SPS单台物料动态拣配管理模式在工程机械行业的研究及应用

曾世樑，李文利，文 化，覃 科

（广西柳工机械股份有限公司，广西 柳州545007）

1 概述

1.1 装载机装配制造业务厂内传统物流模式

装载机装配制造业务的厂内传统物流模式主要是以批量上线为主，以器具按工位拣配一天的物料量存放于装配线旁。因一种物料量会占用一个器具或一定量组合量存于器具上，造成装配线边配送物料器具用量多、占的面积大，形成装配线边库，员工往返于装配线边各种物料器具拿取物料，效率非要低，同时物料带包装上线，拣料及流转过程中极易磕碰、出错。而随着市场对工程机械产品品种多样性、个性化的需求增多，工程机械产品的品种和产量也越来越大，物料的规格也越来越多，产品间的物料差异越来越大，装载机装配制造业务的装配线边库管理越来越复杂。

1.2 装载机装配制造业务厂内单台物料SPS配送模式的探索和运用

物料批量配送方式已经无法适应多品种小批量的装配业务需要，需要建立满足柔性化装配需求的物料配送方式来快速应对不同需求的变化，即最佳的柔性化物料配送方式——单台物料SPS配送模式，物料选择和空箱返回在SPS拣配区进行操作，装配员工只负责在随行的SPS物料小车拿取物料装配。单台物料SPS配送的含义：按SPS（Set Parts Supply）物料单台套供应，物料有序地从SPS分拣区超市料架上取下，按照SPS配货方式送到指定工位[1]，即集中必要数量的物品，在必要的时间将必要的物料配送到必要的地点。

面对越来越复杂装配线边库管理和挑战，单台物料SPS配送模式取消了装配线边的物料存储料架或器具，在装配线单独分离出一块物料拣配场地，应用物流的技术和IT的技术，采用单台物料SPS配送随行物料车，在物料拣配场地内完成的按照需要的产品单台份物料，在必要的时间将必要的物料配送到指定的上线地点同步上线，单台套的物料与装配线同步随行的方式，供应给装配线装配员工。单台物料SPS配送模式体现了精益化的思想，集成必要的数量物品，完成物料拿取随即装配完，也是比较实用的防错技术。

1.3 传统物料批量配送模式与单台物料SPS配送对比

传统物料批量配送模式与单台物料SPS配送差异对比，如表1所示。

表1 传统物料批量配送模式与单台物料SPS配送对比

2 单台物料SPS配送模式研究和应用

2.1 汽车行业单台物料SPS配送模式研究

单台物料SPS配送模式广泛应用各种企业行业，获得了非常成熟的运用。从成套拣选、成套配送、物料随行三个方面[2]策划及实施，在装配线分离的另外一个场地，汽车总装线旁边一般都有装配线边库，装配线边库会存放半小时、一小时或两小时左右的零部件，SPS分拣区的物料库存基准设定，并设置在装配线使用工位的附近，保证了零部件的迅速供给。汽车总装是混线生产，多种车型轮流总装，这样装配线边库就需要存放多种车型的零部件。装配线成套供给零部件的货架所在的区域。由于单台物料SPS配送临近装配线，SPS分拣区的物流作业人员按照生产指示（该指示根据车辆顺序生成并按下线实绩控制进度）在货架上拣取一套零部件放于专用的物流周转容器中，并用物料小车送到线侧，实现零部件小批量多频次的输送，循环流转。但是汽车行业SPS分拣区大多采用一物一位的缓存，需要大面积的货位缓存物料，对场面的面积需求量大，物料使用后容易造成大量的空巢。

2.2 工程机械行业单台物料SPS配送模式研究

中国国内工程机械著名制造企业SPS应用也比较早，未完全随行走线，基本采用了汽车行业一物一位的缓存拣配单台的模式，物料位置点固定，SPS分拣区占用了车间内部大量的面积，并在拣选零部件过程中，形成了大量的空巢。

