汽車生產廠內物流技術發展前景探究

孟 偉，潘榮勝，潘曉蘭，孫英超，Bartonicek Robert

MENG Wei1, PAN Rong-sheng1, PAN Xiao-lan1, SUN Ying-chao2, Bartonicek Robert3

（1. 上海大眾汽車有限公司, 上海201805；2. 上海翼銳汽車科技有限公司, 上海201805；3. 斯柯達汽車，姆拉達·博雷斯拉夫29360，捷克共和國）

(1. Shanghai Volkswagen Co., Ltd, Shanghai 201805, China； 2. Shanghai Yirui Automobile Technology Co., Ltd., Shanghai 201805,China； 3. Skoda Auto a.s., Mlada Boleslav 29360, Czech Republic)

據中國汽車工業協會統計，我國2013 年累計生產汽車2 211.68 萬輛，銷售汽車2 198.41 萬輛，連續5 年位居全球第一。隨著歐美汽車市場的飽和，國際汽車廠商的戰略重點逐漸向中國市場轉移，我國預計到2015 年汽車產量可達3 000 萬輛。隨著汽車產業的快速發展，汽車物流需求和供給穩步增長，物流成本作為“第三利潤源泉”已成了汽車產業研究的重點。如何控制物流成本，也成了物流領域學者研究的重中之重。已有數據表明，中國汽車生產企業物流成本占銷售額的比例普遍在15%以上，然而歐美汽車制造企業在這一數字上的比例是8%左右，日本汽車廠商只有5%[1]。目前，多數研究集中在整車物流、零部件倉儲及運輸等[2]，而汽車生產廠內物流（Inhouse Logistics） 作為汽車制造的關鍵環節亦不可忽視。對于一個年產量為30 萬輛的整車制造工廠，其包括倉儲、短駁、揀貨、上線等操作在內的廠內物流年費用一般可達到2 億元以上。隨著人力成本的增長，該數據將不斷擴大，通過技術創新提高廠內物流效率及自動化的研究勢在必行。本文模塊化分析和對標國內外廠內物流技術的應用狀況，通過SWOT 方法[3-4]分析我國汽車生產廠內物流技術裝備的發展狀態、機遇和挑戰，提出以綠色物流為主題的發展方向，為汽車生產物流的發展提供參考依據。

1 當前形勢下的廠內物流技術

隨著科學技術的發展以及生產自動化需求的提升，物流技術逐步成為廠內物流的核心競爭力，整車制造廠一般將其分為輸送上線技術、倉儲技術、輔助操作技術以及裝卸技術4 大模塊。國內外各大汽車公司對物流技術的開發和應用也極為重視，例如豐田汽車、大眾汽車已建立年度物流技術展會制度（Innovations Tag），展示及推廣其下屬各品牌或分公司的年度物流技術開發成果。除汽車制造商內部展會外，國際國內范圍內的物流展會上如logiMAT（Stuttgart）、CeMAT、tlC 等，大批物流裝備制造商展出了涵蓋倉儲、輸送、分揀等物流各環節的技術。

物流技術發展至今，自動化水平逐漸成為物流裝備機械追求的主流和方向。利用無線通訊數據識別與處理，以及互聯網等技術，在貨物接收、儲存、提取、補貨等過程中，實現數據迅速傳遞給控制操作系統，掌握現存貨物的精確數量與時間，信息與網絡技術指揮物流裝備機械平穩操作與運行，減少差錯率，縮短響應時間，提高整體物流系統的運行效率[5]。

1.1 輸送上線技術

零部件輸送上線技術，其操作模式已從起初的鏟車鏟運發展到多品種物料牽引車上線，并在近年來的AGV、機運鏈等自動化輸送設備的應用中得到進一步提升。AGV 技術從20 世紀70 年代開始在歐洲制造業應用，從最早簡單的自動搬運小車發展到智能化的AGV 系統，發展深度和廣度日益提升，并在汽車生產廠內物流甚至在流水線的延伸都得到了廣泛的應用。國內最早使用的有東風日產等日系整車制造商，2011 年前后上海大眾、上海通用、一汽大眾、長城汽車[6]、長安福特、長安汽車等廠家均逐步推廣應用并形成一定的規模，其中上海通用上海工廠主要應用于門線及內飾線的SPS 料車輸送上線，并將于2014年在武漢新工廠使用近百臺AGV，輸送范圍將涵蓋較大部分的排序零件。

