智能物流配送在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

潘榮勝

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201800）

0 引言

物流配送是指物品從生產(chǎn)企業(yè)到銷售企業(yè)的整個(gè)流通過程，在一定地域范圍內(nèi)，根據(jù)需求組織和使用物流設(shè)施和設(shè)備，對原材料、零部件等物料進(jìn)行儲(chǔ)存、裝卸搬運(yùn)、包裝等操作活動(dòng)的過程。智能物流配送是指利用現(xiàn)代物流信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)等各種先進(jìn)的智能化、信息化科學(xué)技術(shù)手段對產(chǎn)品訂單、庫存控制等各項(xiàng)操作進(jìn)行集成化智能處理。由此不難看出，與傳統(tǒng)的物流配送模式相比，智能物流配送不僅能夠在很大程度上降低物流配送的人工成本，而且能夠顯著提升配送效率及工作精度，為物流配送的時(shí)效性和高效性提供有力保障。汽車生產(chǎn)企業(yè)屬于產(chǎn)品密集型制造企業(yè)，在客戶對汽車產(chǎn)品多樣性需求持續(xù)上升、市場變化以及縮減生產(chǎn)成本等各項(xiàng)因素的驅(qū)動(dòng)下，越來越多的汽車生產(chǎn)企業(yè)由原本的大批量生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘬囆凸簿€的生產(chǎn)方式。

隨著汽車生產(chǎn)企業(yè)的柔性化生產(chǎn)需求越來越大，再加之倉儲(chǔ)區(qū)至生產(chǎn)工位的配送鏈非常復(fù)雜，傳統(tǒng)物流配送模式很難滿足汽車生產(chǎn)企業(yè)的精益生產(chǎn)要求。因此，深入研究智能物流配送在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用，對于提升汽車生產(chǎn)實(shí)效及物流管理水平有非常重要的實(shí)用價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。

1 購物車分揀配送模式概述

購物車分揀配送模式指的是利用智能搬運(yùn)機(jī)器人代替人工來完成分揀配送工作。在購物車技術(shù)、AGV 技術(shù)、射頻識別技術(shù)以及PBL 技術(shù)等多種智能化、信息化科技手段的支持下，智能搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用可以很好地滿足配送工作，按照規(guī)劃好的路線配送貨物，減少人工成本[1]。與人工配送相比，智能搬運(yùn)機(jī)器人的配送效率更高且不易出錯(cuò)，因此，應(yīng)用購物車分揀配送模式不僅能夠?yàn)槠嚿a(chǎn)企業(yè)節(jié)約大量的人工成本，而且可以為優(yōu)化汽車企業(yè)的生產(chǎn)布局提供有利條件，助推汽車生產(chǎn)企業(yè)達(dá)成自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)目標(biāo)。截至2021年，購物車分揀配送模式已經(jīng)廣泛應(yīng)用于北京奔馳發(fā)動(dòng)機(jī)、MFA、MRA1、MRA2 以及順義廠區(qū)五大核心廠區(qū)，覆蓋三大車型生產(chǎn)平臺。

2 購物車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能物流分揀配送指的是按照科學(xué)的生產(chǎn)工藝，對生產(chǎn)所需要的物料進(jìn)行訂購、儲(chǔ)存以及選取，并對時(shí)間、地點(diǎn)、人員、物流設(shè)備和物流信息進(jìn)行統(tǒng)籌安排，以便確保物流分揀配送與生產(chǎn)節(jié)奏、生產(chǎn)指標(biāo)要求相一致，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)。智能物流分揀配送的物料流程如圖1所示。智能物流購物車系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括以下十二項(xiàng)要素：物流購物車?yán)砟睢⒎謷^(qū)、揀選流程、設(shè)定KPI、購物車運(yùn)輸、購物車車體設(shè)計(jì)、智能搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)出、人員責(zé)任、購物車與生產(chǎn)裝配線聯(lián)動(dòng)運(yùn)輸、裝配流程、購物車實(shí)施情況跟蹤以及購物車投入。將主要從分揀區(qū)、揀選流程、購物車運(yùn)輸以及購物車車體設(shè)計(jì)這四項(xiàng)要素針對購物車系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開分析。

