寶沃汽車創新建設智能工廠與智慧物流系統
——訪寶沃汽車集團物流規劃部助理高級經理曹曉剛

文/本刊記者 王 玉 江 宏

寶沃汽車率先在國內汽車行業實現了工業4.0智能工廠部署，并入選工信部發布的“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，寶沃采用多項創新技術建設智慧供應鏈及物流系統創新，亮點頗多，值得借鑒。

曹曉剛寶沃汽車集團物流規劃部助理高級經理

目前國內汽車產業上下游的物流自動化水平普遍較低，物流成本占比相當高。伴隨著國家制造產業的不斷升級，以及汽車行業競爭的不斷加劇，發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商重視。

隨著《中國制造2025》戰略的推廣與實施，位于北京的寶沃汽車采用 “德國工業4.0”智能制造模式，率先在國內汽車行業建設智能工廠，以領先全球的智能制造體系入選工信部發布的“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智能制造的背后，離不開智慧物流系統及敏捷、透明化供應鏈體系的強大支撐力。日前，本刊記者采訪了寶沃汽車集團物流規劃部助理高級經理曹曉剛，請他分享了寶沃汽車智能工廠與物流系統的規劃建設情況以及專業經驗。

打造柔性智能工廠

2013年3月，寶沃汽車集團按照德國工業4.0標準開始建設柔性智能工廠。經過團隊的精心規劃設計，創新研發與嚴謹實施，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完成，生產節拍達到30JPH，生產能力達18萬輛/年；2018年6月二期項目即將建設完成，生產節拍將達60JPH，生產能力將達36萬輛/年。之所以說該工廠極具“柔性”，最為直觀的體現就是，按照規劃，寶沃汽車工廠一條生產線將可生產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，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個大型內外覆蓋件制造，生產線自動化程度100%。該車間應用TBS雙機器人傳輸系統，提高不同工序間零件搬運的靈活度、負載能力及穩定性；應用線尾自動裝箱系統，防止零件變形，減輕了員工作業強度。

車身車間總占地面積9.9萬㎡，采用互聯機器人、柔性NC定位系統、柔性夾具切換系統、自動化輸送系統，標準化工藝體系、三層環網智能管理系統、國際安全標準，主線自動化率95%；采用柔性智能生產線，在同一條生產線可完成8個不同的車型無節拍損失自動切換和混線生產。

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12年；采用機器人自動涂膠、內外表面機器人自動噴涂、快速換色系統，快速響應客戶對車身顏色的個性化需求；采用沸石轉輪+RTO、TNV等廢氣處理技術，滿足最嚴苛的環保標準。

總裝車間總面積6.41萬m2，采用“平臺化+個性化”模塊化技術、“h”型的生產布局及智能物流系統，滿足客戶個性化的定制需求：4條SPS地面自動輸送線（內飾1/內飾2/車門/儀表），零件自動上線率45%；6條大件空中自動輸送線（發動機變速箱/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，主要負責廠內零部件的分裝和配送上線。

3.信息系統建設

信息系統對于智能工廠的打造尤為重要，寶沃汽車對此非常重視。結合客戶個性化訂單，以超級 BOM一車一單為基礎，通過ERP系統協同MES、物流執行系統LES（Logistics Excution System），實現大規模個性化定制生產。常規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備、生產排產、制造、運輸等環節，交付時間最短23天。

其中，ERP系統采用目前全球最新的基于APO on HANA 的內存處理技術，在60JPH生產節拍下，能夠在15 分鐘內完成排產， 30 分鐘內生成物料需求計劃（MRP），可實現快速排產和插單，滿足大規模個性化定制的要求，比傳統技術節省70%時間，目前全球僅寶沃、戴姆勒、沃爾沃在使用這項技術。

通過MES構建透明工廠，實現基于制造全流程的產線、工位及作業節點的標準化和數字化；采用工業以太網和HMI技術，實現設備互聯；對生產計劃、質量控制、防錯、追溯進行可視化管理；對整車生產制造過程中的工藝數據及參數信息進行生命周期的數據管理。