隨著AGV 的推廣，與復雜程度不一的工位器具的配合缺乏通用性的問題成為限制其應用的瓶頸。2013 年，上海大眾與上海爍逸電子科技有限公司聯合完成EFALS（E-Frame Automatic Line-feeding System) 系統開發，從根本上解決了配合問題并達到真正意義的全自動化上線（如圖1）。而針對流量較大的JIS 零件，機運鏈作為一種空中輸送手段節省了大量的物流資源和人力成本，該技術已在大眾集團白皮書中規范使用。與此同時，如牽引車等傳統上線方法的標準化以及自動化shooter 等新物流技術開發也使得物流上線方式的多樣化，使物流上線方案更具柔性。

1.2 倉儲技術

倉儲自動化能夠大幅降低人工操作、提升倉儲效率，是物流自動化發展的重要環節。我國于20 世紀70 年代開始自動化倉儲系統的相關研究，目前醫藥、電商、服裝等快速消費品行業已有較多自動化倉儲系統的成熟應用[7]。汽車生產物流作為物流業的核心，其倉儲自動化的要求日趨緊迫。捷克斯柯達公司自2012 年相繼建造了大件半自動化、小件全自動化等多種形式的立體倉庫，可快速高效完成零件輸送及自動出入庫操作。在國內，上海大眾于2012 年在儀征新工廠建設項目中投入了KSK 自動化立體倉庫，2013 年，延鋒彼歐也實現了保險杠零件的自動化倉儲。現階段，上海大眾正在嘗試大件自動倉儲項目，該項目如成功實施，將會為包裝規格不統一、流量大（單向流量超過150 箱/小時） 等制約自動化倉儲在汽車行業應用的技術難題提供參考解決方案。

1.3 裝卸技術

裝卸技術方面，傳統方法大多使用鏟車操作，而根據卡車停靠及車廂開門方向分為側卸和后卸兩種形式。近年來，隨著自動化倉儲技術的發展，裝卸模式也逐步開始變化，并出現了不同形式的自動化裝卸方法，但大多僅針對型號規格一致的器具形式，如以大眾集團及零部件供應商延峰江森為代表的廠商針對輪胎、座椅等高消耗零件采取自動化裝卸和機運鏈輸送的解決方案。

在汽車行業，由于零件包裝形式的多樣化，自動化裝卸仍存在諸多技術難題。但這也不妨礙各大汽車制造商在這方面做成嘗試和努力，例如北京現代、東風悅達起亞以及上海汽車均嘗試了平臺裝卸模式，減少叉車對零部件包裝的損壞，提高安全性能，并降低人力成本。上海大眾于2012 年在安亭二廠投入使用平臺裝卸模式[8]，其使用范圍針對外部倉庫排序零件，該技術的應用解決了平臺卡車配合、卡車停靠等關鍵問題，為下一步的批量自動化技術開發奠定了技術基礎。此外，上海大眾還在嘗試開發自動化堆垛、叉車式AGV 及機運鏈組合的自動化裝卸系統的可能性。對于傳統的裝卸方式，其技術仍需改進，如近期出現了一些快速高效充電技術，可降低電能消耗以提高能源利用率。

1.4 輔助設備

輔助操作技術的應用是推動物流自動化快速發展的主要因素之一。按燈揀貨技術（PTL：Pick to Light） 是目前汽車行業應用較為廣泛的物流揀貨技術，可大幅提升揀貨效率，降低揀貨出錯率，保證物流操作高效高質完成。傳統的PTL 技術，工人揀貨后手動將提示燈按鈕拍下以表示該動作完成。目前，傳統PTL 技術已經在上海通用、一汽大眾、上海大眾等汽車企業成熟應用，其主要應用于門線SPS、遮陽板/安全帶物流籃等配料揀貨環節。

隨著光電技術的發展，PTL 技術也得到進一步的發展。捷克斯柯達公司（Skoda Auto） 以激光作為傳感信號，利用激光對操作動作的識別，代替人工按燈動作，達到節省工時、減少人工出錯的效果，該公司還于2012 年投入使用一種頂部射燈的燈光指示揀貨系統，指導工人操作揀貨的同時還可將當前的揀貨狀態顯示于大屏幕中，對揀貨流程進行多方面監控。依據類似原理，德馬泰克公司已研制出帶有RFID 信息的手環，工人戴著該手環進行揀貨動作過程中設備讀取到RFID 信息，自動滅燈。2014 年，上海大眾南京工廠試點開發了蓄電池自動排序機器人，也將揀貨操作推向自動化。此外，在電商、醫藥等行業已有廣泛應用的聲控揀貨技術（Pick by Voice）、無人揀貨車等技術也將助推汽車生產廠內物流的發展。國外汽車行業如斯柯達公司科瓦斯尼（Kvasiny） 工廠已于2014 年3 月開始使用聲控揀貨技術。

