example. Based on the details of production characteristics of the air conditioner assembly workshop, and starting from the constrains of complete materials kitting analysis scope in the station next to the assembly line and jointing to the different characteristics of different production lines and different materials requirements, this paper presents a complete material delivery method based on kitting pull mode. Then, the material kitting algorithm of mixed-model assembly line is constructed in which material consumption of each process points in mixed flow assembly line is determined in advance. At last, an example was implemented to verify the feasibility and practicability of the method.

mixed flow assembly process; material kitting; material delivery

1001-2265(2014)05-0154-04

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.05.042

2013-09-10

国家"十二五"科技支撑计划项目(2013BAF02B03)

薛冬娟( 1970—) ，女，石家庄人，大连海洋大学副教授，博士，主要研究方向为生产运营管理、企业信息化、工业工程， ( E-mail) xuedongjuan@163. com。

TH166;TG65

A