汽車整車物流裝車場道位優化

賀 方，李汶陽，李 洋

(東北林業大學工程技術學院，哈爾濱 150040)

隨著汽車物流公司業務量的劇增，裝車道位的使用越來越緊張，道位資源逐漸成為其發展的瓶頸。在土地資源有限的條件下，合理安排裝車流程，建立高效模式，使裝車場信息化覆蓋，是道位利用優化戰略的關鍵。周敏等應用JIT看板技術對汽車零部件供應物流運作模式進行研究，建立全面的零部件供應模式體系，對不同的零部件類別進行不同的物流運作管理與控制［1］。徐彬提出了基于RFID的整車物流管理流程優化方案，主要工作流程收貨、入庫、出庫、盤庫、運輸進行了流程再造［2］。吳承軍等人通過UG的轎運車建模，實現裝車過程仿真［3］，但在裝車場商品車裝車環節上流程優化的研究缺少，本文在建立裝車順序模型的同時，采用看板技術及RFID射頻識別技術作為輔助，來實現道位裝車優化，提高道位利用率，使裝車流程更透明、更高效。

1 道位安排優化

1.1 矩陣裝車模型構建

目前每輛轎運車的裝載量一般為8～12輛商品車，每輛商品車的裝車時間為8～10 min。設轎運車裝載量都為12輛，配設12個道位，構建矩陣裝車模型，其中Xi，j表示第i列商品車到第j道位裝車。為平衡前后兩次一豎列車中各車走位時間及距離，減少時間差影響，設置I批次與I+1批次(I=1，3，5，…，11)商品車裝車位序列，見表1和表2。

表1 第I批次12輛商品車裝車位置 (I=1，3，5…，11)Tab.1 Loading position of the Ith batch 12 commodity cars(I=1，3，5，…，11)

表2 第I+1批次12輛商品車裝車位置 (I=1，3，5…，11)Tab.2 Loading position of the(I+1)th batch 12 commodity cars(I=1，3，5，…，11)

若某道位轎運車裝載量不是12輛，以I+1批次第4 道位裝載量 8 輛為例，表 2 中X9，4、X10，4、X11，4和X12，4處則可不放置商品車，其余情況可類推。

2.2 模型基本運作模式

從左向右以列為單位，按表1和表2中j值所示，向不同道位進行裝車，圖1以I批次第1列與第6列為例分別演示裝車路線。

圖1中，箭頭表示商品車由當前所處位置移動到箭頭所指道位進行裝車，以第1列為例，X1，12先移動，然后X1，11…X1，1排隊依次移動到指定裝車道位。假設裝車時間超過規定時間h時，第一列商品車只有80%裝載完畢，則啟動第二列。以此類推直到第12列全部裝載完畢，則此批裝載任務完成。針對該種情況，以第5列和第6列為例，處理方式如圖2所示。

圖2 超出規定裝車時間的應對模式Fig.2 Coping mode beyond the prescribed loading time

當X6，12之前的 5 輛商品車移動后，X6，12所在的商品車需移動到X5，12所處的位置，因為X5，12的商品車正在第12道位裝車，并且只有X6，12所處的商品車移動，X6，12之后的6輛商品車才能繼續移動到指定道位。保證其他道位裝車順利進行，當X5，12的商品車在第12道位裝載完畢后，再將此車移動到第12道位進行裝車。

2.3 模型預調度模式

當第I批次前6列商品車全部裝載完畢后，即開始向車庫調度第I+1批次商品車，從第一列開始補充，那么當補充到第6列時，第I批次的商品車基本全部裝載完畢，當第I+1批次的轎運車來時，即可立即開始裝車任務，從第1列開始裝車。同時第7列還在繼續向裝車區補充商品車。此模式使得調度商品車時間和裝車時間重合，同時還可保證任務的無縫銜接，一定程度上提高了效率。

2.4 模型適用條件

設裝車總時間y=m+n+z。其中:m表示將12輛商品車裝載到一輛轎運車上所需時間 (不包括商品車在裝車區的移動時間);n表示每一列商品車在裝車區移動所需的平均時間;z表示下一批次商品車調度到裝車區所需時間。

設優化前模式:y1=m1+n1+z1;優化后模式:y2=m2+n2+z2。其中因為工作人員、工序相同，所以m1=m2;因第I批次裝車時間和第I+1批次調度商品車時間重合，所以z2=0，相當于節約了調度補車部分時間。因此當Y=y1－y2＞0，則模型適用。