2 國內汽車生產物流技術SWOT 分析

2.1 優勢（Strengths）

伴隨工業自動化、智能化的發展，國內汽車物流行業對于物流技術的重視程度日益提高。各大主機廠紛紛建立物流技術專業小組，專門負責物流技術的開發、方案規劃與實施。2013 年，上海大眾參照大眾集團工作模式，成立了KAK 物流技術研究小組，以課題的形式對上線、倉儲、裝卸等物流技術進行深入研究和開發推廣。

隨著合資型汽車企業在國內的壯大發展，外方專家越來越多的以主導或參與項目Workshop、長期聘任等形式加入到國內汽車物流行業。伴隨而來的是國外的先進物流技術和成熟的技術標準，得益于此資源優勢，部分合資車企已經掌握并成功應用了較多國際先進的物流技術，某些領域如上海大眾的EFALS 技術甚至處于行業領先水平。

同時，以保時捷、法布勞格、帝歐等為首的國外咨詢公司紛紛進入中國市場，它們提供的專業解決方案極大促進國內汽車物流技術的發展。此外，醫藥、服裝、食品等快速消費品及電商行業迅速發展的物流技術為汽車物流提供大量可參考案例。

2.2 劣勢（Weaknesses）

從技術能力角度，國內物流技術能力逐步提高，但某些核心的硬件設備或加工工藝仍然依賴進口，一定程度上加大了應用及要貨周期，也導致設備成本較高，設備供應廠商的技術能力因此受到約束，在應用上因經濟性平衡考慮也受到限制。相比國外先進技術，國內物流設備供應商技術能力仍相對較弱，設備的開動率較低、故障率較高，使得物流技術的應用受限。從競爭環境上看，國內對專利技術保護意識及政策不夠完善，某項技術一旦投入市場，就會出現仿冒等同類技術的惡性競爭，較大程度限制了設備供應商對新技術嘗試的積極性。

另一方面，對于大型物流裝備，對進口技術或國外方案支持依賴仍較大，應用成本高。以自動化立體倉庫為例，盡管在醫藥、電商等行業得到了較為廣泛的應用，但其供應商仍僅局限為德馬泰克、大福、AFT 等國外大型設備制造商。此類設備投資高、風險大，在國內技術尚不夠完備的情況下只能依賴進口，其費用昂貴導致應用的經濟性很難平衡。物流技術應有的精益性很大程度依賴于技術方案的優劣，當前物流設備供應商技術人員對物流需求的理解程度以及整車廠規劃人員對物流技術專業知識的欠缺，使得某些應用環節難度加大，甚至因某些細節導致失敗。

國內物流技術發展另一問題是技術標準不統一，規模化效應差。汽車生產物流技術對技術和資金的要求非常高，作為一個專業性極強的行業，進入門檻相應就非常高，但目前我國汽車物流行業標準滯后，缺少統一的準入條件。當前我國的各項物流技術的發展處于起步并剛剛進入高速發展的時期，行業內的標準尚未建立，以歐美日為主題的技術標準同時進入中國市場，導致相互之間匹配性極低，無法形成更高的規模化效應，甚至形成相互間的應用干擾。國內的物流技術裝備供應商存在規模小，技術裝備及制造工藝相對落后的現象。

2.3 機遇（Opportunities）

自2009 年下半年開始，我國車市回暖，與之相伴的是一大批汽車企業的產能擴張。近5 年間，以上海大眾、上海通用、一汽大眾、長安福特為首的幾大汽車制造商紛紛建立了大量新工廠，這也給廠內物流發展創造了新的舞臺，以AGV、輸送鏈為代表的物流技術裝備得到了廣泛的應用。隨著我國政府對高新技術產業支持力度的加大，國內的技術水平不斷提升，以逐步技術替換的模式可以將國內的物流技術提升新的臺階，其市場也將有更大的空間。

