第23卷V o.l 23
第12期N o .12
重庆工学院学报(自然科学)
Journal o f Chongq i ng Instit ute o f T echno logy(N atura l Sc ience)
2009年12月D ec .2009
*
收稿日期:2009-09-24
基金项目：重庆市重点科技攻关项目(2009A B2051).
作者简介：刘纪岸(1985 )，男，浙江温州人，硕士研究生，主要从事企业信息化工程方面的研究；周康渠
(1967 )，女，四川达川人，博士，教授，主要从事生产管理、企业信息化工程方面的研究.
*
刘纪岸1
，周康渠1
，夏 敏2
，张瑞娟
1
(1.重庆理工大学重庆汽车学院，重庆 400050;2.重庆建设摩托车股份有限公司，重庆 400054)
摘 要：针对某新建摩托车发动机装配线投产前需验证原生产物料配送方案是否合理的问题，利用W itness 仿真平台建立发动机装配线物料配送系统仿真模型，并对其进行仿真分析.发现原方案在装配线边初始存量及配送车辆数量方面均存在不合理之处.据此提出改进方案，并从装配线生产效率、装配线物料缺货率和配送车辆忙闲率等方面进行研究，确定一种最优改进方案，优化装配线边初始存量、调整配送车辆的数量，提高整个物流系统效率和降低企业生产物流成本.关
键
词：摩托车；物料配送；装配线；生产物流
中图分类号:P39;F273 文献标识码:A
文章编号:1671-0924(2009)12-0007-05
Opti m ization and Si m ul ati on of Engi ne A sse mbly L i ne M ateri al
Feedi ng ofM otorcycle Enterprises
LIU Ji an 1
,Z HOU K ang qu 1
,X I A M in 2
,Z HANG Ru i j u an
1
(1.Chongq i ng Instit ute o f Au t om ob ile ,Chongq i ng U n i versity of T echno l ogy ,Chongq i ng 400050,Ch i na ;
2.Chongq i ng Ji anshe M o torcyc le Co .L td .,Chongqing 400054,Ch i na)
Abst ract :To solve the prob le m whether m aterial feed i n g sche m e of a ne w m o torcycle enterprises asse m bly line is reasonable or no,t th is paper sets up si m ulati o n m odel based on W it n ess p latfor m and analyzes th ism ode.l Resu lts sho w that t h e e fficiency o f the producti o n l o g istics syste m is too lo w and the nu m bers of veh icle is too high .Then th is paper proposes i m prove m ent so lutions and m akes co m par i s ons fro m the aspects of the effic iency o f asse m b l y li n e ,
t h e out of stock rate of asse mb ly
m ateri a ls ,and the busy rate o f vehic le .Fina ll y ,the opti m um so l u ti o n is chosen to so lve the pr oble m.The effic i e ncy o f the producti o n log istics syste m is i m proved and the cost of pr oducti o n log istics is reduced by si m u lation initial sto rage quan tity and adjust m ent the nu m bers of veh icle .K ey w ords :m oto rcycle ;m ateria l feed i n g ;asse m bly line ;production log i s tics
生产物流系统是企业物流系统的子系统，同时也是制造系统的重要组成部分[1]
.物料存储及
供应是生产物流系统的核心.物料存储的目的在
于保障物料的及时供应
[3]
.然而，物料的存储本身
会占用流动资金，浪费物流资源，增加制造成本.在保证装配线正常生产的前提下，降低物流配送成本无疑是提高企业生产效率的重要途径之一.摩托车制造企业生产物流的配送频率高，配送强度大，不同的配送方案所涉及的配送车辆的数量和装配线线边物料存量存在很大差异.若方案不合理，将会导致装配线减产，甚至停产.本文中的研究对象为某新建摩托车企业发动机装配线.在其正式投产前，需根据各生产工序对物料的日均需求量、生产周期、生产批量和生产保障状况等确定各生产工序物料的合理存储量.不同的配送规则所占用的配送车辆数量也各不相同.为了优化配送规则，本文中在定性分析的基础上，应用仿真技术出物流配送过程中的瓶颈问题，并对此进行优化.仿真与优化的软件为W itness .
1 某摩托车企业发动机装配线物料配送系统分析
某摩托车企业拟新建一条日产1600辆弯梁摩托车发动机的装配线.该装配线的生产节拍为36s ，采用流水线配盘作业的方式进行生产.拟建生产线有8个部装工位和20个总装工位，涉及气缸体、车架、坐垫
等180多个零部件的部装和总装.总装配线装配流程如图1所示
.