2.4 輔助信息化設施

2.4.1 看板模式

所謂的看板又稱之為傳票卡，是生產現場管理傳遞信息的工具，它可以是一種卡片，也可以是一種信號，一種告示牌。看板實際上是在需要的時間，按需要的數量對所需要的物品發出生產運作指令的一種信息媒介體［4］。

在此方案中，看板技術主要運用于裝車作業中傳遞作業指令與進程信息，從而保證現場操作的標準有序進行。通過看板傳遞信息，可以確定商品車的裝轎運車的調度問題，在一定程度上可以節約時間。

每一個道位分別設置一個看板，看板所顯示的信息分為兩部分，即:商品車信息和轎運車信息。轎運車信息包括:工作人員1編號、車牌號、最大裝載量、需裝載量、道位序號、可否裝車 (紅色代表是;綠色代表否);商品車信息包括:工作人員2編號、商品車型號、各商品車應到第j道位裝車。裝車現場設置總看板，協助工作人員調度，顯示內容如圖3所示。

圖3 總看板顯示內容Fig.3 The contents of the general Kanban

看板模式的應用有如下優勢:①提高了裝車效率;②通過看板和信息平臺，保證了信息的透明化，可使得管理者更好的控制現場;③現場工作人員更清晰各自的任務，通過看板可知道當前所需做的事情如將某位置的商品車調到某到位，在看板上都有詳細的顯示;④保持原來優點，仍然利用備用道位，保證了緊急訂單的及時處理，而且每一批次來12輛轎運車，可以防止倉庫入口處擁堵;⑤權責更加明確，每次裝車任務都有大量的信息記錄，可以作為考核績效的憑證。

2.4.2 RFID技術

無線射頻識別 (Radio Frequency Identification，RFID)技術，又稱電子標簽 (E－Tag)，是一種利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息的技術［5－6］。射頻識別工作原理:RFID系統工作時，先由閱讀器通過天線發送一定頻率的射頻信號，當RFID標簽進入閱讀器的工作場時，其天線產生感應電流，從而使RFID標簽獲得能量被激活并向閱讀器發送自身的編碼等信息。

在此方案中，通過射頻識別技術可以采集商品車的信息，進而通過提示的標碼信息確認相應的商品車信息是否正確，而且通過信息的綜合可以規劃現場調度，進行待裝商品車的補車，實現現場信息的反饋。

(1)信息掃描采集。商品車在出庫時貼標，利用RFID和看板管理模式對現場信息進行回饋，具體方式如下:第I批調度任務，當轎運車到達指定道位，工作人員1對其進行掃碼，此時轎運車的基本信息就顯示在看板上，如車牌號、最大裝載量和需裝載量。當裝車任務準備就緒時，工作人員1啟動按鈕，此時看板顯示此道位可以裝車，于是裝車任務開始。每裝完一輛商品車，工作人員1按結束按鈕。此時看板信息需裝載量“－1”，同時顯示此道位可以調度下一輛商品車來進行裝載。

每調度到某一列商品車要裝車時，由工作人員2對其進行掃碼，此時商品車的信息就顯示在對應看板上，如總看板上顯示X1，12應到第12道位裝車和商品車型號，用來提示商品車應到第12道位裝車。同時此商品車的信息還會顯示在第12道位的看板上，以方便工作人員1確認前來的商品車與轎運車所需商品車是否對應。總體的裝車信息也可匯總上傳至企業物流信息平臺的資源信息采集，確認業務訂單的完成。

(2)補車及預調度模式。總看板與每個道位看板的需裝載量同時更新，當∑Gi需裝載輛到達70輛時，看板顯示可以開始補車。即第I+1任務的商品車啟動，開始向裝車區補車。補車以列為單位。總看板上會顯示正在調度的第P列和要調度的第P+1列的商品車應移動到裝車區的哪個位置。如第P列商品車對應第j道位。當第P列補車完成后，工作人員3按下按鈕。總看板即顯示可以啟動第P+1列商品車進行補車。此時總看板顯示正在調度的第P+1列和要調度的第P+2列的商品車應移動到裝車區的哪個位置，依次類推。

