毕业论文随行配料系统(SPS)布局方案设计_毕业论文方案设计

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摘要

随着市场个性化需求增多，为了实现多品种小批量生产，汽车行业采用混流生产模式，而这一模式的应用，导致零件种类的增多，线边货架增多，错装漏装率增加，为了提高装配效率和装配质量，各大汽车公司分别引入随行配料系统（SPS）。

本文首先介绍随行配料系统的基本原理及组成，对新老物料配送方式进行分析、对比，总结出随行配料系统的优势及设计原则。根据已有的A工厂总装车间平面布置，确定随行配料系统的总体布局方案。在此基础上，分析六条装配线所装配的零件以及装配线本身的特点，设计不同的随行方式、上下线方式和不同结构的料车，以满足各装配线生产需求。通过分析不同AGV小车的特点，选择满足现场需求的方式牵引料车至线边，并在已知生产节拍以及装容量等信息的基础上，确定各区域AGV小车数量；在已知料车上下点位置以及集配区位置后，设计AGV行驶路线。利用亮灯配货系统的防差错功能，准确引导配货者配货,在确定集配区货架的摆放方式之后，选择亮灯方式以及安装位置。最后，对集配率、工时等收益进行分析，并提出了集配项目的改进及优化意见。

随行配料系统（SPS）的运用，使得多品种混流生产更加灵活，生产作业更加安定，使管理、监督业务得到提高，使得设备投资减少，使得生产线线边摆放零件大幅度减少，线边整洁通亮。

关键词：混流生产；随行配料系统（SPS）；亮灯配货系统；AGV物料传输系统

Abstract

With the increasing market demand for personalized, in order to achieve more varieties of small batch production, the automotive industry using mixed production mode, and the application of this model, leading to an increase in types of parts, wire shelf edge increases, the wrong equipment installed leak rate increase, in order to improve aembly efficiency and aembly quality, the major car companies were introducing set part supply(SPS).This article introduces the basic principles of the set part supply(SPS)and its composition, comparing and analyzing the new and old material distribution methods, summarizing as well the advantages and design principles of the system(SPS).The overall layout of the set part supply(SPS)program is determined on the basis of the existing a factory aembly shop layout.Six aembly lines and their characteristics are analyzed with the aim of designing different patterns and structures to meet the demand of production lines.The characteristics of different AGV cars are analyzed, the AGV car with the pattern top traction is selected, sending the materials to the line by using the mode of tape navigation.Based on the known production rhythm and aembly capacity, the number of AGV cars is fixed.The AGV route is designed after confirming the position of the points on the material cars and the aembly location.The workers can accurately distribute the parts by making use of the light picking system.After fixing the mode of arrangement, the light-on pattern and installation position can be selected.Finally, the earnings such as aembly rates, working hours are calculated, and then some ideas and suggestions are proposed towards the aembly project.With the use of the set part supply(SPS), the multi-species mixed production becomes more flexible, the operation more stable, and the management and supervision busine is improved.Meanwhile, reduce greatly the equipment investment and the number of the parts on the line side, which make the line side more clean and tidy.Keywords: mixed production;set part supply(SPS);the lights picking system;AGV cars

