基于AutoMod的车门线SPS分拣区零件缓存容量仿真优化研究

包伟伟 李恺 刘书杰 谢毅

摘要：对汽车工厂来说，某一生产环节的库存容量设计的验证及优化问题是至关重要的。本文基于总装车间车门线SPS分拣区现有物流方案及实际生产数据，应用AutoMod离散仿真技术，进行SPS分拣区零件入库及出库过程的仿真，以验证SPS分拣区零件缓存容量水平及零件货架规划的合理性，并提出建议。

Abstract： For the automobile factory， the verification and optimization of the inventory capacity design of a certain production process is crucial. Based on the current logistics plan and actual production data of the SPS sorting area of the door line of the assembly shop， this paper applies the AutoMod discrete simulation technology to simulate the process of parts in and out of the SPS sorting area， so as to verify the level of the buffer capacity of the SPS sorting area and the rationality of parts shelf planning， and puts forward suggestions.

關键词：AutoMod;离散仿真;SPS;缓存容量

Key words： AutoMod;discrete simulation;SPS;buffer capacity

中图分类号：TP391.9                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）21-0241-03

0  引言

汽车工厂总装车间作为汽车生产环节最核心的生产工段，其生产流程复杂，生产环节众多，存在故障停机、返修、物料供应不及时等随机因素的影响，生产线规划设计方案的优劣将直接影响整个汽车厂的生产效率和成本。从文献研究可知，离散系统仿真技术广泛应用于汽车工厂的仿真与优化[1]，具体应用于汽车生产线的物料配送仿真和可视化仿真等方向[2，3]，关于汽车混流装配线的规划与仿真也是研究重点[4，5]。本文选取车门线SPS分拣区作为研究对象，应用AutoMod仿真技术对分拣区的零件缓存容量进行验证与优化。

1  问题描述

1.1 生产现状及存在问题

①目前车门线SPS拣选区基于A/B车型36JPH生产节拍规划，备件人员的拣选工位不能对应新增的零件存储及节拍提升;②随着C车型导入，车门线SPS零件点数增加200点，现有货架是基于A/B车型设计的，库位数量存在不足，门线零件货量过大，导致零件堆积，暂时采用平板车或地面存放;③目前零件存储的货架规格及状态已不适用于60JPH布局调整，门线零件未全部做到库位专用;④门线SPS颜色件共231点，占门线SPS零件总数的51.33%，零件种类数量繁多且没进行有效的定置管理，导致拣选识别困难，易在发生拣选错误。

1.2 物流配送方案

①车门线SPS分拣区平面布局如图1所示。

②根据“涂装线OFF”和“PBS线IN”入口数据产生仓储备货单和送货单，仓储管理人员根据备货、送货单按时将零件配送到SPS区，上架备用。

③根据“总装线ON”上线点的过车数据产生SPS分拣单，分拣人员根据分拣单拣选零件。

④零件库位规划，如表1所示，零件的缓存量是60辆份，根据单车用量和包装的收容数SNP，去计算缓存60辆份零件所需的整包装数，再根据包装尺寸和货架尺寸去计算所需要的库位数量。规划的关键数据为缓存量60辆份，仿真的主要目的就是验证缓存60辆份的规划是否能满足生产现状，并提出优化建议。

2  仿真目标与仿真输入

2.1 仿真目标

仿真目标见表2。

2.2 仿真输入

仿真验证基于表3 所示数据进行处理并仿真输出。

①生产量纲及作息制度：目前共生产3种车型，产能约60JPH，生产班次为2班;

②零件基础数据：给出零件号、零件名称、存储位置、包装相关参数等信息;

③零件入库数据：给出零件号、零件名称、存储位置、配送备货时间、配送时间、货箱规格、箱容量、送货点等信息，共86636条数据，如表4所示;

④零件出库数据：给出车种、车型、MC年号、外色、集配区、过车时间等信息，共23624条数据;

⑤零件消耗定额数据：给出车种、车型、MC、外色、集配区、零件号、零件名称、使用定额等信息。

3  系统建模与仿真

3.1 输入数据处理

准备好仿真程序需要读取的数据，提取出各数据表中有用的信息，并处理成仿真程序可以读取的文件，具体处理过程不在此详述。

3.2 建模与仿真

仿真过程先用生产现场的数据去验证仿真模型的正确性，再利用一整月的入库和出库数据，去仿真实际的入库和出库过程，输出每个零件的库存数量变化，得到的库存量可用来指导分拣区的货架规划。

