寶沃汽車創(chuàng)新建設(shè)智能工廠與智慧物流系統(tǒng)
——訪寶沃汽車集團(tuán)物流規(guī)劃部助理高級經(jīng)理曹曉剛

文/本刊記者 王 玉 江 宏

寶沃汽車率先在國內(nèi)汽車行業(yè)實現(xiàn)了工業(yè)4.0智能工廠部署，并入選工信部發(fā)布的“2017年中德智能制造合作試點示范項目”。作為智能工廠的重要組成部分，寶沃采用多項創(chuàng)新技術(shù)建設(shè)智慧供應(yīng)鏈及物流系統(tǒng)創(chuàng)新，亮點頗多，值得借鑒。

曹曉剛寶沃汽車集團(tuán)物流規(guī)劃部助理高級經(jīng)理

目前國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)上下游的物流自動化水平普遍較低，物流成本占比相當(dāng)高。伴隨著國家制造產(chǎn)業(yè)的不斷升級，以及汽車行業(yè)競爭的不斷加劇，發(fā)展智能物流必將被越來越多的汽車制造廠商和零部件供應(yīng)商重視。

隨著《中國制造2025》戰(zhàn)略的推廣與實施，位于北京的寶沃汽車采用 “德國工業(yè)4.0”智能制造模式，率先在國內(nèi)汽車行業(yè)建設(shè)智能工廠，以領(lǐng)先全球的智能制造體系入選工信部發(fā)布的“2017年中德智能制造合作試點示范項目”。寶沃汽車北京工廠實現(xiàn)智能制造的背后，離不開智慧物流系統(tǒng)及敏捷、透明化供應(yīng)鏈體系的強(qiáng)大支撐力。日前，本刊記者采訪了寶沃汽車集團(tuán)物流規(guī)劃部助理高級經(jīng)理曹曉剛，請他分享了寶沃汽車智能工廠與物流系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)情況以及專業(yè)經(jīng)驗。

打造柔性智能工廠

2013年3月，寶沃汽車集團(tuán)按照德國工業(yè)4.0標(biāo)準(zhǔn)開始建設(shè)柔性智能工廠。經(jīng)過團(tuán)隊的精心規(guī)劃設(shè)計，創(chuàng)新研發(fā)與嚴(yán)謹(jǐn)實施，2017年寶沃汽車柔性智能工廠正式亮相；同年9月該工廠被工信部正式評為“中德智能制造合作試點示范項目”；同年11月該工廠被科爾尼汽車商業(yè)評論授予“中國最佳工廠—柔性卓越獎”。

1.工廠概況

整個工廠占地面積110萬m2，2015年6月工廠一期項目建設(shè)完成，生產(chǎn)節(jié)拍達(dá)到30JPH，生產(chǎn)能力達(dá)18萬輛/年；2018年6月二期項目即將建設(shè)完成，生產(chǎn)節(jié)拍將達(dá)60JPH，生產(chǎn)能力將達(dá)36萬輛/年。之所以說該工廠極具“柔性”，最為直觀的體現(xiàn)就是，按照規(guī)劃，寶沃汽車工廠一條生產(chǎn)線將可生產(chǎn)8種車型，從轎車到SUV，從小型車到大型車，只要整車尺寸不超過5300mm(L)×2000mm(W)×1850mm(H)，軸距在2300mm-3200mm之間的車型都能夠生產(chǎn)，甚至可支持左/右舵車型、汽油動力、柴油動力、混合動力以及新能源車型。

2. 主要布局及功能

整個工廠包括沖壓、車身、油漆、總裝四大工藝車間以及RDC（物流分發(fā)中心），涵蓋了沖壓、焊裝、涂裝、總裝、檢測、物流、IT等完整的整車生產(chǎn)工藝。各車間主要布局及功能如下：

沖壓車間占地面積2.4 萬㎡，完成每個車型的23個大型內(nèi)外覆蓋件制造，生產(chǎn)線自動化程度100%。該車間應(yīng)用TBS雙機(jī)器人傳輸系統(tǒng)，提高不同工序間零件搬運(yùn)的靈活度、負(fù)載能力及穩(wěn)定性；應(yīng)用線尾自動裝箱系統(tǒng)，防止零件變形，減輕了員工作業(yè)強(qiáng)度。