目录

第一章 概论...................................................1.1 论文研究的意义.............................................1.2 随行配料系统（SPS）国内外现状..............................1.3 论文的主要内容.............................................第二章 随行配料系统（SPS）介绍................................2.1 随行配料系统（SPS）组成....................................2.2 随行配料系统（SPS）原理....................................2.3 随行配料系统（SPS）优势分析................................2.4 随行配料系统（SPS）设计要求................................2.5 本章小结...................................................第三章 随行配料系统（SPS）布局方案设计........................3.1 A工厂总装车间平面布置图....................................3.2 随行配料系统（SPS）布局设计方案............................3.3 本章小结...................................................第四章 料车设计...............................................4.1 料车的设计原则.............................................4.2 六个区域料车设计...........................................4.2.1 HC1料车..............................................4.2.2 HC2料车.............................................4.2.3 PDB料车.............................................4.2.4 POR料车.............................................4.2.5 MV1料车.............................................4.2.6 MV2料车.............................................4.3 本章小结..................................................第五章 AGV物料传输系统.......................................5.1 AGV物料传输系统设计原则...................................5.2 AGV小车设计...............................................5.2.1 AGV小车选择.........................................5.2.2 AGV数量确定.........................................5.3 AGV行驶路线确定...........................................5.4 本章小结..................................................第六章 亮灯配货系统..........................................6.1 亮灯配货系统应用背景及原理................................6.2 集配区零件布置............................................6.2.1 布置原则.............................................6.2.2 布置信息.............................................6.2.3 平面布置图确定.......................................6.3 亮灯方式及安装位置........................................6.4 本章小结..................................................第七章 随行配料系统（SPS）成效...............................7.1 XX公司A工厂总装车间集配信息..............................7.2 总体收益..................................................第八章 结论..................................................结束语.......................................................致谢.........................................................参考文献.....................................................附录1.......................................................武汉大学毕业设计（论文）

第一章 概论

在现今汽车生产中，如何利用并不宽裕的物料存储区域，提高装配线的柔性和工作效率，这是现如今每一个汽车公司未来发展的方向。日本的丰田公司于上世纪50年代创建一种全新的生产方式——精益生产[1]，在其精益生产的理念中提出一个利于配料供给的方式——随行配料系统（SPS）。该配货方式采用亮灯配货系统的防差错功能，引导配货者快速、准确的配货，再利用AGV物料传输系统，AGV自动托运料车至线边，减少装配者取件距离，减少操作工时，提高工作效率[2]。

1.1 论文研究的意义

汽车物流的复杂性是行业公认的，多品种混流生产下，车型增多，而各车型内饰和底盘样式配置不同，衍生出各种各样的颜色件、差异件，使得线边的货架不断增多，车间现场拥挤、视野受限[3]。在这种混流生产方式下的物流也更为复杂，应对物流生产，唯一的方法就是走精益物流的路子，在总装车间采用随行配料系统（SPS）。XX公司A工厂的建厂理念是紧凑型工厂、精益型工厂，而A工厂总装车间相对于B工厂总装车间减少50个车位，在必须满足4个车型44v/h节拍的生产前提下，为解决因车位减少而导致的零件无法在线边布置，以及大量采用同步造成物流成本的大幅上升的问题，XX公司A工厂决定导入集配方式以实现零件上线。

这一集配方式的运用，可以解决线边物流面积不足的问题，减少线上员工拿取零件外移距离，降低劳动强度，降低位移及包装拆卸等带来的不增值时间，降低装配员工拿取零件出错几率，提高装配质量，提高劳动效率。而亮灯配货系统可以指引集配区工人快速、准确的拾取零件，实现零件多品种防差错功能，提高整车装配质量水平[4]。

1.2 随行配料系统（SPS）国内外现状

在国外，日本丰田公司首先提出精益生产理念，采用随行配料系统（SPS）实现零件供货，提高了生产效率。德国等其他国家汽车行业也纷纷效仿，引入随行配料

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意见等。

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配货员工根据信息系统输出的零件配料信息，将一台车份的零件配载到相应的料车上，利用AGV物料传输系统托运，按需求的时间送至生产线指定工位，料车在线随对应生产车辆同步行进，配料车内零件全部装配完毕后，在指定工位撤出并进入下一循环。

2.3 随行配料系统（SPS）优势分析

随行配料系统（SPS）与常规物料配送方式，有着绝对的优势。常规物料配送存在的问题：

1、料架，料架线边摆放，影响视野，同时无防差错措施，容易造成错装、漏装，尤其是在车型增多时，零件种类也随之增多，就更可能导致错装漏装，影响装配质量[7]；

2、人机工程学，在无防差错条件下，操作工一直处于判断挑选状态，影响取件速度，而且会有一些弯腰、够取零件的动作，这会加重身体负荷，让人更易疲劳，使得操作工时增加，影响效率[8]；