圖1 智能物流分揀配送的物料流程

2.1 分揀區(qū)設(shè)計(jì)

物料分揀通常需要相關(guān)工作人員在分揀區(qū)按照車型零件的需求信息快速完成，對揀選效率及精度的要求較高，所以，智能物流系統(tǒng)的分揀區(qū)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足以下四點(diǎn)要求：第一，柔韌性及可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)。一方面，可以通過快速轉(zhuǎn)換及拓展功能，適應(yīng)新零件、改款及新車型；另一方面，提供用于零件預(yù)分揀和零件存儲(chǔ)的可擴(kuò)展空間。第二，精益化設(shè)計(jì)。精益化設(shè)計(jì)主要是把揀選工作分解為取件和放置等過程，減少取件或者放置的等待和準(zhǔn)備等各個(gè)環(huán)節(jié)所耗費(fèi)的時(shí)間，從而使揀選動(dòng)作最小化[2]。此外，為了進(jìn)一步提升揀選效率，在設(shè)計(jì)過程中還應(yīng)注重各個(gè)揀選環(huán)節(jié)的連貫性與自動(dòng)化水平，以免因揀選環(huán)節(jié)不連貫或者物料和料盒需要手動(dòng)翻轉(zhuǎn)而導(dǎo)致揀選效率受到影響。第三，簡化布局及流程。分揀區(qū)的布局盡可能靠近生產(chǎn)線附近，可以采用小件分裝，減少流程節(jié)約時(shí)間，從而確保揀選過程的流暢度。使一位工作人員獨(dú)立完成一個(gè)循環(huán)下的購物車揀選工作，從而保障工時(shí)平衡。第四，揀選系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。揀選系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量是影響揀選效率及精度的重要因素。因此，要在保障揀選效率的同時(shí)，確保取件、撿件精準(zhǔn)無誤。以先進(jìn)先出為原則，通過設(shè)置防錯(cuò)措施的方式，不斷提升揀選系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，有效避免出現(xiàn)錯(cuò)取、漏取、錯(cuò)撿、漏撿等錯(cuò)誤操作。

2.2 揀選流程規(guī)劃

揀選流程是購物車系統(tǒng)運(yùn)行的主要支撐，因此，要保障購物車系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)效，就應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理地規(guī)劃揀選流程。結(jié)合購物車系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需求，揀選流程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足以下五點(diǎn)要求：第一，一人制原則。一人制原則指的是由一位工作人員完成一輛購物車的所有零件揀選工作。在揀選過程中，不會(huì)出現(xiàn)同一輛購物車由多人操作的情況，保障揀選質(zhì)量的同時(shí)，有效避免出現(xiàn)因多人互相等待而導(dǎo)致浪費(fèi)時(shí)間的問題。第二，嚴(yán)格控制揀選時(shí)間。在揀選流程規(guī)劃過程中，應(yīng)當(dāng)確保單人揀選的時(shí)間與生產(chǎn)線的節(jié)拍時(shí)間相一致，促使購物車系統(tǒng)的運(yùn)行與生產(chǎn)線單件作業(yè)保持相同節(jié)奏。一方面，避免因在揀選過程中出現(xiàn)庫存而導(dǎo)致堵塞，另一方面，保證生產(chǎn)與揀選之間的協(xié)調(diào)性，提高揀選的效率。第三，確保揀選安排均衡。揀選均衡安排設(shè)計(jì)指的是運(yùn)用分裝和滑移架將揀選過程分解，把物品歸類存放，并確保一批物品的轉(zhuǎn)運(yùn)目的地一致。減少重復(fù)工作，同時(shí)確保揀選過程的流暢性，從而在大幅縮短揀選時(shí)間的同時(shí)，進(jìn)一步提升購物車空間的利用效率。第四，保證揀選系統(tǒng)運(yùn)行的高效性。在揀選過程中，采用目視化揀選方式，并嚴(yán)格按照規(guī)格說明操作，以便在保障揀選效率的同時(shí)，降低撿錯(cuò)率。第五，嚴(yán)格按照人機(jī)工程要求，設(shè)計(jì)零件揀選布局。從揀選拿取和放置的過程來看，充分考慮高度、角度、姿勢以及持續(xù)時(shí)間等各項(xiàng)因素；從購物車運(yùn)輸?shù)慕嵌葋矸治?；盡量選擇輕便的購物車；根據(jù)路面的設(shè)計(jì)選擇合適的購物車輪滑，或者設(shè)計(jì)合理的地面布局，減少摩擦阻力，以便在最大限度上減輕工作人員的勞動(dòng)負(fù)荷，提高揀選效率[3]。

