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1、发动机工厂M254新机型物流分拣区及AGV路径规划设计摘要：随着科技水平的提高，智能化逐步渗透汽车制造业的方方面面，不仅生产线设备智能化提高，物流作为汽车生产制造的重要一环，智能化也提上日程。无论厂内物流还是厂外物流都引入智能设备,如自动导引运输车（AGV）、电动叉车等，开启绿色智能物流。同时，不断完善企业内部物流体系，实现精益生产物流已经成为目前国内企业强烈的愿景和要求。M254新机型在发动机工厂投产，用于替代原M264机型，本文通过规划零件存储位置，计算零件最大暂存箱数，引入按灯拣选系统,设计并建造了全新的M254分拣区，高效、精益地为生产线配送正确的零件。同时设计合理的AGV行驶路径，计
2、算满足生产节拍所需的AGV数量，搭建智能运输车AGV配线体系。目前M254分拣区规划为3个U型区域，投入使用以来，可以保证M254装配线零件需求,无物流原因造成停线，以及错漏拣零件情况发生。关键词：新机型投产、分拣区、智能制造、物流规划、精益生产一、新机型投产及配餐车配线模式1 .新机型投产项目北京奔驰2020年开始发动机M254机型投产项目，目前上市的部分奔驰汽车已经搭载M254发动机，未来全新的M254机型将逐步取代原M264机型。M254发动机投产一共包括机加（缸体、缸盖、曲轴）和整机装配两部分。新建造的M254装配线如图1所示，本文将规划设计与之匹配的分拣区，完成高效、准确、精益的零件
3、配线任务。图1M254机型装配线图2 .配餐车配线模式配餐车(ShOPPingCart,SC)是一种集成数个工位所需物料进行配套供应的便捷供料方式，这种配线方式取消了线边存储料架，改为与生产线同步随行的台车料架，如图2所示。配餐车作为一种先进的集中供料方式，是新精益理念的重要组成部分。通常每辆配餐车按照单车用量配送零件。相对于传统的批量补货、线边暂存配线方式，配餐车供应具有更小批量、准时化配线等优点。图2零件在生产线边和零件在配餐车示意图配餐车分拣区操作员根据系统输出需求，在智能拣选系统辅助下拣选零件，准确地将一辆份的零件配载到一台配餐车上，由自动导引运输车(AGV)准时配送至生产线指定工位，
4、配餐车将沿生产线与对应的装配车辆同步行进，直至配餐车内零件全部被装配完毕之后，再从指定工位撤出生产线，开始下一个配送循环。3 .自动导引运输车(AGV)北京奔驰分拣操作员在进行配餐车拣选的过程中，使用了AGV作为配餐车的行驶动力。因此操作员无需在分拣区进行单手拉车操作,可以双手进行分拣作业，将注意力全部集中于分拣作业，没有其他附加操作，提高分拣效率的同时可降低错误率。除了AGV,还可以使用自动牵引平台（FTF）,即配餐车和操作员均在同一高度平台上，FTF推动平台到指定位置进行分拣，操作员无需步行就能完成分拣操作，但是该技术的应用和推广还有待验证完善。二、M254生产线配线模式规划1 .M254
5、生产线配线策略目前发动机工厂投产M254新机型，根据机型BOM,共涉及260余种零件，为了提高生产效率，生产线采用全线配餐车模式配线。本文将基于全线配餐车配线策略,完成新建M254物流分拣区规划设计。综合物料流价值链考虑，并不是所有的零件都适用配餐车配送策略，通用零部件（螺栓、胶堵）、标准件等承装数较大时，不宜采用配餐车形式，就近放置到线边；体积大或较重零件如飞轮盘，或需要借助辅助工具时，不宜采用配餐车形式，采用AGV翻包配线策略；配餐车零件转运过程为开放形式，贵重件及易丢件如火花塞不适用配餐车形式上线，将通过线边料架模式配线。通常体积较小或者中等，有装配关系，且质量稳定的专用零部件适用配餐车
6、配送策略。M254装配线共有150余种零件适用配餐车配送模式,其余零件采用传统的线边料架方式配线或者AGV翻包配线。2 .配餐车工作流程配餐车工作流程包括4个部分，分别是：在分拣区拣选所需零件,运输至生产线上线，随线运行，以及空配餐车回到分拣区进行下一循环，如图3所示。8Mcox*KEco0*su图3配餐车工作流程图实施配餐车配送模式，更多的机型配置可以被整合在生产线上共线生产，提高生产线柔性；由于零件已按序按辆份放置在配餐车上,生产人员直接拿取将降低装配出错率；降低生产员工取件难度，减少走动距离和非增值操作，提高生产效率。3 .分拣区布局规划分拣区内零件布局形式有U型，I1.型，I型，如图4
7、所示，分拣区布局选型要满足配餐车本身及车辆行驶需要，且便于配线操作。分拣区规划要考虑零件布局、防错设计、人机工程、AGV运输路线、便捷的物料拿取和放置等因素。图4分拣区内零件布局形式I型需要较长的空间，一般用于生产线边分拣区，I1.型分拣区需要较多的操作人员支持零件分拣，出于空间和人力的角度考虑，M254分拣区采用U型布局。M254生产线主要分为基础装配线和最终装配线，将基础装配线分为2部分，一共将装配线分为3部分，与之匹配的将分拣区分为3个U型区域,每一个U型区域称为一个循环(1.oOP),将150多种零件根据生产线装配顺序分配到3个1.oop,3个1.oop中零件数量分别为45、62和46