3 安吉物流裝車場道位優化實證分析

安吉物流華東某倉儲公司現有60個倉庫裝車道位用于商品車發運，每個裝車道位可供一輛轎運車發運商品車，調度安排發運的轎運車裝載量為8～12輛商品車不等。裝載中盡量希望滿載，否則容易造成資源的浪費，同時裝載時間必須在3 h完成，否則影響后續轎車的裝載。60個道位分為45個正常運作道位和15個臨時備用道位。正常運作道位每小時安排15個道位的調度指令，可供15輛不同轎運車裝運商品車。每個道位理論占用時間為3 h，每3 h作為一個循環，每3h會用到45個道位，剩余15個作為臨時備用道，供那些不能在3 h內裝車出庫的后續有調度指令的轎運車所用。表3為道位調度安排時間表。

表3 道位調度安排時間Tab.3 Path scheduling time

如果每個道位轎運車的裝載量都為12輛車，那么每小時的裝載商品車總量則為15×12=180輛。每天裝載從8∶00開始，到晚上22∶00，共15個批次，一天裝載總量最大值則為180×15=2 700輛商品車。

3.1 利用矩陣裝車模型的優化過程

將方案中60個道位調整為48個正常運作道位和12個臨時備用道位，道位分配時間表修改為表4。

表4 道位分配時間調整Tab.4 Time adjustment for path allocation

(1)最大裝載量。運行矩陣裝車模型，道位安排優化模式最大裝載量可達12×12×22=3 168輛。最大裝載量提高了 (3 168－2 700)/2 700=17%。

(2)備用車道的利用。備用車道除了在某批次商品車在規定時間內很大部分沒裝完情況下啟用外，還通過看板提示接受拼裝車及個別轎運車緊急裝車任務，利用信息化技術緩解備用車道利用率低下問題。

3.2 模型求解的幾種情況

設裝車區每個商品車所占位置為一個單元，則原模式每一列商品車在裝車區共移動了792個單位，此模型模式共移動1 298個單位。則n1∶n2=792∶1 298。根據矩陣模型適用條件，要求Y=y1－y2=z1－506n1/792＞0。其中，n1=180－m1－z1(原模式要求保證3 h內裝完)，即要求z1＞506(180－m1)/1 298。

一般情況下裝1輛商品車所需時間為8～10 min，因此分為3種情況討論:①m1=8×12=96 min，則結果為z1＞33 min;②m1=9×12=108 min，則結果為z1＞28 min;③m1=10×12=120 min，則結果為z1＞24 min。由于矩陣裝車模式限制每批轎運車停留時間為160 min。則設n'1為每輛商品車在裝車區的平均移動時間，n1=n′1×12為保證此模式更節約時間，則按以下3種情況運行。

(1)m1=96 min時，m1+n1×1 298/792＜160，m1+n1＜180 －33，得n′1＜3.25 min。所以當每輛商品車在裝車區平均移動時間小于3 min且裝載一輛商品車所需平均時間為8 min時適用此模式;

(2)m1=108 min時，m1+n1×1 298/792＜160，m1+n1＜180 －28，得n′1＜2.67 min。所以當每輛商品車在裝車區平均移動時間小于2.5 min且裝載一輛商品車所需平均時間為9 min時適用此模式;

(3)m1=120 min時，m1+n1×1 298/792＜160，m1+n1＜180 －24，得n′1＜2.03 min。所以當每輛商品車在裝車區平均移動時間小于2 min且裝載一輛商品車所需平均時間為10 min時適用此模式。

4 結論

本文構建了矩陣裝車模型，提出了基于看板模式的道位裝車優化方案，采用RFID技術同時，用看板顯示現場信息，實現信息回饋，使流程更科學透明化。且可使用預調度模式，補車環節上節省了時間，提升了裝車效率。解決了安吉公司裝車場道位利用優化、預調度應用等問題，說明此方案有較強的實用性。

【參 考 文 獻】

［1］周 敏．基于JIT汽車零部件供應物流運作模式研究［D］．大連:大連海事大學，2011．

［2］徐 彬．基于RFID的整車物流業務流程優化與實現技術研究［D］．合肥:合肥工業大學，2009．

［3］吳承軍，趙新明，宋 健．基于UG的轎運車建模與裝車過程仿真［J］．計算機仿真，2006，23(12):260 －263．

［4］陳榮秋，周水銀．生產運作管理的理論與實踐［M］．北京:中國人民大學出版社，2002．

［5］張欽軍．電子標簽在自動化生產線中的應用設計［J］．微計算機信息，2007，23(11):232 －234．

［6］任志宇，任沛然．物聯網與 EPC/RFID技術［J］．森林工程，2006，22(1):67 －69．