車身車間總占地面積9.9萬㎡，采用互聯(lián)機(jī)器人、柔性NC定位系統(tǒng)、柔性夾具切換系統(tǒng)、自動化輸送系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)化工藝體系、三層環(huán)網(wǎng)智能管理系統(tǒng)、國際安全標(biāo)準(zhǔn)，主線自動化率95%；采用柔性智能生產(chǎn)線，在同一條生產(chǎn)線可完成8個不同的車型無節(jié)拍損失自動切換和混線生產(chǎn)。

寶沃汽車智能工廠

油漆車間總面積5.68萬m2，采用高泳透力電泳漆、水性面漆、2K清漆及免中涂噴涂工藝，車身防腐壽命長達(dá)12年；采用機(jī)器人自動涂膠、內(nèi)外表面機(jī)器人自動噴涂、快速換色系統(tǒng)，快速響應(yīng)客戶對車身顏色的個性化需求；采用沸石轉(zhuǎn)輪+RTO、TNV等廢氣處理技術(shù)，滿足最嚴(yán)苛的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

總裝車間總面積6.41萬m2，采用“平臺化+個性化”模塊化技術(shù)、“h”型的生產(chǎn)布局及智能物流系統(tǒng)，滿足客戶個性化的定制需求：4條SPS地面自動輸送線（內(nèi)飾1/內(nèi)飾2/車門/儀表），零件自動上線率45%；6條大件空中自動輸送線（發(fā)動機(jī)變速箱/保險杠/前端模塊/輪胎/座椅/儀表等大型零件），將物料空中自動直送工位，減少2400m地面人工配送距離，降低地面物流復(fù)雜度，防止零件磕碰損傷。

RDC占地面積5萬m2，分為中小件和大件兩個庫區(qū)，主要負(fù)責(zé)廠內(nèi)零部件的分裝和配送上線。

3.信息系統(tǒng)建設(shè)

信息系統(tǒng)對于智能工廠的打造尤為重要，寶沃汽車對此非常重視。結(jié)合客戶個性化訂單，以超級 BOM一車一單為基礎(chǔ)，通過ERP系統(tǒng)協(xié)同MES、物流執(zhí)行系統(tǒng)LES（Logistics Excution System），實現(xiàn)大規(guī)模個性化定制生產(chǎn)。常規(guī)車型可實時交付客戶，個性化訂制車型從接到訂單開始包括物料準(zhǔn)備、生產(chǎn)排產(chǎn)、制造、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，交付時間最短23天。

其中，ERP系統(tǒng)采用目前全球最新的基于APO on HANA 的內(nèi)存處理技術(shù)，在60JPH生產(chǎn)節(jié)拍下，能夠在15 分鐘內(nèi)完成排產(chǎn)， 30 分鐘內(nèi)生成物料需求計劃（MRP），可實現(xiàn)快速排產(chǎn)和插單，滿足大規(guī)模個性化定制的要求，比傳統(tǒng)技術(shù)節(jié)省70%時間，目前全球僅寶沃、戴姆勒、沃爾沃在使用這項技術(shù)。

通過MES構(gòu)建透明工廠，實現(xiàn)基于制造全流程的產(chǎn)線、工位及作業(yè)節(jié)點的標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化；采用工業(yè)以太網(wǎng)和HMI技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)；對生產(chǎn)計劃、質(zhì)量控制、防錯、追溯進(jìn)行可視化管理；對整車生產(chǎn)制造過程中的工藝數(shù)據(jù)及參數(shù)信息進(jìn)行生命周期的數(shù)據(jù)管理。

創(chuàng)新開發(fā)的LES系統(tǒng)作為統(tǒng)一的物流執(zhí)行平臺，整合了基于GPS定位技術(shù)的運(yùn)輸管理系統(tǒng)、JIS/JIT準(zhǔn)時化配送模式、基于RFID無線射頻技術(shù)的自動化出入庫管理、自動化立體庫、SPS系統(tǒng)、大件直送等自動化上線技術(shù)，從而實現(xiàn)了敏捷、透明的供應(yīng)鏈體系，能夠滿足8車型柔性化的生產(chǎn)物料需求，物流配送準(zhǔn)確率100%，供貨響應(yīng)時間縮短80%。

