精益時代的汽車線邊物流規劃與發展

文/本刊記者 王 玉

隨著市場需求的發展變化，汽車行業競爭日益加劇，精益思想在汽車物流領域已經引起了高度關注，尤其是在汽車物流規劃的起點—汽車總裝線邊物流領域，從整體規劃設計、物流模式選擇、物料包裝容器改善，到自動化物流技術的創新應用等各個方面，“精益”理念已落地生花。

作為國民經濟重要支柱的汽車產業在經過多年中高速增長后，2018年首次出現負增長，一時間，“下降”、“凄迷”、“壓力”、“寒冬”成為形容我國汽車市場現狀的熱詞。受經濟下行壓力日益增加、環保要求越發嚴格、消費者需求多樣化等因素的綜合影響，我國汽車產業正面臨嚴峻挑戰，汽車企業也面臨著激烈的市場競爭。滿足個性化客戶需求、提高生產效率、降低生產成本、保障產品品質已經成為汽車企業增強市場競爭力的關鍵，汽車企業紛紛向按訂單生產、按需制造轉型，柔性制造、敏捷制造、智能制造等先進的生產模式逐步被應用。這些先進的生產模式對汽車物流提出了許多新要求，例如，要根據生產計劃的調整更加快速做出反應；要實現精準的物料配送等。作為汽車物流整體規劃的起始點，汽車總裝線邊物流的優化對物流整體效率的提升至關重要。

隨著“精益”物流思想在汽車企業的逐步普及，汽車總裝線邊物流的精益化發展不斷深化，主機廠不斷追求在適當的時間配送適當的物料到適當的地方，以最經濟節約的方式滿足總裝線的要料需求，杜絕一切可能存在的浪費。法布勞格物流咨詢 (北京)有限公司（以下簡稱“法布勞格”）總經理張蕓是國內汽車物流行業專家，她表示，精益的線邊物流對汽車制造企業的價值不言而喻，諸如庫存減少、人員精簡、流程改善、成本節省等等。她告訴記者：“很多汽車企業都從精益管理中獲益。舉例來說，我們的客戶A在進行精益化的線邊物料包裝改善后，庫存數量降低了53.4%，總裝車間用于二次排序的面積大大減少，操作流程簡化，物流作業人員實現精簡。這一系列的改變使客戶A的成本大幅度降低，對應的利潤率也大大增加。

要想實現精益的線邊物流，就要從整體規劃設計出發，在線邊物流模式選擇、物料包裝容器、上線運輸路線與運輸搬運工具、線邊貨架/器具的數量與擺放布局等方面，都要落實“精益”思想，同時考慮到物流技術創新應用對精益改善的價值。

分段同步臺車物料供應

一、精益的線邊物流規劃

在線邊物流的規劃過程中，要把握總體精益物流思想，以減少庫存、減少搬運、縮短距離、減少浪費、降低負荷、提高效率為基礎，以各種各樣的形式展開。張蕓指出，精益線邊物流規劃需要從以下幾個方面順序進行：

1. 分析并確定產線物流需求。

首先要確認物流需求和配送流程。客戶/下游需求決定了產線的生產流程、物料、節拍、工位構造、制造工藝等基礎信息及初步物流需求，精益的線邊物流須對應精益的產線來進行設計（人員、設備、物料分布、均衡化生產節拍）。

2. 線邊物料展開設計。

結合產線對于物料的需求，規劃工作者需要將該物料需求分解到產線的具體工位上。在此過程中，同時需要考慮線邊物料的存放方式、庫存設置、使用方式、空間設置等等。

展開來說，線邊存放方式需要采用人機工程的料架和包裝，便于操作人員取用，同時便于物料補送人員進行操作，如流利架的廣泛運用和線邊傳輸輥道線的運用等。對于庫存的減少需要設定庫存目標，結合線邊包裝容量、線邊消耗速率和運輸補貨時間，進行細化計算。對于物料使用方式，需結合物料具體特征以及線邊空間大小，如順序取用、Kitting取用、線邊防錯設計等。對于線邊空間設置，應與線邊庫存一同考慮，保證補料和使用的情況下，盡量減少，保證生產作業空間及未來產能波動可能帶來的空間需求變化。

3. 上線補送模式設計。

上線補送模式主要分為幾種：看板、排序、Kitting、CBO/按需拉動。不同上線補送模式取決于上一步所說的線邊物料設計，同時也決定了物流人員的補送流程和信息系統建設，如線邊的看板卡拉動設置、安燈拉動設置、生產計劃鎖定設置、MES過站觸發拉動設置。

4. 上線運輸設備和運輸路線設計。

精益的線邊物流必須有著小批量高頻次的上線運輸邏輯，采用定時或不定時發料方式（如準點發車配送和循環上線配送）。特殊零件組采用隨產線Kitting/SPS，或自建運輸線排序上線等方式。上線運輸設備應當支持產線的上線模式和上線流程，在此基礎上采用較為先進高效的配送方式（AGV、自動化庫）。

5. 上線包裝設計。

上線包裝設計在保證零件存放質量和運輸質量的同時，應當結合具體的上線模式區別設計，如：看板零件的包裝設計應當考慮線邊整體庫存設置標準，Kitting零件的包裝設計應當充分考慮到配比關系和線邊存量。另外，也要考慮匹配運輸設備和線邊料架的設計，以及物流整體包裝尺寸鏈要求。