3、线边面积，在线边面积有限的前提下，当新车型上线生产时，零件数量就会增多，大大影响线边面积，不利于零件的库存管理。

相比常规配送方式，随行配料系统（SPS）更能满足当今汽车混流生产这一模式，且具有明显优势。

1、生产作业安定化：没有零件选择，操作人员专注于装配工作，有力确保了装配质量；

2、设备投资减少：减少了步行、转身等辅助操作，工位密度增加，装配线长度最小化，减少搬运次数；

3、生产柔性化：装配线高柔性化，可以混流生产更多种车型。

2.4 随行配料系统（SPS）设计要求

随行配料系统（SPS）设计应满足以下要求：

1、随行料车大小设计，要满足人机工程学，方便装配者拿取，省时省力，拒绝大幅度动作，而且要利于AGV和吊具牵引，能够正常运行。

2、随行料车优化布局，能够装载所有需要的集配零件，最少能够满足三种车型

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随行配料系统（SPS）布局方案设计

3.1 A工厂总装车间平面布置图

XX公司A工厂总装车间平面布置图如图3.1：

图3.1 装车间平面布置图

3.2 随行配料系统（SPS）布局设计方案

根据XX公司A工厂总装车间平面布置图，为对HC1、HC2、PDB、POR、MV1、MV2 六条装配线供货方便，决定在每条线附近设置集配区，根据厂房实际情况和生产线运行方向，将集配区设在每条生产线线头，具体位置见图3.2。

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第四章 料车设计

4.1 料车的设计原则

1、随行方式设计原则：

a、动力源易获得

b、保证料车随线运行稳定 c、不妨碍装配操作

2、料车布局设计原则：

a、外观件优先布置 b、大零件优先布置 c、易错装零件隔开

4.2 六个区域料车设计

集配零件共同的特点是体积大、重量轻、配置多、颜色件多等，为更好的服务于各条装配线，针对六个装配线零件及其装配线本身特点,设计不同的料车，详细分析如下[11]。

4.2.1 HC1料车

1、HC1装配线特点

HC1为内饰一线，采用大平板输送，主要装配内容为天窗、卡夹、收卷器等，零件数量为206，零件主要特点是零件多、体积大，输送类型为大平板输送，线边滑架数量为7个。

2、详细设计

考虑到HC1线输送类型，为节约成本、更容易的获得动力源，决定让HC1线料车与机运线连接，从而获得稳定的动力源。在大平板上设置挡块，挡块高度由实验决定，以保证料车在随线运行时，不会滑出。HC1线是一条完成的装配线，不与其

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图4.3 HC1前车简易图

图4.4 HC1后车简易图

4.2.2 HC2料车

1、HC2装配线特点

HC2也为内饰一线，本区域装配零件为装饰板、护板、手刹等，零件数量为139个，零件多为外观件、体积大，严禁划伤，输送类型为大平板输送，线边滑架数量为9个。

2、详细设计

本条装配线特点与HC1类似，都是大平板输送，所以在动力源选择上采用同样方案，选择机运线作为动力源。同样，在大平板上设置挡块，挡块高度由实验决定，1

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1、PDB装配线特点

仪表装配线主要装配支架、控制盒、显示屏、操纵机构等，零件数量为69，数量较少，多为外观件，零件体积较大，输送类型为吊具输送，线边滑架数量为1个。

2、详细设计

本条装配线随行方式比较特殊，先在线边分装，再在仪表合装点EC10R进行合装，所以设计一对一的方式，吊具与料车固定，再利用AGV拖运。

PDB线随行方式图如图4.7所示：

图4.7 PDB随行方式

PDB线零件数量较少,为装配者装配方便,需要将零件摆放在适宜的高度、适宜的位置，而本区域面积较小，料车过大则会导致拥挤、拐弯困难等，综合人机工程、转弯半径等因素考虑，PDB线料车最终尺寸定为：1023/703/1066(长/宽/高)。