图1 弯梁摩托车发动机总装配线装配流程
以上装配流程显示，一部分发动机零部件直接进入总装线，这部分零部件称为直装件；另一部分零部件要先进行部装，装配成总成部件后再进入发动机总装线，这部分零部件称为部装件.
整个装配线的物料供给主要采用叉车运输、暂存与配盘等方式完成配送.该发动机装配线的平面布置简图如图2所示
.
图2 发动机装配线布置简图
物料首先由液压叉车从联合厂房暂存区运送至装配线边暂存区.I 、II 区域为直装件配盘区.部装区域有化油器部装、左盖部装、右盖部装、磁电机转子部装、气缸盖部装、活塞部装、离合器部装、箱体部装8个区域.因此，生产线边物料的存储区域也相应分为2个直装件区和8个部装区，共10处线边物料暂存区.
2 发动机装配线物料配送系统仿真及优化
该发动机装配线主要按订单进行生产.每个班次生产的发动机品种不一定相同，所以最大的线边存量不得超过一个班次的产量，即800套.小件零部件装配线边暂存最大存量为一个班的产量800套；大件零部件所占面积较大，所以装配线边暂存最大存量为2箱；其余零件最大存量为200套.
本研究采用W it n ess 仿真平台进行仿真.基于W itness 的该问题仿真基本模型如图3所示，其中:A 为20个总装流水线工位;B 为直装件配盘区;C 为配送车辆的行驶轨道;D 为8个部装工位.
8重庆工学院学报
图3 发动机装配线仿真基础模型
2.1 发动机装配线物料配送初始方案仿真
初始方案为2辆配送车辆供货.装配线边零部件数量初始设置为：小件零部件线边初始值为800套(一个
班的存量)；大件零部件线边存量为2箱；其余零部件存量满足200套，进行滚动生产.根据装配线需求进行拉动式补货，大件消耗一箱，配送车辆就配送一箱，其余零件消耗几箱，配送车辆就配送几箱，仿真时间设置为2个班次的时间，设计产量为1600台.假定生产线人力、动力等均处于正常状态.
初始方案的主要仿真结果如表1和表2所示.表中:I d le为配送车辆(或装配线)闲置状态; Transfer为配送车辆配送返回暂存区状态;Loaded 为配送车辆由暂存区前往生产线配送状态;
B locked为配送车辆在暂存区等待装货指令;
D istance为配送车辆行驶的总路程;Loads为配送次数;I d le为装配线的空闲率;Busy为装配线的忙碌率;Filli n gs为装配线的堵塞率;Operations为装配线的产量.
表1 初始方案各小车运行情况
N a m e Idle
/%
T ransfer
/%
L oaded
/%
B l ocked
/%
D istance
v10发动机/m
L oads
/t
V19.0683.227.724.1412229112 V29.183.837.062.8912867113
表2 初始方案弯梁车发动机总装线的运行情况
N a m e Id l e
/
%
Busy
/%
F illi ngs
/%
Operati ons
/台
弯梁车发动机装配线48.4451.560825
由表1可知，配送车辆V1,V2的空闲率分别为9.06%和9.1%.由此可知，配送车辆空闲率比较低，比较繁忙.如果考虑配送车辆的故障率，配送车辆将难以满足配送需求.从表2可知，装配线的空闲率为48.44%，产量为825台(2个班次的目标产量为1600台).因此，产能严重不足的主要原因在于物料配送不及时，装配线严重缺货，应再增加配送车辆.因此执行方案2：在初始方案的基础上，将配送车辆数
量增加为3辆，配送货规则不变.改变配送车辆数量后，仍在图3发动机装配线仿真基础模型中仿真.仿真结果如表3~4所示.
表3 方案2中各小车运行情况
N a m e
Idle
/%
T ransfer
/%
L oaded
/%
Blocked
/%
D i stance
/m
Loads
/t V113.6775.0411.299.5114641161
V214.6973.9711.3410.9714222150
V312.3176.1311.557.1715666171
表4 方案2中弯梁车发动机总装线的运行情况
N a m e
Idle
/%
Busy
/
%
F illi ngs
/%
O perations
/台
弯梁车发动机装配线7.7492.2601476
从表3可知，配送车辆V1的空闲率为13.67%;V2的空闲率为14.69%;V3的空闲率为12.31%.表4表明，方案2中弯梁车的装配线空闲率为7.74%，产量为1476，装配线还存在缺货状态.
若考虑配送车辆的故障率，配送车辆的忙闲率在10%~20%是合理的，但是，发动机的产量为1476台，装配线还存在缺货状态，还未达到设计目标，所以需要保持配送车辆的数量不变，优化配送方案或者保持配送方案不变增加配送车辆.显然增加配送车辆会增加相应成本，因此，要在保持车辆数量不变的情况下，使装配线能达到设计的生产能力，必须对原配送方案进行优化.
