发动机装配线KIT集配方式及其追溯和防错_董正荣.pdf

工艺与材料柴油机设计与制造Design and Manufacture of Diesel Engine2023 年第 2 期 第29 卷（总第183 期）发动机装配线KIT集配方式及其追溯和防错董正荣，徐长虎（南京汽车集团有限公司，江苏 南京 210061）摘要：对采用成套（KIT）集配方式的发动机装配线的物料清单维护、配料防错、质损换料、计划变更、批次追溯、机型防错等进行设计，通过仓库管理系统（WMS）和制造执行系统（PTMES）的融合，借助条码读取和设备工控系统，实现了KIT零件从配料、安装匹配到追溯的全环节控制。结果表明：采用全新设计的KIT配料系统后，KIT零件追溯的效率大幅提高，KIT零件错配率、错装率及追溯成本大幅降低。关键词：发动机装配线；成套（KIT）集配；物料清单（BOM）Traceability and error proofing for KIT centralized distribution mode in engine assembly lineDONG Zhengrong，XU Changhu（Nanjing Automobile Group Co.，Ltd.，Nanjing 210061，Jiangsu，China）Abstract：The KIT bill of material maintenance，batching errorproofing，quality loss refuelling，plan alteration，batch traceability，model errorproofing and other aspects of the engine assembly line adopting the KIT centralized distribution mode are designed.Through the integration of the warehouse management system（WMS）and the production technology manufacturing execution system（PTMES），with the help of barcode reading and the equipment industrial control system，the whole process control of KIT parts from batching，installation matching to tracing is realized.The results show that the efficiency of KIT parts traceability is greatly improved and the mismatching rate，mispacking rate and tracing cost of KIT parts are greatly reduced after the newly designed KIT batching system is adopted.Key words：engine assembly line；KIT centralized distribution；bill of material（BOM）DOI：10.3969/j.issn.1671-0614.2023.02.0100前言汽车的个性化消费趋势，促使汽车同一条生产线上共线生产的品种越来越多，混流化程度也越来越高。为提高生产效率、降低错装风险，成套（KIT）集配生产模式逐渐被引入到发动机装配线的规划、设计和实际应用的全过程中。KIT集配是指成套单台份供给，即先将相关零件在既定的集配区域内按照生产计划和工位区分，把1个或几个工位需要的单台份零件集配到一个配料盒中，然后由人工送料车或自动导引运输车（AGV）送到生产线边 1。KIT集配一般由零件集配区域、零件供给设备（AGV等）、放置零件的存放器具（配料盒）及同步装置（将配料盒与生产线同步运行的装置）4个部分组成 2。KIT集配方式具有简化物料上线操作、大幅减少产线边物料占地面积、减轻产线操作人员的劳动作者简介：董正荣（1975），男，硕士，正高级工程师，主要研究方向为发动机先进制造技术。-49柴油机设计与制造Design and Manufacture of Diesel Engine2023 年第 2 期 第29 卷（总第183 期）负荷和错漏装风险、减少装配工时、提升生产效率等优点 3。KIT集配一般采用“二次供给”的模式。一次供给是由工厂的物流人员使用运输设备将供应商直接或通过第三方物流送到临时存放区的物料投到KIT集配区域；二次供给则由集配区域人员按照物料配给指令，把相应的零件放置到集配小车的配料盒中，根据生产计划集配小车，通过物流设备运送到装配线边的指定工位，并把装配线边的空小车及空配料盒运回集配区域。由于发动机装配线和KIT集配是2个相互独立的系统，在使用KIT集配满足发动机装配线配料需求的过程中需要解决的问题有：依据装配线的生产计划形成KIT集配的配料计划；集配小车中的物料与装配线车型的匹配；发动机与集配物料的批次或精确追溯；生产线计划的变更和质损零件的换料等。针对上述问题，本文结合上汽集团某型发动机生产线的规划设计，在KIT集配应用方面进行探索和研究。1KIT集配项目背景上汽集团在规划建设某款新型高效发动机项目时，为减少投资，决定不再新建厂房，该型发动机生产所需场地通过对已有厂房内相关设施重新调整获得，因此该项目面临节约土地资源和降低投资成本的双重压力。拟建的发动机装配生产线规划产能为每年30万台，单台发动机零件256种，规划共线生产机型60种，而生产现场可用面积较同类生产线少了近20%。按照传统生产模式，发动机所有零件应采用原包装或翻包装后送到工位边上。考虑到物料缓存和差异件带来的物料增加，操作人员身边将堆满各类物料。