PDB线料车整体效果图如图4.8所示：

图4.8 PDB料车简易图

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图4.10 POR料车简易图

4.2.5 MV1料车

1、MV1装配线特点

MV1为内饰二线，主要装配后灯、支架、密封板、方向盘总成、冷凝器等，零件数量为157个，零件较多，外观件要求高，吊具输送，线边滑架数量为18个。

2、详细设计

MV1线与POR线类似，采用吊具输送方式，所以在动力源选择上采用机运线。利用推杆方式，让吊具推动料车随线运动，推杆尺寸等由实验决定，以保证料车在随线运行时，能够自动摆正，稳定运行。由于是吊具拖挂，所以无法设计自动上下线方式，只能人工上下线。

MV1随行方式图如图4.11所示：

图4.11 MV1随行方式

MV1线零件多，很多外观件要求重点保护，所以本区域料车设计重点主要放在5

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图4.13 MV2随行方式

MV2线小零件多，很多外观件要求重点保护，例如：大灯、仪表板等外观件。而MV2线也存在滑架干涉，将滑架高度改为1.2米。再综合考虑人机工程、转弯半径等因素，MV2线料车最终尺寸定为：1590/690/626(长/宽/高)。

MV2线料车整体效果图如图4.14所示：

图4.14 MV2料车简易图

4.3 本章小结

本章讲述料车的设计原则以及六条装配线料车设计，解释料车布局设计原则以及随行方式设计原则，并根据六条装配线本身以及零件特点，设计不同的料车、随行方式以及上下线方式等。本章的重点在于料车设计上，会根据生产线特点设计分析料车。随行配料系统（SPS）的亮点便是料车的设计，本次项目在料车设计上的最大特点，就是子母盒的应用。随行配料系统（SPS）在料车的设计上花费很长时间，参考很多工厂的料车设计理念，才最终确定适用于XX公司A工厂总装车间的料车。