2.2 发动机装配线物料配送方案优化
优化的主要目标是在3辆配送车辆的情况下，优化配送规则，减少装配线的物料缺货率，提
9
刘纪岸，等：某摩托车企业发动机装配线物料配送仿真与优化
高该装配线的生产能力，使其达到设计的2个班次1600台的产能.在前面的研究中可以看出：采用3辆配送车辆，虽然配送车辆数量较为合理，但总装线利用率不高，原因是总装线缺货依然存在，也就是物流配送没有满足生产需要.其深层次原因是配送车辆的送货规则不合理，还没有达到理想的效果.因此，需要对送货规则进行优化，将优化后的方案称为方案3.仍在图3发动机装配线仿真基础模型中仿真.仿真结果如表5所示.
表5 生产线边初始存量规则
所装零部件物
流器具容量数
线边存量
大于1001箱
小于等于100零部件总数在不大于200套时的最大箱数.比如，所装零部件物流器具容量数为70，其线边存量为70!2= 140<200,70!3=210>200，所以其线边存量为2箱.
经过多次仿真分析，设计出装货规则：即将初始化零部件数量进行调整，使零部件消耗频率一致的部件错开补货峰值，达到零部件补货平稳的要求.设计的初始线边零部件存量原则是：物流器具容量大于200套/箱的部件存量为一箱，物流器具容量小于200套/箱的零部件，线边初始暂存箱数为零部件数量接近或等于200套的最大箱数，对部分零部件暂存数量进行调整，调整后的存量规则见表5.仿真结果如表6~7所示.
表6 各小车运行情况
N a m e Idle
/%
T ransfer
/%
L oaded
/%
B l ocked
/%
D istance
/m
Loads
/t
V122.7160.7416.5518.1117534133 V226.2856.7816.9419.9919680139 V325.9657.3816.6622.2717012131
表7 总装线的运行情况
N a m e Id l e
/%
Busy
/%
F illi ngs
/%
O perati ons
/台
弯梁车发动机装配线010001600
从表6分析，配送车辆V1的空闲率为22.71%；配送车辆V2的空闲率为26.28%；配送车辆V3的空闲率为25.96%.配送车辆忙闲率合理，如果考虑配送车辆的故障率，可以满足配送需求.从表7分析：弯梁车附线的空闲率为0%.因此，装配线正常生产，产量为1600台，该配送方案能使装配线达到设计要求.
3种不同的配送规则的物流需求情况如图4.优化后方案3的需求总量比较平衡，最高配送箱数为80箱，大部分需求高峰为60箱，物流需求较为平稳，减少了需求峰值，使得配送车辆运输合理
.
图4 弯梁发动机装配线零部件需求总量
从图5分析可以看出，方案1在运行3.3h后装配线边最小存量一直为0，装配线无法正常生产.方案2在运行6.6~6.7h内最小存量为0，装配线出现临时性的缺货，导致装配线无法正常工作.在优化后方案3中弯梁车发动机装配线线边最小存量基本在1以上，线边零部件的缺货率在允许范围内，能保证装配线正常生产不缺货
.
图5 弯梁车发动机装配线线边最小存量
10重庆工学院学报
从表3和表6可以看出，配送车辆的空闲率
由原来的13%左右提高到25%，即使配送车辆发生短时间的故障，配送车辆依然能够正常配送.从图6中可以看出，弯梁车线边最小存量从原来的较长时间处于0套提高为均在1套以上.从表4和表7可以看出弯梁车装配线的空闲率从原来的7.74%降低为0%，产量由1476台增加到了1600台.
因此本优化方案能使装配线保持持续顺畅地生产，并且产量达到2个班次1600台，满足了设计要求.
3 结束语
仿真研究结果表明，该发动机装配线在初始配送规则下，使用2辆配送车辆进行供货,2个班次的产能仅为825台，装配线严重缺货；若配送规则不变，使用3辆配送车辆进行供货,2个班次的产能为1476台，装配线会依然达不到设计2个班次1600台的产能；若优化配送规则，并且使用3辆配送车辆进行供货，该装配线能达到设计的2个班次1600台的产能.通过优化装配线边初始存量和优化配送车辆数量来保证装配线物料的正常供应，使该装配线的物料得到及时、有序地供应.同时，生产物流系统的物料供应还
包括物料的存储方式和装车规则等一系列因素，如何细化每一个影响因素，并考虑这些因素间的相互关系，仍需开展进一步深入研究.参考文献:
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(责任编辑 陈 松)
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刘纪岸，等：某摩托车企业发动机装配线物料配送仿真与优化
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