环形生产线缓冲区配置及设备布局集成优化

张 瑞 刘雪梅

发动机和变速器作为汽车的核心部件，其制造技术是整车制造技术的核心体现[1]。而发动机和变速器往往采用环形生产线进行生产，并且在线配置缓冲区。环形生产线具有结构简单、便于托盘回流、严格控制在制品数等优点。但是同时也因其精致的闭环结构，在设备布局时需要充分考虑缓冲区占用空间，否则将极大程度影响生产效率。

1 模型描述

1.1 问题描述

假设生产线由K个工位构成，整线由电机驱动的辊道全铺设呈环形（封闭矩形），串联各个工位，待装配件固定在托盘上进入生产线，全程不离开托盘，托盘不离开辊道，进入工位时由挡料位控制托盘定位，作业姿态（除特殊工位调整外）不发生改变。如图1中双点划线所示，车间为忽略细节形状的矩形，长宽分别为W、L。用X和Y轴分别表示车间的长度和宽度。每个工位Mi(i=1,2,…,K)为忽略细节形状的矩形，长宽分别为w、l。用xi、yi分别表示设备距离Y轴和X轴的距离。每个工位在长宽方向分别留有安全距离（包含作业空间）dxi、dyi。虚线为抽象的辊道，忽略宽度。辊道由若干单位长度的辊道（下文称为标准辊道）拼接而成，具有在制品运输、引流、定位、物料缓冲等功能。标准辊道的长度可视具体项目定制，标准辊道的数量决定整线长度，二者均要在布局规划中设计。

图1 环形生产线示意图

根据环形生产线构型特征，在设备布局的过程中需要满足以下约束条件。

（1）第一行含n个工位，第二行含K-n个工位，每行设备中心位……