基于模块化的内燃机车组装车间物料配送研究

杜峤

摘要：内燃机车生产中最复杂最重要的是内燃机车装配，它是内燃机车生产的核心。机车制造企业传统的配送过程繁琐、各种浪费严重，无法实现物料配送的准时性，对机车的组装作业造成了很大阻碍。针对这种情况，文章对内燃机车组装车间的物料配送问题进行了研究。提出了一种基于模块化的物料配送方式。

关键词：模块化；内燃机车；组装；物料配送

一、引言

内燃机车是以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动行走的机车。内燃机车虽然有各种不同的类型，但其基本组成和工作原理是相同或相似的。在内燃机车生产中最关键的是机车的组装生产。在传统方式下内燃机车（本文中将其简称为机车）组装采用固定工位式生产，即将机车的基体放置到一个固定的作业平台上（或称为固定工位），不同作业班组的装配人员和设备轮番围绕此基体将各种零部件装配到机车基体中，最后形成所需要的机车产品。在这种传统的组装方式下，机车组装物料不单独存放，而是与生产企业所有生产物料一起分类存放在各个仓库中，配送时依据装配车间物料需求信息反馈，提前一天或数小时将所需物料运至组装车间各类物料临时存储区，再由车间物料临时存储区配送至各个固定工位。由于机车结构复杂、零部件种类繁多，这种物料配送方式为机车组装生产带来很大的问题。

第一，物流路线冗长杂乱，配送浪费严重。在传统物料配送方式下，机车装配物料先由各个仓库人员在其仓库内拣货、再待配送车辆到达时装车配送。配送车辆承载物料种类、多少、到达仓库、路线等，均由车辆调度人员根据装配车间反馈的实际生产需求依据自身经验安排，导致车辆调度极其复杂，路径存在大量交叉迂回，物流路线冗长，车辆装载率难以要求，各种配送浪费严重，准时性也得不到保证。

第二，杂乱吊运需求导致浪费严重。在传统物料配送模式下，将物料从组装车间物料临时存放区配送至各个固定工时，由于机车很多装配零部件体积大且重，装配车间内行车吊运任务繁重，多个固定工作地需求的混乱、冲突，导致行车吊运路线冲突，由此导致组装作业产生大量的等待浪费。

第三，人力需求大但利用率低，人工成本压力大。传统的物料存储与配送方式，造成了大量的人员需求，但是其人员的实际利用率却不高。以仓储为例，由于机车制造公司各部门物料需求时间的冲突以及一些不确定需求，几乎每个仓库中均需要一个专门负责机车组装车间物料的管理、拣货人员，但是当今日其仓库的所安排的装配物料拣货、装车完成后，这些物料人员剩余的大部分时间均闲置。仓储和配送这种人员需求多但利用率低的情况对机车制造企业造成了很大的人工成本压力。

本文在结合大量文献研究的基础上，针对机车组装结构复杂、零部件种类繁多的特点，提出了一种基于模块化的机车组装车间物料配送方式，其从存储和配送两方面对机车制造企业组装车间的物料配送问题进行优化。

二、基于模块化的机车组装车间物料配送模式

模块化概念兴起于19世纪60年代，直至现在依然处于发展过程中。Starr认为模块化是能够以最多方式组合的设计、制造模块；Baldwin 和Clark认为模块化是模块之间相互独立，但是却能构成一个复杂的产品或系统，并作为整体发挥功能；Langlois认为模块化是把复杂的系统分解为各个部分，各部分间通过标准接口相互联系；青木昌彦认为模块化是各个半自律的子系统通过规则构成更加复杂的系统。通常，狭义的模块化是指由通用设计模块组合而成的模块化产品，而模块化广义上是指那些由典型通用单元组合而成的系统或事物。但是基本上模块化的思想就是将系统分解为模块，模块再组合为系统，以化繁为简，简化复杂系统。

基于模块化的机车组装车间物料配送，首先对机车的传统组装方式进行变革，根据模块化的思想，将机车的整个组装过程进行划分，形成一个个工位模块，按照流水线形式组织这些工位模块进行组装作业，然后针对这种模块化的装配方式建立组装车间物料存储与配送模式。

三、机车组装的工位模块

工位模块的机车组装生产方式是将流水线与固定台位式生产方式相结合，以具有半自律性的工位模块作为组装作业单元，按节拍、流水线的方式组织机车装配，进行均衡生产。使机车装配既可具有流水线的高效率，又具备固定工位式的高柔性。

