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0 引言
在当今个性化的时代，汽车厂家生产的品类越来越多，专线生产单一规格车型的生产模式由于不具有经济性已经退出历史的舞台。当今主流的汽车生产线，通常混线生产3种以上的车型。为了解决生产线混流生产与操作工位边物流存储区域不足的矛盾，丰田公司最先在其精益生产模式中提出了有效解决该问题的方法——零部件成套供应（SPS），目前国内的大部分汽车厂也开始学习应用该方法用于总装混流生产中。
在SPS 系统布局中，集配区的功能是实现物料的分拣，拣料员按照生产序列单，在集配区将同一台车的各种物料分拣并放置在同一台料车上。满载的料车从拣料区出发，被送到装配区，装配区的功能是实现物料的装配，装配工按照安装工艺，从料车拿取物料并将其安装在车身上。每台车的物料拿取装配完成后，空料车被从装配区送返回集配区，进行后续待装配车辆的分拣。见附图1所示。
总装车间SPS 系统的优化设计与实现方法
林 骥，王天生
（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）
摘 要：介绍了汽车制造业总装车间SPS（Set Parts Supply 零部件成套供应）自动实现配送、随行的原理、案例与运行过程中的问题，通过对存在的问题进行深入分析，文章提出了一种提高SPS 自动配送系统运行可靠性的优化设计方法。关键词：SPS
系统；设计；优化
料车从集配区到装配区的配送，随着生产智能化的发展，已由人工配送的方式转向采用AGV 全自动配送的模式，其流程描述如下： （1）AGV 牵引空料车进入集配区域，通过人工进行配料； （2）当人工配料完成后，工作人员通过按钮盒给AGV 发送所配物料上线点（在最后一个分拣工位装2键按钮盒，分别是车门右侧上线点和车门左侧上线点），AGV 牵引2台满料车至上线点缓存区； （3）当上线点行程开关检测到没料车，发送信号给缓存区的AGV，AGV 接到信号自动启动，运行至上线点，AGV 与料车自动脱钩分离；
（4）分离后的AGV 单机自动启动，运行至下线处的AGV 等待点进行等待；
（5）上线点通过自动上线机构把料车送上随行同步带，让料车跟着生产线同步运行，料车随随同步带运行至下线点，通过下线点自
图1 SPS 系统布局
上汽通用五菱汽车股份有限公司动下线机构使料车与随行线分离；
（6）料车下线后，通过自动下线机构使料车之间安全连接，发送信号给在等待点的AGV，使AGV 自动启动，AGV 运行至下线点，升降销自动启动与第一台空料车挂钩，挂钩完成，AGV 自动启动，牵引2台空料车沿既定的路线进入集配区，完成一个循环；
（7）循环。SPS 料车自动上下线系统分为左侧上线、左侧下线、右侧上线、右侧下线及同步带随行线五大部分，如图2
所示。
2 典型SPS 自动配送系统运行问题分析
以本公司某生产线的典型SPS 自动配送系统为例，在实际生产运营中，料车上线点、下线点出现故障频率最多，见表1所示。
图2 料车自动上下线系统
表1 SPS
自动配送系统运行故障统计
可见，料车上下线点的故障为典型SPS 自动配送系统的主要故障，在本文中，通过对料车上下线点设备构成与流程动作逻辑分解，提出问题的解决方案并进行系统的优化设计。
某生产线SPS 上线点采用侧推机构+平移机+AGV 的实现料车的自动上线功能，其主要设备包括：侧推机构、平移机、导向护栏、脱钩机构等，如图3所示。
料车自动上线机构的各动作执行设备，按PLC 预设定的程序逻辑实现全自动转接，如图4所示。
①AGV 带动料车到达指定位置，AGV 脱钩并离开；
②行程开关检测到AGV 安全离开，侧推机构1启动，利用拨杆机构带动2台料车前进，待到第1台料车到达平移位时停止；