敏捷透明化的供應(yīng)鏈

1.循環(huán)取貨規(guī)劃

50%以上的供應(yīng)商集中在江浙滬。限于工廠所處位置以及北京市政規(guī)劃，寶沃汽車周邊無法設(shè)立配套零部件產(chǎn)業(yè)園。在此條件下，要想降低物流運(yùn)輸成本和零件庫存成本，節(jié)省庫區(qū)面積，實現(xiàn)零件全過程在途監(jiān)控，實施全國循環(huán)取貨對于提升供應(yīng)鏈效率、降低成本顯得十分必要。因此，寶沃汽車制定了詳細(xì)的循環(huán)取貨機(jī)制，并在逐步實施：

對于供貨距離60公里以內(nèi)的本地供應(yīng)商，直送到工廠；

供貨距離300公里以內(nèi)的京津冀供應(yīng)商，優(yōu)先循環(huán)取貨到工廠；

供貨距離1500公里以內(nèi)的華東、東北供應(yīng)商，優(yōu)先循環(huán)取貨到工廠/VMI庫；

供貨距離1500公里以上的其他供應(yīng)商，占比很小，條件具備的循環(huán)取貨。

2.創(chuàng)新的TWD物料拉動模式

傳統(tǒng)的物料拉動模式依賴于現(xiàn)場作業(yè)人員，拉動方式粗放，異常頻發(fā)，供應(yīng)商裝載率低，道口/叉車作業(yè)不均衡；寶沃汽車已經(jīng)對119家供應(yīng)商推廣實施了TWD（層級拉動）模式，由信息系統(tǒng)替代人工，實行MIN/MAX/車輛過點拉動，時間窗合理均衡排布，最終供應(yīng)商裝載率、整體物流效率均大幅度提升。

3.智能入廠協(xié)同

受限于廠房面積，寶沃汽車需要嚴(yán)格控制供應(yīng)商零部件的入廠時間，在時間和空間調(diào)度上做的更為精細(xì)。為此，通過ETCP、微信、RFID、LES多系統(tǒng)協(xié)作，實現(xiàn)了車輛即時掃描、即時排隊，保證了入廠車輛均衡穩(wěn)定，提高了50%作業(yè)效率。整套系統(tǒng)為業(yè)內(nèi)首創(chuàng)。

具體作業(yè)流程是：卡車到達(dá)廠區(qū)門口，ETCP車牌自動識別系統(tǒng)識別卡車車牌，并記錄卡車出入廠時間；司機(jī)登錄微信公眾號，掃描送貨單，送貨單與卡車信息完成綁定；司機(jī)掃描門口顯示屏上的二維碼，系統(tǒng)自動分配車位；車輛進(jìn)入指定區(qū)域等待，系統(tǒng)提示卸貨時間，車輛到達(dá)卸貨口；在每個卸貨道口均裝有RFID地磁感應(yīng)標(biāo)簽，該標(biāo)簽可以自動識別車位占用及釋放情況，進(jìn)行卸貨時間統(tǒng)計以及超時預(yù)警提示；車輛到達(dá)卸貨道口，通過系統(tǒng)提示車載電腦并完成卸貨作業(yè)。LES系統(tǒng)預(yù)提示空箱返空作業(yè)，并可統(tǒng)計卡車在廠時間。

4.透明供應(yīng)鏈

曹曉剛提到，汽車產(chǎn)品更新?lián)Q代很快，庫存越多損失越大。為了降低供應(yīng)鏈上整體庫存，保證及時供應(yīng)，避免斷貨情況，寶沃汽車將通過透明供應(yīng)鏈管理把所有的庫存和成本都實現(xiàn)目視化，帶動整個產(chǎn)業(yè)鏈升級。

通過SAP、LES、TMS系統(tǒng)協(xié)作，實現(xiàn)供應(yīng)商零部件從出廠到寶沃工廠全過程覆蓋，實現(xiàn)低成本、高效率、高協(xié)同、透明化的供應(yīng)物流模式。將LES系統(tǒng)管理范圍從工廠擴(kuò)展到VMI庫甚至是零部件供應(yīng)商，實現(xiàn)供應(yīng)鏈全過程信息系統(tǒng)管理，同時與庫存預(yù)警相結(jié)合，保證零件及時供應(yīng)。

5.實施大數(shù)據(jù)管理

寶沃汽車與微軟（Microsoft）合作，定制化開發(fā)了寶沃汽車的LES，目前已完成兩期建設(shè)，完全可以支持多車型柔性化的物流及供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)需求。通過建立PFEP（Plan For Every Parts）數(shù)據(jù)體系，打造物流大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。將零件信息、供應(yīng)鏈物流信息、倉儲信息、供應(yīng)商信息、包裝信息、線邊信息等資源不斷進(jìn)行整合優(yōu)化，將所有的信息化設(shè)備和系統(tǒng)都與大數(shù)據(jù)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，并進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。