2.3 購物車運(yùn)輸原理

購物車運(yùn)輸依靠智能AGV 技術(shù)完成，AGV 系統(tǒng)是由PLC 控制系統(tǒng)、射頻識別傳感器、磁導(dǎo)航傳感器、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)、牽引電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)升降電動(dòng)機(jī)、操作面板、無線模塊以及SICK 障礙物傳感器等裝置構(gòu)成。其中，PLC 控制系統(tǒng)是AGV 系統(tǒng)的中樞控制裝置，通過分析并處理射頻識別傳感器所傳回的地標(biāo)信息，對其他組件下達(dá)加速減速、前進(jìn)停止、上升下降等指令，從而實(shí)現(xiàn)對智能搬運(yùn)機(jī)器人的指導(dǎo)效果[4]。結(jié)合智能搬運(yùn)機(jī)器人的運(yùn)行示意圖（見圖2）展開具體分析：當(dāng)智能搬運(yùn)機(jī)器人在揀料區(qū)28 號點(diǎn)停止時(shí)，升降銷上行；工作人員將2 個(gè)滿載的購物車以一前一后的方式掛到智能搬運(yùn)機(jī)器人的后掛鉤處，并按下啟動(dòng)鍵；智能搬運(yùn)機(jī)器人就會(huì)將購物車運(yùn)送至生產(chǎn)線線頭13 號點(diǎn)，然后自動(dòng)降下升降銷；工作人員將購物車送至產(chǎn)線處，此時(shí)智能搬運(yùn)機(jī)器人就會(huì)自動(dòng)到達(dá)產(chǎn)線線尾18 號點(diǎn)，上升升降銷，等待工作人員將2 個(gè)空的購物車掛到后掛鉤處；當(dāng)裝載完畢，工作人員按下啟動(dòng)鍵；智能搬運(yùn)機(jī)器人就會(huì)拖動(dòng)2 個(gè)空的購物車，返回揀料區(qū)27 號點(diǎn)，自動(dòng)降下升降銷，并再次到達(dá)28 號點(diǎn)。重復(fù)循環(huán)上述過程。

圖2 智能搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)行示意圖

2.4 購物車車體設(shè)計(jì)

購物車采用單臺成套供應(yīng)的方式進(jìn)行貨物配送，不需要使用傳統(tǒng)物料存儲(chǔ)架，但可以利用與生產(chǎn)線同步隨行的物料架，增加購物車的使用頻次和利用效率。因此，要充分發(fā)揮購物車配送模式的優(yōu)勢作用，切實(shí)保障揀選效率。應(yīng)以優(yōu)化揀選設(shè)計(jì)為目標(biāo)，注重提升購物車車體設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在滿足零件目視化的基礎(chǔ)上，結(jié)合分揀區(qū)的分裝設(shè)計(jì)以及套盒設(shè)計(jì)，充分考慮購物車的裝載順序及車身的質(zhì)量，盡可能地降低購物車在運(yùn)輸過程中的摩擦阻力，確保購物車的靈活性。

