汽车混流装配线物料动态配送研究
摘 要：为解决汽车混流装配线物料准确地动态配送问题，设计了基于RFID技术的汽车混流装配的零部件动态配送方案。通过RFID识别跟踪实际生产进度，将配送单动态地发给配送人员，采用惩罚函数对人员配送效率进行考核，并计算配送开始的最佳时间。结合算例验证了方案的可行性和实用性。
关键词：惩罚函数；混流装配线；物料配送
混流装配线(sequencing mixed models on an assembly line)在尽量小的库存水平下满足客户多样化需求，是准时制（JIT）生产方式的具体应用。汽车装配线就是其中一种典型的混流装配，它在同一条装配线上生产不同种类、不同配置、不同颜色的车辆[1]，使得装配线效率最大化。混流装配线因物料种类多、配送频率大、复杂性高等特点得到很多研究，而动态配送更因其时间、数量的难以确定得到了广泛关注。
在混流装配线动态配送研究方面，曹振新等研究了混流装配线上的物料拉动系统和物料管理信息系统[2]；Monden描述了汽车装配线的零部件配送系统，建立了按照生产能力和混合模型的粗生产顺序，使汽车装配车间的零部件的消耗更平稳[3]；王卫东等将微粒算法、关系矩阵、启发式算法、目标导向法、迭代算法、非线性整数规划等用于零部件消耗及配送的研究上[4-9]，使物料动态配送更加经济。在车体识别方面，刘洋、朱建新等提出了采用条码技术实现对汽车制造物料配送的管理[10]；谭杰等提出了采用RFID实现对生产线物料监控的管理[11]。
以上研究对混流装配线的调度以及物料的配送研究较多，对物料配送人员的选择及配送时间研究较少，且缺乏车体队列的跟踪识别研究。随着顾客需求越来越个性化，对产品的需求越来越多样化，每辆车装配需要多种不同类型的部件，导致了生产和物流过程的混乱以及管理的复杂性。因此本文提出了一个动态零部件配送方案，它参照实际生产进度估计动态零部件的消耗并将配送单动态地发给配送人员，使混流装配线不因物料短缺而停工。
1 问题的描述
在汽车生产过程中，由于紧急订单的加入或者装配线零部件的质量问题，可能导致零部件的需求发生变化，因此根据原有生产计划的静态物料配送已不能满足要求，故需要根据车体的实时队列进行物料的动态配送。本文研究的装配车间有如下假设：
(1)装配线是混流装配，传送带以一定速度连续移动；
(2)每个配送人员使用的工具配送能力有限；
(3)每个配送人员有多个零部件需要配送。
本文定义混流装配线零部件的消耗速率为每小时消耗的零部件数量（本文所研究的物料主要是厂内仓库的零部件）。通过涂装存储区域（PBS）涂装车间、装配车间的传送带上车辆信息预测零部件的消耗率，对单个零部件(i)的需求则为在涂装车间的涂装完成之后对所有车辆的该零部件进行求和。零部件的消耗量等于单位小时的汽车产量UPH(Unit Production per Hour)乘以消耗率。工作站的库存水平根据车辆的装配进度进行估计，当车辆从PBS进入装配线时，假设每辆车转换到传送带上了，当车辆离开一个工作站的边界，通过减去车辆对该零部件的需求来立即更新工作站的库存水平，从而获得工作站库存。
因此，动态配送方案的设计问题可以简化为两个决策问题：(1)需要配送的零部件种类以及配送数量；(2)派发配送单给配送人员以及配送时间的确定。
2 动态配送算法
2.1 识别需要配送的零部件以及数量
2.1.1 零部件种类的识别
为了准确地配送零部件的种类，需要对车身进行准确的识别和跟踪。本文提出了采用射频识别技术RFID对车体进行跟踪识别。RFID作为一种非接触式自动识别技术，主要由RFID标签、阅读器和天线组成。本文提出在车体上安装RFID标签，通过对进入PBS内的车体的识别，得到相应的物料需求，将此信息发送给物料配送系统进行物料的核对，生成相应的拣货单和配送单，仓库工作人员根据拣货单进行配货操作，操作完成后交与物料配送员，物料配送员根据配送单将正确的物料在正确的时间送到相应的工作站上。
2.1.2 零部件数量的确定