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图3 料车自动上线设备
③侧推动作的同时，利用脱钩挡块将2台料车分开，使第2台料车停在原有第1台料车的位置；
④行程开关检测到平移位处料车到位，自行启动并运行至平移位；平移机的举升机构上升，托起料车进行平移（与此同时，侧推的拨杆机构退回原位），将料车平移至预上线位并退回原位；
⑤同时，行程开关检测到第1台料车离开平移位，侧推机构1启动，将第2台料车移送至平移位；
⑥行程开关检测到预上线位处料车到位，侧推机构2启动，利用拨杆机构带动料车前进，待到料车到达同步带随行线上线位时停止，侧推的拨杆机构退回原位；
⑦同时，行程开关检测到第2台料车到达平移位，平移机自行启动运行至平移位；平移机的举升机构上升，托起料车进行平移，将料车平移至原位等待；
⑧行程开关检测到第1台料车离开预上线位，平移机再次启动，将第2台料车移送至预上线位；
⑨行程开关检测预上线位料车到位，第1台料车离开同步带随行线上线位，侧推机构2启动，利用拨杆机构带动料车前进，待到料车到达同步带随行线上线位时停止，侧推的拨杆机构退回原位； ⑩行程开关检测到第2台料车离开平移位，AGV 由等待位启动，带动料车到达指定位置，AGV 脱钩并离开；依照①②③④⑤⑥⑦⑧⑨
⑩循环。
本文作者认为，典型SPS 自动配送系统由于：（1）动作机构种类数量多；（2）各执行机构转接动作精度要求高；（3）料车底框精度控制不佳，这三个是导致故障频发的主要原因。由于料车的使用范围广，提高其精度控制难度与成本投入都非常大，而降低自动设备执行机构的精度要求，会导致一系列的安全隐患，所以本文将从减少自动机构种类数量进行系统的优化设计。
3 SPS 自动配送系统优化设计
图4 料车自动上线动作执行机构
在某生产线的新型SPS 自动配送系统中，经过优化设计，采用AGV 与装配线同速驱动料框实现随行，取消料车与AGV 脱钩分离、挂钩结合动作，优化后的自动流程描述如下：
（1）AGV 牵引空料车进入集配区域，通过人工进行配料； （2）当人工配料完成后，工作人员通过按钮盒给AGV 发送所配物料上线点（在最后一个分拣工位装2键按钮盒，分别是车门右侧上线点和车门左侧上线点），AGV 牵引2台满料车至上线点缓存区； （3）当上线点行程开关检测到没料车，发送信号给缓存区的AGV，AGV 接到信号自动启动，运行至上线点，在随行起始工位，上位系统控制AGV 自动调速至与装配线同步，生产线同步运行，料车随随同步带运行至下线点；
（4）AGV 带着料车下线后，上位系统发送信号给AGV，AGV 自动加速，牵引2台空料车沿既定的路线进入集配区，完成一个循环； （5）循环。如图5
所示。
通过此创新方法，增加少量的AGV 台量，可以减少助推机、平移机、同步随机带、地面导向定位机构这几大类设备，如附表2所示。
图5 优化后的SPS 系统布局
表2 SPS 自动配送系统优化前后设备投入对比序号类别
优化前优化后1
料车上下线转接动作
1202AGV 数量18263AGV 调度系统
114助推机405平移机406随行带207
地面定位导向
4
4 结束语
通过已经投产的生产线来看，在实际使用中，该优化设计后的新型SPS 自动配送系统运行稳定，有较好的系统鲁棒性，有效的提高了
生产系统的柔性，具有良好的推广意义。参考文献：
[1]于永刚等.基于工业无线以太网的AGV 自动控制系统[J].冶金自动化,2009(33).
[2]侯炜.SPS 在汽车总装生产过程中的应用[J].上海汽车,2010(10).作者简介：林骥（1972-），男，广西富川人，硕士，高级工程师，研究方向：汽车生产制造。
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