創新開發的LES系統作為統一的物流執行平臺，整合了基于GPS定位技術的運輸管理系統、JIS/JIT準時化配送模式、基于RFID無線射頻技術的自動化出入庫管理、自動化立體庫、SPS系統、大件直送等自動化上線技術，從而實現了敏捷、透明的供應鏈體系，能夠滿足8車型柔性化的生產物料需求，物流配送準確率100%，供貨響應時間縮短80%。

敏捷透明化的供應鏈

1.循環取貨規劃

50%以上的供應商集中在江浙滬。限于工廠所處位置以及北京市政規劃，寶沃汽車周邊無法設立配套零部件產業園。在此條件下，要想降低物流運輸成本和零件庫存成本，節省庫區面積，實現零件全過程在途監控，實施全國循環取貨對于提升供應鏈效率、降低成本顯得十分必要。因此，寶沃汽車制定了詳細的循環取貨機制，并在逐步實施：

對于供貨距離60公里以內的本地供應商，直送到工廠；

供貨距離300公里以內的京津冀供應商，優先循環取貨到工廠；

供貨距離1500公里以內的華東、東北供應商，優先循環取貨到工廠/VMI庫；

供貨距離1500公里以上的其他供應商，占比很小，條件具備的循環取貨。

2.創新的TWD物料拉動模式

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

3.智能入廠協同

受限于廠房面積，寶沃汽車需要嚴格控制供應商零部件的入廠時間，在時間和空間調度上做的更為精細。為此，通過ETCP、微信、RFID、LES多系統協作，實現了車輛即時掃描、即時排隊，保證了入廠車輛均衡穩定，提高了50%作業效率。整套系統為業內首創。

具體作業流程是：卡車到達廠區門口，ETCP車牌自動識別系統識別卡車車牌，并記錄卡車出入廠時間；司機登錄微信公眾號，掃描送貨單，送貨單與卡車信息完成綁定；司機掃描門口顯示屏上的二維碼，系統自動分配車位；車輛進入指定區域等待，系統提示卸貨時間，車輛到達卸貨口；在每個卸貨道口均裝有RFID地磁感應標簽，該標簽可以自動識別車位占用及釋放情況，進行卸貨時間統計以及超時預警提示；車輛到達卸貨道口，通過系統提示車載電腦并完成卸貨作業。LES系統預提示空箱返空作業，并可統計卡車在廠時間。

4.透明供應鏈

曹曉剛提到，汽車產品更新換代很快，庫存越多損失越大。為了降低供應鏈上整體庫存，保證及時供應，避免斷貨情況，寶沃汽車將通過透明供應鏈管理把所有的庫存和成本都實現目視化，帶動整個產業鏈升級。

通過SAP、LES、TMS系統協作，實現供應商零部件從出廠到寶沃工廠全過程覆蓋，實現低成本、高效率、高協同、透明化的供應物流模式。將LES系統管理范圍從工廠擴展到VMI庫甚至是零部件供應商，實現供應鏈全過程信息系統管理，同時與庫存預警相結合，保證零件及時供應。

5.實施大數據管理

寶沃汽車與微軟（Microsoft）合作，定制化開發了寶沃汽車的LES，目前已完成兩期建設，完全可以支持多車型柔性化的物流及供應鏈業務需求。通過建立PFEP（Plan For Every Parts）數據體系，打造物流大數據系統。將零件信息、供應鏈物流信息、倉儲信息、供應商信息、包裝信息、線邊信息等資源不斷進行整合優化，將所有的信息化設備和系統都與大數據系統關聯，并進行大數據分析。

6. 循環環保包裝應用

寶沃汽車推動零部件物流全程應用循環圍板箱，尺寸規格標準，便于倉儲、運輸等，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，材料環保。

智慧物流系統及裝備

信息系統架構

圖：智能入廠流程

智慧物流系統與裝備的創新應用是滿足生產需求、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對物流所帶來的壓力非常大。在寶沃汽車高層領導對物流系統建設的重視與支持下，經過不斷的探索與實踐，目前部分智慧物流系統及裝備已經投入應用，還有部分項目正在實施。