由于可用面积较小，操作人员将会面对操作空间小、拿取零件路径长、非增值时间占比高、防漏错装难度大等一系列问题。另外，零件运输、现场物料状态控制、安装质量的保证等诸多方面问题也具有较高难度。为此，在该生产线的规划过程中，尝试性地应用KIT集配方式。经过反复的研究和推算，66种零件被列入KIT集配，占总零件数的26%。KIT集配零件涉及工位16个，占总工位数的33%。KIT集配分为4个区域（KIT 1KIT 4），各区域上下料点分布如图1所示。图1中右半部分为内装线，设置KIT 1 KIT 3上下料点各3个，KIT 4布置在外装线，设置上下料点各1个。KIT配料使用4种配料盒，在物流仓库零件成套供应（SPS）配料操作区域进行零件配料；完成配料后，配料盒搭载专用料架小车由AGV自动牵引上线。在发动机装配线配料盒上线工位设置线边库位，放置待上线的满配料盒；在发动机装配线配料盒下线工位设置空配料盒回收库位，放置待回收的空配料盒。AGV在配料盒上下线工位由人工进行空/满料架小车切换，即放置满配料盒，拖走空配料盒。KIT物料的流转路线如图2所示。生产线采用KIT集配方式可大幅减少线边物料占用面积、降低了线边操作人员的劳动强度和错漏装风险。但同时也带来以下问题：（1）KIT物料清单（BOM）的生成和维护问题：图1KIT集配上下线位置图2KIT物料的流转路线-50柴油机设计与制造Design and Manufacture of Diesel Engine2023 年第 2 期 第29 卷（总第183 期）作为KIT集配的基础，KIT BOM需要根据生产计划及时生成、适时维护。（2）KIT配料过程的防错问题：由于差异件需要在KIT配料时进行识别，使得辨别各类差异件与发动机的匹配关系由生产现场前移至物流仓库，容易造成物料错配。（3）KIT配料盒与发动机机型的匹配问题：配料盒通过AGV自动牵引上线，在配料盒上线环节中存在配料盒顺序与预设顺序不同的风险。由于存在发动机下线返修等情况，具体工位的机型排序也会与系统设置的机型顺序存在差异。因此，在配料盒上线工位需要对配料盒中物料匹配的机型进行识别和确认。（4）配料盒中零件的追溯和防错问题：特别对于批次追溯零件，需要解决在配料区工位器具上的追溯信息与发动机型号之间的相互关联，实现零件信息的追溯和防错。（5）质损零件换料操作问题：需要及时更换装机过程中发现的质损零件。2KIT集配的信息系统搭建为了解决KIT集配中出现的问题，需要充分利用工厂已有的信息系统，并进行针对性的开发。通过制造执行系统（PTMES）、仓库管理系统（WMS）和生产设备可编程逻辑控制器（PLC）的信息交互，并辅以适当的人工，完成KIT集配信息的集成应用。KIT集配信息系统框架如图3所示。PTMES根据生产计划、KIT BOM生成KIT配料单。KIT配料单生成后，传输给WMS。KIT配料单包含有带机型配料追溯信息的条形码，配料现场区通过扫描配料单条形码及待配物料箱完成配料信息绑定及配料防错。KIT配料盒上线时在上线点通过扫描随带的配料单条形码实现配料盒与发动机信息的绑定与机型防错，即KIT配料盒随带的KIT配料单条形码成为连接库房和生产现场的中间介质，实现信息绑定和机型防错。上线后的零件质量问题或配料错误，则由辅助人员负责向物料仓库退换物料，完成换料操作。3追溯和防错系统方案在KIT配料单生成后，库房配料和KIT配料盒上线的追溯和防错就成为实现KIT集配的关键。搭建KIT集配信息系统框架，追溯和防错将通过不同系统间的分工协作得以落实。3.1 KIT BOM的生成和维护KIT BOM是KIT集配模式运行的基础和起点。KIT BOM在PTMES中进行分析核对，信息包括每种KIT配料盒对应的零件组合，以及零件组合与机型的对应关系。在多品种共线生产模式中，不同机型在相同的KIT配料盒中集配的零件存在差异。表1为KIT BOM的部分内容汇总，为4种发动机机型在KIT 区域集配的部分零件信息。为了完成KIT BOM的编制，还需要进一步完善BOM与KIT配料盒、KIT配料盒与发动机机型之间的匹配关系。为实现KIT配料盒的追溯，设计了KIT配料盒编码规则，如图4所示。由图4可知：KIT配料盒编码第14位用来区分KIT所对应的生产区域（KIT 1 KIT 4）；第56位图3KIT集配信息系统框架表1KIT BOM数据信息表格式项目发动机号机型代码KIT组合码曲轴链轮号机油泵链条号机油泵总成号曲轴传感器号数据104632975G1010379201104367411034484910241352104524995E1110379201104367411034484910241354105937469D1210379201104367411034484910423989104758805H1310379201104367411042808410241352-51柴油机设计与制造Design and Manufacture of Diesel Engine2023 年第 2 期 第29 卷（总第183 期）为KIT组合码，该码与发动机机型一一对应，不同机型使用不同的组合码。通过编码第16位的设置，每种机型的 KIT BOM 与 KIT 配料盒一一匹配。在PTMES中通过建立发动机号与KIT配料盒第16位的对应关系，实现发动机号、KIT BOM及KIT配料盒关系的一一对应和绑定。编码第916位信息用于对KIT配料盒进行追溯。经过以上配置，KIT BOM的生成和维护工作基本完成。在正常生产运行时，WMS定时扫描PTMES生产计划，抓取PTMES自动生成的KIT配料单，发送给物流仓库SPS配料操作区域进行零件配料。3.2 KIT配料过程的防错设计BOM的100%准确是防错的前提，料架小车出车顺序保持不变是防错的重要条件 4。KIT配料过程中需要解决的问题主要有：所配零件种类应与KIT BOM一致；零件对应的机型应与KIT配料单一致；来料追溯信息能够向后续工序精准