3 现状问题及需求分析

工程机械行业装载机装配制造业务现状以传统批量配送模式，入库件仓储依据SAP打印出的拣配单及物料标签，将1天的配送批量按照工位原则进行分拣，按照装机上线计划，将物料批量送到装配线旁，装配员工到不同的器具上拿取物料，然后返回装配线进行装配，空器具由物流人员集中并大量周转返回。

配送件依据SAP打印出的装配发货单，将1天的配送批量按照器具存载量及配送频次，运用货运车辆及叉车将物料批量送到线旁。装配员工到不同的器具上拿取物料，然后返回装配线进行装配，空器具由物流人员送至指定位置，再由货运车辆运回供方。

装载机装配制造业务装配线机型多达20多种，各型号的生产节拍差异巨大，装配所需求的物料切换非常频繁，需求时间不固定，固定工位器具容纳多型号的物料或增加不同的工位器具容纳多型号的物料，装配员工识别物料困难，极易错拿错装。按照精益原则要求，需要缩小生产面积，而线旁的工位周围器具多，现场拥挤，合理布置困难，减小生产面积较为困难；物料拣配员工需要打印拣配单和标签，并按照工位拣配的方式进行批量拣配，需要在不同的库位间反复走动，效率低。

4 SPS规划和应用

4.1 物流模式

单台物料SPS配送小车随着装配板链线行走，减少了装配员工的取料距离，缩短找料时间，防止错漏装配，减少物料占用装配线边空间。同时，SPS单台物料小车搭配0.5 t潜伏式牵引式AGV进行配送，挂置3台套物料，分别向三个单元进行配送并流转回空器具，配送周期25.2 min，取消了人工拉料，实现自动化配送。入库件采用活动式仓位，物料采用活动序号，颜色区分，直配件采用固定式仓位.SPS物料配送模式在装配线的主装配线、前后车架部装线和柴变合套部装线已全部实施运用。同时搭建完整SPS的实施流程，如图1所示，按流程进行实施。

图1 SPS实施流程图

4.2 实施SPS物料类别

经过分析实施后，结合7种常用类型产品及通用件（约10%通用），纳入单台套SPS物料7356种，约占总体物料的78%。实施SPS物料定义及种类数，如表2所示。

表2 实施SPS物料定义及种类数

4.3 SPS功能区域及路线布置

由于场地限制，不能采用汽车行业一物一位的拣配区域布置方式，必须采用精准动态式，为实现精确动态式，对完善了2个提前条件：首先设置仓库区、集中分拣区（含直配小件寄售区）、排序区、空车停放区、上线区、下线区，围绕主装配线和部装线，设置线旁物料小车上料、下料点，与工艺沟通，确定4个配送单元的线旁物料小车上料、下料点，保留充足的空间和安全距离。其次将原合套车间部分区域更改为单台套SPS物料集中分拣区域，所有机型的单台套SPS物料集中于分拣区域，分拣区域同时具有仓储功能，外部供方提供的物料按照电子拣配系统进行静态库位分配及拣入。SPS功能区域及路线布置，如图2所示。

图2 SPS功能区域及路线

4.4 SPS设施、设备、器具

对器具进行精益化设计，既要区分工位，同时要区隔不同的物料摆放。首先是增加分拣区料架，料架设计为标准规格2 000×800×1 800，设置为5层，每层设放置标准B箱的位置共计10个。一个标准料架可存放5×10=50种，3 500种物料所需料架为70个。其次是设计单台套SPS物料小车，装配主装配线1-5工位的SPS物料小车需装载92种物料，装配主装配线6-15工位的SPS物料小车需装载90种物料，前后车架的SPS物料小车需装载106种物料，合套线的SPS物料小车需装载86种物料，因此统一按120物料标准存放量设计了铝型材单台套SPS物料小车，设计规格1 200 mm×800 mm，提高满足不同机型的柔性需求。SPS单台配送小车，如图3所示。