另一方面，相比于歐美，國內的勞動力和技術開發成本相對較低，這也為技術出口創造了先決條件。同時，各大汽車制造商對物流成本的重視也在不斷提高，相比于過去，如今的物流已經逐步介入工廠選址、廠區周邊道路規劃、車間布局、生產線規劃，甚至從初期介入產品開發。這也將進一步帶動物流技術的發展，并進一步體現物流技術在生產中的重要性。例如將自動化立體倉庫設置在貼近車間位置，其出入庫及輸送與流水線隨動，提高了流水線生產的柔性并節省了大量的物流成本。人力成本提高也是不可忽略的因素，十八屆三中全會后，我國政府再次重申提高國民可支配收入的戰略，使汽車的生產制造對自動化物流技術的需求更加迫切。

2.4 威脅（Threats）

我國汽車產業在近幾年得到了飛速的發展，客戶需求更加多樣化、個性化，流水線高度混線和節拍加快，對生產線及生產物流的管理和技術要求提高，對設備穩定性的依賴加大，設備開動率要求更高。對于一些已具年代的老工廠，其建設初期產能并未考慮當前形勢下巨大產品需求量的產能要求，重新建設投資巨大，在有限的物流資源條件下如何快速、高效地完成物流流轉，已成為越來越多汽車企業的挑戰。隨著改革開放的推進，國際間跨國物流裝備巨頭進入中國市場，市場和技術的競爭激烈，對國內中小型物流裝備供應商將會造成不小的沖擊。例如，日本大福公司旗下的捷維時威勃公司自從2005 年進入中國市場后，迅速占領了國內的AGV 裝備市場。面對諸多挑戰，國內物流技術裝備企業應加速資源整合，提升工藝及技術水平，與汽車整車制造商共同推動各項技術標準化，降低開發制造成本，提升自身的競爭力。

3 對 策

由以上分析可以看出，國內汽車生產廠內物流技術優勢較少，存在的問題仍然較多。單從技術角度看，除了近幾年在上線技術有較大的進步外，其他3 個模塊發展并不顯著，呈現不均衡的態勢。同時，問題與機遇并存，據有關分析，中國經濟在未來6 年內仍將保持超過7%的高速發展，國內汽車生產廠內物流裝備行業應抓住這難得的發展黃金時期提升自身的競爭力。一方面，應加強行業外學習及技術引進，國內電商、醫藥行業因其特殊性，其自動化倉儲及揀貨等技術已取得長足的發展，技術及操作模式也相應成熟；另一方面，通過合資企業及其國外工廠的技術對標和參觀學習，國際知名企業的專家支持等方式，引進吸收國外先進技術，提高技術水平。

與此同時，要在政策上支持技術創新，加強對專利保護法律法規的完善，提高社會對專利保護的意識。行業內，應加速推進行業技術標準建立，批量化規模化的效益可促進企業技術的進一步創新和發展，減少浪費。要鼓勵創新，國內領先的汽車生產廠商應做到技術帶頭作用，率先對一些新技術做出嘗試。以德國保時捷斯圖加特祖文豪森（Zuffenhausen） 工廠為例，該工廠使用GPS 定位技術對廠內AGV 精準控制，并使用高度集成的系統集中智能調度，廠內物流達到了高度的自動化智能化。

技術能力提高的同時，也應重視低成本解決方案，物流作為非附加值產出的行業，更應考慮投資或投入成本的經濟性。物流技術的開發和應用在提高自動化的同時，還要不斷提高設備利用率及能源利用率，應提倡綠色物流。隨著人類社會的發展，各國對環境保護的意識也不斷加強，德國大眾集團已成立綠色物流工作小組（KAK Green Logistics），逐步對各物流環節制定二氧化碳排放指標并提出年度KPI。

4 結束語

隨著汽車行業的發展，我國汽車生產廠內物流技術在近幾年取得較大的進步，但發展并不均衡，與國際先進水平仍存在較大差距。國內汽車物流技術裝備行業應抓住國民經濟與汽車行業發展的良好時機，引進吸收行業外及國際先進技術，積極創新，提高自身的技術水平以及提供解決方案的能力。另一方面，汽車制造商應加強對低成本解決方案的探索以及物流新技術的推廣和應用，提倡綠色物流。汽車生產物流是系統化的工程，產業鏈各方及政府應共同努力，降低汽車制造成本，提高自動化，共享“第三利潤源泉”。

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