6. 循環(huán)環(huán)保包裝應(yīng)用

寶沃汽車推動零部件物流全程應(yīng)用循環(huán)圍板箱，尺寸規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，便于倉儲、運(yùn)輸?shù)?，提高了物流效率；比采用金屬料架成本低；頂蓋、底托為HDPE（低壓高密度聚乙烯），圍板為PP（聚丙烯）蜂窩板，材料環(huán)保。

智慧物流系統(tǒng)及裝備

信息系統(tǒng)架構(gòu)

圖：智能入廠流程

智慧物流系統(tǒng)與裝備的創(chuàng)新應(yīng)用是滿足生產(chǎn)需求、保證物流效率的有效舉措。曹曉剛坦言，想要滿足8個車型的高效率混線生產(chǎn)對物流所帶來的壓力非常大。在寶沃汽車高層領(lǐng)導(dǎo)對物流系統(tǒng)建設(shè)的重視與支持下，經(jīng)過不斷的探索與實踐，目前部分智慧物流系統(tǒng)及裝備已經(jīng)投入應(yīng)用，還有部分項目正在實施。

1.SPS智能揀選系統(tǒng)

SPS智能揀選系統(tǒng)在汽車行業(yè)得到了普遍應(yīng)用，但是寶沃汽車的SPS智能揀選系統(tǒng)有著獨特的創(chuàng)新點，極度彰顯了柔性化和智能化特點。

硬件方面，料架依據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計，選用輕量化鋁合金材質(zhì)，采用方便、柔性化的標(biāo)準(zhǔn)件拼裝。整個系統(tǒng)中還應(yīng)用了紅外體感式指示燈、掃碼設(shè)備、車載電腦、穿戴設(shè)備、AGV等大量的先進(jìn)硬件設(shè)備，。

軟件方面，業(yè)內(nèi)首家通過LES、PTL系統(tǒng)的深度交互，可以滿足8車型柔性化的智能揀貨作業(yè)指示；首創(chuàng)投料防錯功能，通過穿戴掃描設(shè)備和貨架上安裝的紅外體感式指示燈，確保投料準(zhǔn)確性；整個系統(tǒng)采用并聯(lián)模式，以每個貨格為一個單元，可以按照需求調(diào)整零部件存放位置，以滿足不斷增加的新車型生產(chǎn)需求；使用AGV智能調(diào)度系統(tǒng)，不同路段運(yùn)行速度可調(diào)，可優(yōu)化AGV數(shù)量。

整個系統(tǒng)的使用，減少了線邊面積占用，降低了人員作業(yè)強(qiáng)度，使揀選和投料作業(yè)準(zhǔn)確率高達(dá)100%。

2.無線射頻識別技術(shù)（RFID）

在寶沃汽車工廠中，可以看到大量的RFID技術(shù)應(yīng)用。如,所有的周轉(zhuǎn)包裝器具上都將裝有具備抗金屬干擾、抗沖擊特性的RFID標(biāo)簽；在物料入廠檢收、入庫以及出庫等所有物流環(huán)節(jié)都將應(yīng)用RFID智能物流門，智能物流門能夠快速批量讀取零件包裝上的RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)，信息讀取準(zhǔn)確率高達(dá)99.99%,還能實現(xiàn)無人化作業(yè)；在高位貨架及動態(tài)庫位環(huán)節(jié)應(yīng)用RFID車載模塊，可實現(xiàn)庫位自動校驗，出入庫準(zhǔn)確率達(dá)100%。以包裝箱為單位的RFID技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，實現(xiàn)了整個供應(yīng)鏈過程透明、可追溯。

寶沃汽車成為業(yè)內(nèi)首批實現(xiàn)汽車行業(yè)供應(yīng)鏈RFID技術(shù)集成應(yīng)用的企業(yè)，創(chuàng)造了多項專利技術(shù)，最終將打造出無人化、透明化的物流體系，今后通過配合無人機(jī)的使用還可以實現(xiàn)庫存無人化盤點。這為寶沃汽車工業(yè)4.0工廠實現(xiàn)自動化、智能化生產(chǎn)與物流提供了強(qiáng)大助力。