1.SPS智能揀選系統

SPS智能揀選系統在汽車行業得到了普遍應用，但是寶沃汽車的SPS智能揀選系統有著獨特的創新點，極度彰顯了柔性化和智能化特點。

硬件方面，料架依據人體工程學設計，選用輕量化鋁合金材質，采用方便、柔性化的標準件拼裝。整個系統中還應用了紅外體感式指示燈、掃碼設備、車載電腦、穿戴設備、AGV等大量的先進硬件設備，。

軟件方面，業內首家通過LES、PTL系統的深度交互，可以滿足8車型柔性化的智能揀貨作業指示；首創投料防錯功能，通過穿戴掃描設備和貨架上安裝的紅外體感式指示燈，確保投料準確性；整個系統采用并聯模式，以每個貨格為一個單元，可以按照需求調整零部件存放位置，以滿足不斷增加的新車型生產需求；使用AGV智能調度系統，不同路段運行速度可調，可優化AGV數量。

整個系統的使用，減少了線邊面積占用，降低了人員作業強度，使揀選和投料作業準確率高達100%。

2.無線射頻識別技術（RFID）

在寶沃汽車工廠中，可以看到大量的RFID技術應用。如,所有的周轉包裝器具上都將裝有具備抗金屬干擾、抗沖擊特性的RFID標簽；在物料入廠檢收、入庫以及出庫等所有物流環節都將應用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標簽數據，信息讀取準確率高達99.99%,還能實現無人化作業；在高位貨架及動態庫位環節應用RFID車載模塊，可實現庫位自動校驗，出入庫準確率達100%。以包裝箱為單位的RFID技術創新應用，實現了整個供應鏈過程透明、可追溯。

寶沃汽車成為業內首批實現汽車行業供應鏈RFID技術集成應用的企業，創造了多項專利技術，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的使用還可以實現庫存無人化盤點。這為寶沃汽車工業4.0工廠實現自動化、智能化生產與物流提供了強大助力。

3.AGV廠內物料配送

在廠內物流配送環節，大規模使用AGV代替叉車或牽引車作業，大幅提高物流作業自動化率。車間內行駛的AGV搭載多臺套料架配送，配合SPS系統，實現了總裝車間、車身車間內智能化物料配送；目前寶沃還在研究應用激光導航AGV搭載標準包裝、器具，完成車身料架工序間轉運以及RDC向總裝車間配送，預計于未來兩年內投入使用。

4.自動化立體庫

（1）座椅立體庫

由于座椅供應商距離寶沃汽車工廠距離較遠，且座椅種類多，庫存管理難度高。經過嚴密考量，寶沃汽車發現無論是從成本、準確率還是效率方面考慮，在工廠內建設座椅立體庫是最合適的選擇。因此，寶沃汽車也成為了業內首家應用座椅立體庫的企業。

整個立體庫有3個巷道，1200個貨位，使用高速堆垛機完成座椅的出入庫、排序上線及庫存管理等功能。在座椅翻包環節創新性采用了360度旋轉的AGV，極大降低了機械機構的設計和制作難度。立體庫作業能力可達90JPH，全部通過WCS系統管理，最大程度保障了座椅供應的柔性化和準時性。

物料揀選區

體感式感應燈

AGV將物料配送上線

AGV將動力總成系統及底盤系統與車頭同步合裝

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，由一臺機器臂抓取放到輸送鏈上，自動輸送入庫；立體庫系統與LES系統對接，LES下達出庫任務后，立體庫自動將物料下架并分配到相應道口，由機械手或者人放到AGV小車，完成配送。一期項目中主要實施自動化立體庫，規劃貨位數量8000個，可兼容6種不同規格的箱型，零部件種類達2000多種。

通過料箱自動化立體庫的應用，重點零部件可由自動立體庫完成出入庫、分揀作業，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，實現互聯互通，完成基礎廠內物流的自動化平臺搭建。

未來發展規劃

隨著智能制造的不斷推進，汽車企業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鏈及物流系統建設方面積極探索，勇于創新，已有多項應用成果落地，無疑走在了行業發展前列。但寶沃汽車在智慧物流體系方面的建設絕不止于此。

寶沃汽車計劃到2020年初步建成智能化物流體系。為了實現這一目標，公司已經制定了三步走戰略：第一階段，完成標準化打造；第二階段，實現自動化/省人化；第三階段實現無人化/智能化。

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