8、种,新建M254分拣区布局如图5所示。图5M254分拣区内零件U型布局三、分拣区零件规划及AGV路线设计1.分拣区零件位置规划基于人机工程，分拣区零件布局精益紧凑，结合零件包装特点,尽量采用小件配送和存储，以优化分拣区面积、减少走动以降低劳动强度。使用滑移货架存储零件，并将高频零件放在最佳取料位置，零件放置尽量紧密避免空位，零件包装的短边面向操作员，以合理利用料架空间。分拣区零件布局规划时要考虑防错方法，使用物理隔离防错、目视化防错及系统防错等方法，如图6、7所示。物理防错是将不同机型相似零件放置在料架不同位置，避免分拣人员操作失误，拣取错误的零件；目视化防错是将易混淆零件标签用不同颜色纸张区
9、别；系统防错是引入按灯拣选系统（PB1.）,根据生产系统（P1.US）物流系统（SAP）输入的信息，PB1.系统会提示需要拣取的零件，拣件人员只需按照提示灯操作，降低人员失误的风险。图6分拣区零件物理防错图目视化防播图7目视化防错及系统防错图零件具体位置规划原则通常是，通用件放在U型即每个1.oop的开端，便于不同机型拣取零件，如图8所示。图8通用件在分拣区位置分拣区M254通用件一共56种，根据装配顺序放置在3个1.oop前端，每个1.OOP中通用件数量如表1所示。以零件装配顺序和零件在配餐车位置为基础，确定专用零件在分拣区的位置。M254分拣区3个1.oop配餐车零件摆放如图9所示，为避免
10、已拣取零件对后续零件的影响，一般先拣取配餐车上离操作人员较远的零件，同时操作人员拣取零件顺序与生产线装配顺序相反。图9M254不同路径配餐车零件位置图2 .分拣区零件最大暂存箱数(MaXBin)在确定分拣区零件位置后，需要确定零件暂存箱数，同时基于精益生产、合理利用空间理念，零件箱数不宜过多，计算满足生产需求的最大暂存箱数。分拣区零件是通过不同配线模式将库房中的零件配送到分拣区,然后由分拣人员将零件拣取至配餐车，最大暂存箱数不仅与生产节拍相关，也与不同配线方式有关1。目前发动机工厂有3种配线模式,分别是大件(G1.T)配线，小件(K1.T)配线，以及大件拆包配线，其中小件配线分为2个路径，如图
11、10所示。M254目前单线生产节拍为50JPH,以生产节拍为基础，考虑不单车用量X生产节拍X配线循环时间axBin=同形式配线循环时间，计算每种零件的最大暂存箱数，公式如下：单箱承装数不同形式配线循环时间如表2所示，分拣区150余种零件最大暂存箱数由此可计算得出，部分零件最大暂存箱数如图11所示。PartNameENGINEMOUNT1.HMaxBIN1ProcessG1.22PartStatiornumbero：PZ301031NOISECAPSU1.E1G1.22PZ302031OI1.PAN1.OWER-PART1G1.22PZ302041OI1.SUMPUPPER-PART1G1.22
12、PZ302071CRANKCASE1.OWER-PART2G1.22PZ302131CHAINS1.IDINGRAI1.3G1.10K1.T4PZ301051SEA1.INGF1.ANGE4G1.10K1.T4PZ301051CHAIHS1.IDINGRAI1.2G1.10K1.T4PZ301081chainTehsiohihgrai1.4G1.10K1.T4PZ301081PRESSURE-ANDTEMPERA2GU0K1.T4PZ301081TANDEMOI1.PUMP1G1.22PZ302141RO1.1.ERTAPPET2G1.10K1.T4PZ301081图11部分零件MaxBin数
13、据3 .AGV路线规划AGV路线规划问题以最短路径算法为基础，结合实际情况，对线路进行规划设计。M254生产线分为3部分，每部分都有配餐车上线点（kickin）和下线点（kickoff）,分拣区AGV出发点作为第一个节点，上线点作为目标节点，规划AGV配线路径；同理下线点作为第一个节点，分拣区位置作为目标节点，规划AGV空车返回目标节点。规划合理的AGV路径，尽量减少AGV路径的交叉，M254的AGV路径如图12所示。配线路径G1.TK1.T循环时间30min45min表2配线路径的循环时间M254每辆AGV拖动3个配餐车进行配线，即一拖三，如图13所示。图13M254AGV拖配餐车结合AGV
14、行使速度计算出所需要的AGV数量，公式如下:AGV数第=生产节拍单个AGV拖动SC数徜（拣件时间+路径时间）X安全系数）+AGVbuffer数量其中M254装配线生产节拍为50JPH,单个AGV拖动SC数量为3,3个1.oop拣件时间均为260秒，通过路径长度与AGV行驶速度（0.45ms）计算路径时间，安全系数为105%,AGVbuffer数量为1台。由此得到M254AGV数量、路径长度、配餐车数量如表3所示。路慢分拣区面积AGVttfi配餐车数量AGV路径长度1.oop1705m21340336m1.oop2705m21440576m1.oop3705m?1440550m表3M254AGV相关参数四、结论本文通过规划150余种零件存储位置，计算零件暂存箱数，设计并建造了全新的M254分拣区。M254分拣区规划为3个U型区域，零件按照最大暂存箱数放置在适当的位置。每辆AGV拖动3个配餐车进行配线，设计了合理的AGV行驶路径，并计算满足生产节拍所需的AGV数量41辆，搭建了智能运输车AGV配线体系。分拣区引入按灯拣选系统，降低人员操作失误的风险。投入使用以来，M254分拣区可以高效地为装配线配送准确的零件，无物流原因造成的生产线停线，以及零件错漏拣情况发生。