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5.2.2 AGV数量确定

AGV数量的确定由节拍、总行程以及装容量等决定，详细的计算公式见表5.2。

表5.2 AGV数量计算表（一拖四）

序号 1 2 3 4 5 6 名P 称

HC1 44 0.98 HC2 44 0.98 PDB 44 0.98 POR 44 0.98 MV1 44 0.98 MV2 44 0.984 4 4 4 4

360 25 14.4 170 25

6.8 9.6 9.2

2.8 20.2 7.56 9 84.00%

2.6 86.70%

A

H

L

V

T0

T1

T2

T

Nt

N

η

1.5 5.6 13.9

240 25 230 25

1.5 5.6 16.7 3.12 4 78.10% 1.5 5.6 16.3 3.05 4 76.20%

430 25 17.2 1.5 5.6 24.3 4.55 5 90.90% 相关词语解释：

1、P:节拍（台/小时）

该节拍为XX公司A工厂 总装车间生产节拍44台/小时。

2、H:装容（件/次）

该装容两为各区域AGV拖拉料车辆数。

3、L总行程（米）

AGV小车行驶路程总长为总行程。

4、V:AGV平均行走速度（米/分）

综合车间生产情况以及AGV实际情况，设定AGV平均行走速度为25米/分。

5、T0：AGV运行时间（分钟/趟）利用公式算出六个区域AGV运行时间。

6、T1：操作及等待时间（分钟/趟）

考虑到AGV在运行过程中存在等待滞留等时间，根据生产节拍，大致给予一定时间。

7、T2：配料时间（分钟/趟）

配料时间根据节拍计算，如HC1线每次运送1台份，配送时间为：60/44=1.4分钟；其他线每次配送2台份，配送时间为：60/44*2=2.8分钟。

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3、PDB区AGV行驶路线如图5.3：

图5.3 PDB区AGV行驶路线

4、POR区AGV行驶路线如图5.4：

图5.4 POR区AGV行驶路线

5、MV1区AGV行驶路线如图5.5：

图5.5 MV1区AGV行驶路线

6、MV2区AGV行驶路线如图5.6：

图5.6 MV2区AGV行驶路线

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第六章 亮灯配货系统

6.1 亮灯配货系统应用背景及原理

亮灯配货系统作为辅助系统，帮助配货员工快速、准确的配货，提高配货工时。亮灯系统是一组安装在货架储位上的电子设备，通过计算机与软件的控制，藉由亮灯与数字显示作为辅助工具，引领配货人员正确、快速、轻松地完成配货工作。亮灯配货系统能弹性地控制配货流程，对现场的配货状况进行实时性的监控，降低配货错误率，加快配货速度，免除窗体作业的不便与浪费，节省人力资源及人员培训时间和培训费用。本系统支持业务方面多车型不同零件的快速稳定的拣选，并提高配货的准确率和工作效率，降低人力成本[14]。

6.2 集配区零件布置

6.2.1 布置原则

由于厂房面积有限，而车型较多，零件种类增加，如何在有限的集配区域里摆下全部的零件，这需要考虑很多布置因素，布置原则如下：

1、在一定的集配区域，能够放下足够多的看板和GV，以符合四种车型所需。

2、留有足够的物流通道和AGV小车行驶通道，以便正常的送货和配货。

3、尽量避免柱子等干扰物，充分利用现有面积。

4、符合工时分配原则，符合生产节拍和供货周期，保证正常生产。

5、看板和GV分开，先按车型布置，再按零件布置。

6.2.2 布置信息

按集配项目初期规划，计划有17个配货员工，根据集配区面积以及零件数量，进行人员分配，尽量做到工时平衡，均衡配货员的工作量，详细人员分配信息见表6.1.3

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图6.2 HC2集配区布置

3、PDB集配区布置图

PDB集配区面积小，零件较多，货架大致摆放按车型分布，再按零件摆放，一边看板，一边GV，该集配区较为拥挤，详细布置见图6.3。

图6.3 PDB集配区布置

4、POR集配区布置图

POR集配区较长，布置方式与HC1相同，详细布置见图6.4。

图6.4 POR集配区布置

5、MV1集配区布置图

MV1集配区面积较大，但是零件相对也较多，为保证物流人员正常送货，该区

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6.3 亮灯方式及安装位置

物料捡货常用两种方式：一是采用电子看板标签方式进行拣配操作；二是采用打印配送物料清单，配货者核对进行拣配操作。电子看板标签是藉由亮灯与数字显示作为辅助工具，引导配货人员正确、快速、轻松地完成配货工作。而打印配送物料清单，是需要配货者具备鉴别能力，能清楚的辨别出所需零件。这两个方式各有优缺点，经过对比，选择电子标签式[15]。

物料拣配方式对比见表6.2：

表6.2 物料拣配方式对比

项目 电子标签 纸质清单 成本 较高 较低 系统可靠性 较差 较好 工作效率 较高 较低 错拣可能 几乎没有 有较高风险 对工人要求 无 较高

电子看板标签方式优势显而易见，但考虑到成本问题，本次项目仅采用亮灯作为辅助工具，不设置数码管显示零件数量。

图6.7 亮灯配货系统亮灯方式

对于看板，决定每个看板占用8个点，即最大程度可以安装8个拾取指示灯；对于GV，决定每个GV安一个拾取指示灯，具体位置见图6.8。

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第七章 随行配料系统（SPS）成效

7.1 XX公司A工厂总装车间集配信息

表7.1 各工厂集配对比信息

总零件数 总零件数（不含紧固件）

集配零件数 集配比率 集配比率（不含紧固件）

A工厂（平均）1100 820 425 38.60% 51.50%

B工厂（平均）1678 924 335 20% 36.30%

C工厂（平均）1740 932 420 24.10% 45%

D工厂 1013 694 519 48% 70% 从表7.1可以看出，A工厂集配比率为38.60%，其中不含紧固件的比率为51.50%，与B工厂和C工厂相比，高于10个百分点。与其他公司相比，D工厂的集配比率为48%，明显的高于A工厂，但是从XX公司发展来看，集配比率有明显的提高，对以后的集配项目积累宝贵的经验。