①入库：如图2所示，按照零件入库表的时间，生成相应数量的物料，根据零件编号和location表（库位信息，依据零件基础信息表），找到相应库位Q，在Q中等待，实现零件的入库;②出库：根据零件出库表的过车数据，产生一套车门，车门走到上线点，根据“车种车型MC外色集配区”等要素，到定额明细表中找到需要的零件及消耗定额，再根据location表（库位信息，依据零件基础信息表）中的零件对应的料码编号，找到库位Q，将零件消耗掉，实现零件的出库。（图3）

4  仿真输出

4.1 零件库存量统计表

根据1个月的输入数据，仿真时间共计545小时，SPS分拣区零件的入库量、出库量、本期库存量按照仿真生产的过程，每隔1小时统计一次，以便于对整个生产过程的库存量进行观察分析。其中每个小时的库存变化情况可以用来验证仿真过程的准确性，见表7。

4.2 辅助分析用表

①入库分析辅助用表，可以检查每个零件的入库情况，可以筛选找不到物料进行入库的零件，验证输入数据的准确性，如表5所示。

②出库分析辅助用表，可以检查每个零件的出库情况，可以筛选出库时找不到物料的零件，验证输入数据的准确性，如表6所示。

5  仿真结果分析及建议

5.1 仿真结果分析

5.1.1 零件库存量统计分析

如表7的仿真结果分析显示，部分仿真结果是可用的，可按仿真的库存量去规划库位，规划时按整箱向上取整，并注意冗余规划。部分仿真结果是不可用的，主要的异常问题有以下几类：①部分零件无入库、无出库;②有入库、无出库;③无入库、有出库;④入库量>出库量。

问题产生的具体原因主要是输入数据存在问题，包括零件库位规划问题、BOM信息问题和零件入库库位错误等问题。

5.1.2 零件消耗定额中存在重复数据

零件消耗定额表中86383條数据，存在部分重复数据，即由车种、车型、MC、外色、集配区等要素唯一确定的零件BOM信息中存在重复的数据，同一零件会出现多种使用定额，表8为其中的重复数据，共11904条。

5.1.3 找不到库位的异常零件表

仿真过程中零件入库时，存在零件找不到库位的情况，原因是门线零件基础数据表和入库数据表存在错误，如数据信息不全或错误、入库落点错误、库位规划位置与入库落点位置左右相反等。

仿真过程中零件出库时，存在零件找不到库位的情况，原因是门线基础数据表和消耗定额明细表存在错误，如数据重复、定额错误等，导致零件的库位规划和BOM信息出现错误，如表9所示。

5.2 仿真建议

①根据仿真结果可知，大部分零件的缓存存量都大于60辆份，因此，目前的货架规划方案在现有物流策略下不可行，需要重新考虑货架的规划及面积利用情况，或改变现有的物流配送策略。②如果信息系统的BOM信息和现场打印的分拣单都存在错误或者信息不全，建议由专人负责差异件的分拣。③建议每个月盘点一次现场库存，保证现场整洁的同时，对照信息系统数据和现场数据，及时发现问题。④关于输入数据出现的问题，零件基础数据表的信息不全、错误，以及定额明细表的数据重复、信息不全、错误，入库数据表的信息不全、错误等，导致仿真过程及仿真结果受到影响，并且当前的货架规划方案也是根据以上输入数据规划的。输入数据的错误，是生产管理过程中长期积累下来的问题，仿真可以帮助发现这些问题。建议重新进行问题的排查和信息系统数据的维护。⑤数据维护正确后，可以仿真未来的生产计划，搭配不同的物流策略，得到不同物流策略下的零件库存情况。

6  结论

本文应用AutoMod离散仿真技术，验证并优化车门线SPS分拣区各零件的缓存容量，并指导分拣区的零件货架规划。仿真结果证明，仿真模拟能验证和优化缓存容量水平等设计技术指标，还能校验输入数据的准备性和完整性，以进一步发掘设计方案中或现场管理中存在的问题。

该车门线SPS分拣区规划方案的仿真验证模型具备可重复性和可推广性，可验证类似的其它SPS分拣区规划及零件库存设计水平，同时具备验证输入数据是否正确的能力，以帮助改善工厂的现场管理能力和数据维护能力。

参考文献：

[1]王爱娟.汽车总装生产线仿真与优化研究[D].北京交通大学，2012.

[2]荣海龙.白车身混流焊装线物料配送仿真与优化[D].合肥工业大学.

[3]邓小波.李世其.汽车装配线的可视化仿真研究[J].计算机仿真，2005，022（011）：219-221.

[4]张朋俊.发动机混流装配生产线规划与仿真[D].河南科技大学，2009.

[5]王博远.基于eM-Plant汽车混流装配线的仿真与优化[D].东北大学，2015.