根据机车组装工艺流程、生产经验、生产需求以及企业预设的生产节拍，一般机车组装生产可分为五个模块：电器模块、傳动模块、冷却模块、辅助模块和总成模块。

四、基于模块化的机车组装车间物料存储

在基于模块化的机车组装车间物料存储方式下，按照各种物料的需求数量和体积大小，可将其装配物料分为以下几类。

（1）小件大量：此类机车装配物料或零部件的体积较小但装配生产对该类物料的需求量比较大，如铆钉、法兰螺栓，橡胶空塞等。

（2）小件小量：此类装配物料或零部件的体积较小且装配生产对该类物料的需求量也比较小，如铭牌等。

（3）中件大量：此类机车装配物料或零部件的体积大小中等，装配生产对该类物料的需求量比较大，如各类管、线等。

（4）中件小量：此类机车装配物料或零部件的体积大小中等，装配生产对该类物料的需求量比较小。

（5）大件大量：此类机车装配物料或零部件的体积较大且装配生产对该类物料的需求量也比较大，如各类电器设备等。

（6）大件小量：此类机车装配物料或零部件的体积较大但装配生产对该类物料的需求量较小，如柴油机、发电机等。

基于模块化的机车组装车间物料存储，改变机车制造企业传统的整个公司所有物料按类存放的方式，除部分特殊物料（如特殊存储要求或场内可直送零部件）外，将机车装配车间所需用到的全部物料统一存放，建立机车组装物料存储区，并针对物料的分类，对其采用不同的存储方式。对于小件大量和中件大量的零部件，建立一个补货配送区，所有的小件大量、中件大量零部件按分类定位和分类随机存储相结合的方式在此存放。对于其他除特殊物料（如特殊存储要求或相关车间可直送零部件）外的小件小量、中件小量、大件物料，本文结合机车组装车间存储区物料存放时间短和出入库操作频繁等特点，提出了一种物料超市存储优化策略。首先，在机车组装存储区内划分出一个个物料超市，每个物料超市对应一个模块划分后的工位模块，一个物料超市只为一个工位模块服务，而一个工位模块也只对应一个物料超市。然后将每个工位模块所需的除特殊物料（如特殊存储要求或场内可直送零部件）外的小件小量、中件小量和大件物料按照分类定位和分类随机存储相结合的方式存放在对应的物料超市中。最后每个物料超市对应一个预配送区，仓储人员在对应物料超市拣货后的物料在此进行配送前检查、预组装、更换存储器具和临时存放。机车组装车间物料存储区除了物料超市、预配送区和补货配送区外还划分了拆货区、检验区和不合格品区。拆货、检验区是机车装配物料在装配车间物料存储区入库之前的一个缓冲区，物料在拆货、检验区检验合格后，才可以入库进入相应的存储区。不合格品区是存放不合格品的储区，对于在检验区检验不合格的物料不能入库，而是暂时存放在不合格品区，由供应商定期收回。机车组合车间物料存储区布局图如图1所示。

五、基于模块化的机车组装车间物料配送方式

基于模块化的机车组装车间物料配送是面向工位模块的主动式配送。机车组装车间物料存储区、相关供应商和相关车间依据配送BOM，主动准时向各个工位模块配送其所需求正确数量的物料。它包括了直接配送、存储区配送和补货配送三种物料配送方式。这种三种配送方式能有效提高机车组装车间物料存储区、相关供应商和相关车间的配送精度，合理安排物料配送。

（l）直接配送：物料由相关车间或相关供应商直接配送至有需求的工位模块。对于有特殊存储要求或相关车间可直送的零部件如柴油机，采用直接配送的方式，由相关车间、供应商或仓库将物料从车间或仓库直接送至所需的工位模块。

（2）预配送区配送：由机车装配车间物料存储区中的预配送区配送至工位模块。对于预配送区配送件，物料超市人员根据工位模块物料需求时间提前在对应物料超市的拣货后，在对应预配送区检查、预处理并放置在专用配送存储器具中，等待配送车辆根据生产需求将物料送往其工位模块。

（3）补货配送：对于如铆钉、法兰螺栓，橡胶空塞等通用性强、价值低的小件大量、中件大量物料，采用补货配送方式。由于这些物料在多个工位模块中均被使用，且需求数量多，零部件本身存储要求与价值都不高，为降低组装车间物料配送的复杂程度，在每个工位模块处设置线边库和安全库存量，当补货配送物料的库存量低于安全库存量时，由工位模块材料员或物料存储区人员进行补货。

六、总结

S公司是生产内燃机车的一家国有大型企业，其在发现现行组装车间配送方式的种种问题后，开始对组装物料配送方式进行改变，通过基于模块化的机车组装车间物料配送方式的实践，S公司取得了良好的成果，机车装配能力由28台/月提升至40台/月，单机制造成本每台减少近4万元，负责组装车间的物料人员减少7人，因停工待料而造成的大量浪费得到有效消除。

基于模块化的机车组装车间物料配送模式，通过工位模块的划分、机车组装物料存储区的以及是是三种配送流程的建立，大大降低了机车组装物料配送的复杂性以及车间吊运设备使用冲突，使JIT配送成为可能，同时还减少了机车制造企业的仓储、配送的人力需求，增加了其人员的利用率，降低了机车制造企业的制造成本压力。基于模块化的机车组装车间物料配送模式还有利于机车装配车间5S等精益生产工具的实施。所以本文的研究成果亦对其他大型复杂产品的生产提供了参考、借鉴作用。

参考文献：

[1]Starr， M， K. Modular production： a new concept[J].Harvard Business Review， 1965（43）.

[2]Baldwin， C， Y， Clark， K， B. Managing in an age of modularity[J].Harvard Business Review，1997（05）.

[3]Richard Langlois. Modularity intechnology and organization[J].Journal of Economic Behavior& Organization，2002（01）.

[4]青木昌彥，安藤晴彦.模块时代[M].上海：上海远东出版社， 2003.

（作者单位：江苏大学管理学院）