3 智能物流配送在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用與發(fā)展

從引進(jìn)并應(yīng)用智能購物車系統(tǒng)至今，北京奔馳汽車有限公司的年產(chǎn)量持續(xù)上升，取得了有目共睹的應(yīng)用成效。結(jié)合智能購物車系統(tǒng)在汽車生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用情況來看，該系統(tǒng)主要具有以下五點(diǎn)優(yōu)勢：第一，智能購物車系統(tǒng)所占用的線邊空間較小，有利于保障生產(chǎn)線的運(yùn)行安全與環(huán)境衛(wèi)生。第二，購物車和智能搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用大大縮短了工作人員的取件時(shí)間與走動(dòng)距離，從而促使揀選、配送效率得以大幅度提高。第三，智能購物車系統(tǒng)所需的人工操作較少，能夠在很大程度上避免人為失誤而產(chǎn)生錯(cuò)裝、漏裝等問題。第四，受益于固定的單點(diǎn)選取法，在汽車生產(chǎn)中，應(yīng)用智能購物車系統(tǒng)進(jìn)一步提升裝配流程的流暢度，從而為物流配送的工作精度及工作效率提供了有力保障。第五，智能購物車系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的取用動(dòng)作與人機(jī)工程學(xué)的契合度很高，能夠?qū)x時(shí)間和揀選動(dòng)作最小化，從而有效降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

雖然智能物流配送在汽車生產(chǎn)中具有諸多的應(yīng)用優(yōu)勢，但是，要確保智能物流配送切實(shí)發(fā)揮應(yīng)有的優(yōu)勢作用及應(yīng)用價(jià)值，生產(chǎn)企業(yè)需要具備以下應(yīng)用條件：其一，汽車生產(chǎn)企業(yè)具有多車型共線生產(chǎn)需求；其二，生產(chǎn)線設(shè)備較為復(fù)雜；其三，生產(chǎn)線邊空間有限；其四，多車型下的高質(zhì)量、高效率裝配要求；其五，配備購物車制造及維護(hù)保養(yǎng)團(tuán)隊(duì)；其六，整車生產(chǎn)序列穩(wěn)定性良好[5]。

隨著智能物流配送領(lǐng)域的快速發(fā)展，如今的購物車系統(tǒng)不僅具備更加完善的功能，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。例如，北京奔馳汽車有限公司順義工廠在2020年試制新一代EQE 電動(dòng)車型時(shí)，在購物車系統(tǒng)中引入了語音揀選技術(shù)，具有出色的語言識別及智能分析能力，可以使工作人員與倉庫管理系統(tǒng)直接進(jìn)行語音溝通。系統(tǒng)根據(jù)工作人員的語音信息給出相對應(yīng)的指令，而工作人員也可以通過語音方式進(jìn)行動(dòng)作的確認(rèn)，以便系統(tǒng)自動(dòng)處理倉儲(chǔ)數(shù)據(jù)。與手持掃碼設(shè)備終端相比，語音揀選技術(shù)不僅能夠在很大程度上減輕揀選人員的工作量，而且可以將原有的揀選效率提升40%以上。

4 結(jié)語

隨著科技的不斷發(fā)展，智能物流配送領(lǐng)域發(fā)展迅速，目前已廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)的各項(xiàng)環(huán)節(jié)，為汽車生產(chǎn)企業(yè)達(dá)成智能化、高效化、柔性化物流管理奠定了良好的基礎(chǔ)。因此，汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識智能物流配送的優(yōu)勢作用及應(yīng)用價(jià)值，及時(shí)轉(zhuǎn)變自身的發(fā)展理念，深入探索在汽車生產(chǎn)中應(yīng)用智能物流配送的有效路徑，以便不斷提升企業(yè)自身的物流管理水平，推動(dòng)汽車制造行業(yè)整體朝著現(xiàn)代化的方向快速發(fā)展。