3.AGV廠內(nèi)物料配送

在廠內(nèi)物流配送環(huán)節(jié)，大規(guī)模使用AGV代替叉車或牽引車作業(yè)，大幅提高物流作業(yè)自動化率。車間內(nèi)行駛的AGV搭載多臺套料架配送，配合SPS系統(tǒng)，實現(xiàn)了總裝車間、車身車間內(nèi)智能化物料配送；目前寶沃還在研究應(yīng)用激光導(dǎo)航AGV搭載標(biāo)準(zhǔn)包裝、器具，完成車身料架工序間轉(zhuǎn)運(yùn)以及RDC向總裝車間配送，預(yù)計于未來兩年內(nèi)投入使用。

4.自動化立體庫

（1）座椅立體庫

由于座椅供應(yīng)商距離寶沃汽車工廠距離較遠(yuǎn)，且座椅種類多，庫存管理難度高。經(jīng)過嚴(yán)密考量，寶沃汽車發(fā)現(xiàn)無論是從成本、準(zhǔn)確率還是效率方面考慮，在工廠內(nèi)建設(shè)座椅立體庫是最合適的選擇。因此，寶沃汽車也成為了業(yè)內(nèi)首家應(yīng)用座椅立體庫的企業(yè)。

整個立體庫有3個巷道，1200個貨位，使用高速堆垛機(jī)完成座椅的出入庫、排序上線及庫存管理等功能。在座椅翻包環(huán)節(jié)創(chuàng)新性采用了360度旋轉(zhuǎn)的AGV，極大降低了機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計和制作難度。立體庫作業(yè)能力可達(dá)90JPH，全部通過WCS系統(tǒng)管理，最大程度保障了座椅供應(yīng)的柔性化和準(zhǔn)時性。

物料揀選區(qū)

體感式感應(yīng)燈

AGV將物料配送上線

AGV將動力總成系統(tǒng)及底盤系統(tǒng)與車頭同步合裝

自動化立體庫

智能物流門

工廠整體布局

（2）料箱立體庫

在寶沃汽車的方案設(shè)計中，由料箱包裝的物料入庫后將被直接放置到入庫道口，由一臺機(jī)器臂抓取放到輸送鏈上，自動輸送入庫；立體庫系統(tǒng)與LES系統(tǒng)對接，LES下達(dá)出庫任務(wù)后，立體庫自動將物料下架并分配到相應(yīng)道口，由機(jī)械手或者人放到AGV小車，完成配送。一期項目中主要實施自動化立體庫，規(guī)劃貨位數(shù)量8000個，可兼容6種不同規(guī)格的箱型，零部件種類達(dá)2000多種。

通過料箱自動化立體庫的應(yīng)用，重點零部件可由自動立體庫完成出入庫、分揀作業(yè)，倉儲能力提升5倍，分揀效率提升2倍；該自動化立體庫將接RFID、SPS、自動化配送項目，實現(xiàn)互聯(lián)互通，完成基礎(chǔ)廠內(nèi)物流的自動化平臺搭建。

未來發(fā)展規(guī)劃

隨著智能制造的不斷推進(jìn)，汽車企業(yè)越來越重視搭建自動化與智能化物流體系，逐步加大投入。而寶沃汽車在智慧供應(yīng)鏈及物流系統(tǒng)建設(shè)方面積極探索，勇于創(chuàng)新，已有多項應(yīng)用成果落地，無疑走在了行業(yè)發(fā)展前列。但寶沃汽車在智慧物流體系方面的建設(shè)絕不止于此。

寶沃汽車計劃到2020年初步建成智能化物流體系。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，公司已經(jīng)制定了三步走戰(zhàn)略：第一階段，完成標(biāo)準(zhǔn)化打造；第二階段，實現(xiàn)自動化/省人化；第三階段實現(xiàn)無人化/智能化。

曹曉剛表示，目前國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)上下游的物流自動化水平普遍較低，物流成本占比相當(dāng)高。伴隨著中國制造產(chǎn)業(yè)的不斷升級，以及汽車行業(yè)競爭的不斷加劇，發(fā)展智能物流必將被越來越多的汽車制造廠和零部件供應(yīng)商重視。寶沃汽車高層十分重視和支持智能制造的建設(shè)，寶沃也將繼續(xù)下大力氣進(jìn)行研發(fā)和實踐，希望能夠在智能物流領(lǐng)域的探索中為行業(yè)做出一些貢獻(xiàn)。