表7.2 A工厂总装零件信息

总零件数

总零件数（不含紧固件）改进前集配零件数 改进后集配零件数

XX1 1076 823 325 422

XX2 1090 825 320 427

XX3 1337 886 352 430 从表7.2可以看出，改进后，集配零件数得到明显提高，符合A工厂未来的发展的趋势。

装配线 HC1 HC2 PDB POR MV1 MV2

表7.3 A工厂总装车间六条装配线零件信息 区域集配零线边零总零件数 件数 件数

206 76 63 139 58 11 69 127 29 156 62 95 157 89 62 151

集配

率 37% 55% 84% 81% 39% 59% 从表7.3可以看出，PDB、POR集配程度最高。

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第八章 结论

本文基于精益生产的理念，进行了随行配料系统（SPS）供货方式的设计，共分为七个章节，主要完成了随行配料系统布局、料车、AGV物料传输系统以及亮灯配货系统的设计内容。随行配料系统对于汽车生产有着重要意义，完善的随行配料系统不仅可以降低工时，提高生产效率，而且可以保证生产质量，防止错装漏装。虽然XX公司A工厂总装车间随行配料系统项目第一阶段告一段落，但仍有很大改进空间。主要内容包括：

1、在厂房建设初期，将考虑随行配料系统项目纳入设计范畴，最优化厂内物流设计。

2、为保证料车行驶稳定，采用导轨式引导，使得料车在运行过程中不宜脱离原定路线，也利于实现料车自动上下线。由于导槽容易造成绊倒等安全风险，凹式导槽应用较为广泛。

3、在设计初期，综合考虑料车设计各影响因素，优化设备位置，减少料车设计的约束；根据工艺顺序，合理布置零件，使其更符合人机工程学原理。

4、优化料车结构设计，提高其通用性，使其适合任意装配线；优化AGV行驶路线，减少空箱返回集配区的时间，提高利用率以及节省时间。

5、在经费允许的情况下，集配区建设成两层，利用升降机将料车运输到一楼，再供货到线边并随线移动。

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致谢

本次集配项目得到很多老师和部门的帮助,XX师傅的细心指导，经验传授，也有PPC工艺员、物流人员的帮助，共同协力完成。

本论文是在校内指导师梁玉红老师和校外指导师XX师傅共同指导下完成的。本次项目是在XX师傅的指导下，配合完成，项目中XX师傅勤勉细致的工作作风和精益求精的态度深深的影响到我。在论文的撰写过程中，梁玉红老师严谨的工作态度和耐心指导给予我很大的帮助，在项目和论文撰写上力争完美。虽然在做集配项目期间，遇到很多经验上的问题,也经常出现一些错误，但是XX师傅都能细致耐心地给我分析问题并教会我以后再遇到类似情况怎么处理。这次项目经历让我积累很多经验，体会作为一名工艺员应该有的工作作风，也让我明白无论在将来的工作岗位上遇到什么问题，都要秉持实事求是与认真负责的态度去细心的解决各种问题。

在此谨向指导过我毕设的老师以及辅助完成项目的师傅、各部门同事致以最衷心的感谢与最崇高的敬意。感谢各位老师、同事给与我巨大帮助，谢谢！同时也要感谢XX公司，让我有如此宝贵的工作经验，使我受益匪浅！

本项目在初期准备时参考很多资料，参考很多公司的集配理念，在论文撰写过程中也参考不少文献资料，在此我对每一位作者表示真诚的感谢！感谢他们为本论文的成稿提供莫大的帮助。也感谢在论文撰写过程中给予我不少帮助的各位同学与朋友。谢谢你们对我的支持。

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附录1

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