图3 SPS单台配送小车

4.5 拣配人员

根据单台物料拣配时间的测算，单台物料SPS拣配人员需求7人，只需要在现有配送人员工作内容变更后即可上岗作业，满足了单台物料拣配的需要。

4.6 单台物料SPS配送模式所带来的变化

已经采用SPS单台套配送模式，覆盖3T—7T机型，这种配送模式减少装配工67%取料距离，缩短平均找料时间50 s/台，减少物料占用线边货架4个，具体效果如下表3所示。

表3 SPS实施效果分析表

4.7 SPS单台配送运营要求

对造成停线风险的相关问题需要运营方式进行管理，特别是针对异常管理，如图4所示。

规范一：防止员工随意拿取物料。制定管理制度，要求员工在本工位使用物料小车上指定范围的物料，不能随意拿取其他工位的物料，不能跨工位拿取其他工位物料小车上的物料。

规范二：及时记录BOM不准确信息。物料小车上准备BOM更正记录表，员工使用物料发现BOM不准确时进行手工填写，最后由物流系统收齐后移交装配线维护BOM表工艺技术人员，待工艺技术人员审核后在SAP系统上修订BOM表。

规范三：对物料使用错误或装配损坏进行判定补充。装配员工使用错误或装配损坏后，报告现场工艺技术人员确定，现场工艺技术人员填写手工补料申请表，提交现场物流人员后，由现场物流人员至库房进行补料。

规范四：及时对缺料进行处理。员工查看物料小车上的配送清单，确定是否缺料，确定物料小车上没有清单上所列物料，向现场物流人员进行报告，由现场物流人员进行取证，确定后填写手工补料申请表，并至库房进行补料。

规范五：跟踪并备注技术变更。技术变更的物料需要在物料小车上配送清单上备注1个月，以提醒物流人员及现场装配员工了解技术变更的物料，提高装配的正确性。规范六：将直配小件入库的账务处理。装配线维护BOM表工艺技术人员罗列每种机型的直配转入库的小件清单，发于采购部及物流系统，按相关流程进行操作。

图4 异常问题解决流程

5 后续技术研究和运用

5.1 电子拣选系统运用

现SPS拣配仍依赖与人工识别序列号进行拣配，拣配效率及准确性会受到影响。后续电子拣配系统与MES系统结合，运用指示灯让员工傻瓜式拣配将大大提升配送效率；可采用每个货位安装一个电子标签，其中前7位标签值显示物料号，后5位标签值显示数量。每货位配置一个信号指示灯，当标签显示某物料时所对应的货位指示灯点亮。可将拣配数据通过电子表格形式导入电子标签软件，电子标签根据表格中顺序显示相应的物料号及数量且对应货位指示灯点亮。此时拣配人员可通过亮的指示灯、显示的物料号及数量快速及时的拣配物料。当完成正确数量的拣配后拣配人员可通过按下电子标签的OK按钮将数据传回标签软件并熄灭此电子标签。如果在拣配过程中拣配数量不足于标签显示值则可通过电子标签的数字加减按钮进行实际拣配数量调节，再通过OK按钮进行确认。当单组标签所管理的物料拣配完成后此标签的LED灯息灭。电子标签软件将返回的数据与拣配数据进行对比返回数据差异，可将数据进行电子表格导出。同时可实现故障软件报警功能，如指示灯或电子标签故障须通过标签软件快速提示。

通过电子拣选系统运用，将现状SPS拣配时间=拿单时间+看单序号时间+行走时间+看货架序号时间+看单数量时间+拣配数量时间改为采用电子拣选系统时间=拿单时间+扫码时间+行走时间+看货架数量时间+拣配数量时间，因此采用电子拣选系统后拣配时间将远小于现状SPS拣配时间。

5.2 通用标准件SPS运用

目前通用标准件采用补料形式存储在装配线装配线边，补料以巡线形式进行补充，物料不足时装配人员通过信息传递。这种形式存在造成线过货货架过多、巡线补料存在时差。因此，后续将在单台套物SPS料小车上增加通用标准件盒，在单台物料SPS拣配区对通用标准件进行定量补充，实现通用标准件的精益化配送。