分段式SPS上線

二、精益思想下的線邊物流模式

精益供應鏈與物流規劃與改善專家李波表示，汽車物流規劃始于裝配線邊，什么樣的裝配工藝決定了什么樣的線邊物流模式。隨著生產模式變化及精益理念的深入，線邊物流模式也不斷地創新發展。

1.線邊超市

日本豐田最早提出了“精益”理念，并根據自身特點推出了看板拉動式的線邊超市模式。

線邊超市拉動系統是最基本、使用最廣泛的類型，有時也稱為（后補充）填補拉動系統，或A型拉動系統，也就是在必須以批量形式進行生產的工序和下游工序之間設置一個超市系統，通過下游工序從“超市”中取貨而對上道工序發出指令，通過 “取貨看板”和“生產看板”的流動來拉動生產，擺脫生產控制部門對這些批量生產工序通過對顧客工序進行預測而安排生產，由顧客工序從超市中取貨來決定上游工序在何時生產，生產多少。

線邊超市是具備一定特點的存儲區，在超市的諸多特點中，最重要的就是物流超市中的零部件數量，不能太多，因為會占用過多的資金和空間，也不能太少，可能會影響生產節拍。

2. 順序模式

隨著人們生活水平的提高，汽車不再是簡單的交通運輸工具，不同的車型或同一車型的不同配置花樣繁多。為節約生產線投資和適應消費者多樣化的需求，汽車混線生產越來越多，物料線邊的存儲面積越來越受到限制，線邊超市模式不再符合生產和精益要求，豐田推出了JIS（順序拉動系統）模式。該模式就是按照生產的使用順序進行物料配送，而不是根據使用完成的空容器和看板進行補充。JIS分為大件的外部排序或者內部排序方式，小件采用成套配送，歐美企業多稱為Kitting模式，日本企業稱之為SPS模式，即向生產線單輛份配貨的一種物流配送方式。在與生產線分離的另一個場地，將一輛份的零部件揀選出來或者進行分裝后按照順序向生產線上供給，這種方式最適用在零件類型過多,以致于一個線邊超市無法容納各種不同零件庫存的時候。

順序拉動系統產品是按訂單制造,將系統的庫存減少到了最少，有些公司甚至推進全線的SPS，優點就是線邊物料的整潔化，揀選工作全部集中在物料分揀區，生產線邊無物流作業，物流與總裝作業區完全分離化。但為了讓順序拉動系統更有效地運作,必須了解不同種類的顧客訂單，如果訂單很難預測的話,那就要保證產品交付期短于訂單要求的時間,否則必須保存足夠的庫存才能滿足顧客的需求。

3.線邊近地化排序模式

隨著工業4.0的興起，柔性制造、敏捷制造、智能制造等先進生產模式逐步被各大主機廠應用，“精益”物流理念不斷深化。傳統的順序拉動模式被認為存在搬運浪費，以及采用全線的SPS模式，臺車笨重，不夠柔性，豐田又一次大膽革新，推進了一種線邊近地化的物料排序方式。

這種模式的優勢就是效率更高，柔性更高，減少了搬運環節，更加柔性化。在這種模式下，線邊超市與順序拉動模式可以混合使用。混合拉動的模式一般適用于中大型件，無顏色順序要求的，直接線邊超市拉動進行補給；顏色、型號有區別的零件則進行線邊排序，或者廠家排序方式供應；小型看板物料則通過線邊批量供給，就地分揀揀選，通過分段同步臺車的方式來進行物料供應，較傳統的SPS方式又是一種重大突破。

雖然線邊物流模式不斷創新，種類增多，但相互之間并非替代關系，每一種模式都有著各自的適用條件和適用范圍，無論應用哪種模式都需要不斷地以“精益”理念為依據，不斷地改善優化，以達降本增效地目的。

大件的JIS順序系統拉動

三、精益的物流包裝及容器

供應到線邊的零部件需要放在容器中的，這些容器可包括不同型號或顏色的料盒、料箱，各種形式的料架、料車等。

容器設計是精益線邊物流中的重要內容，需要根據零部件的大小、形狀、重量等特性，結合上線模式、上線運輸工具等一系列關聯性內容，在充分考慮零部件特性、使用者的便利性、運輸便利性的基礎上設計零件包裝及容器。想要做到精益，就要把握以下幾個重要方面：

一是，裸件上線/無包裝上線：員工直接從容器中取出零部件并使用，減少員工的拆包裝作業浪費，減少由此在線邊產生的包裝垃圾，同時將拆包工作往上游工序移動，間接推動上游工序或供應商的容器改善。

二是，盡量使用可重復使用的塑料容器，減少紙質包裝物的使用。

三是，選用標準化的容器，只有容器標準化，才能夠快速準確地計算出每條線路貨量的大小，最大程度提高上線運輸車輛和設備的裝載效率，以及更好地保障零部件的運輸安全和質量。2016年2月14日，國家標準化管理委員會依法備案行業標準318項, 其中，《汽車零部件物流器具分類及編碼》規定了汽車零部件物流中物流器具的分類及編碼，適用于汽車零部件物流中可周轉使用的物流器具。

四是，容器規格要盡量小。大容器占用的線邊空間大；員工在使用時，會產生轉身、彎腰等動作浪費；小容器更便于小批量、多頻次配送上線，還可以直接放在線邊工人動作經濟區內，避免或減少操作過程中的動作浪費。

五是，充分考慮標準容器的通用性，標準容器的型號盡可能要少，避免管理混亂便于使用、管理和維護。

從在整個價值流中來看，零部件供應商與主機廠上線物流作業中使用同樣的容器是精益物流的目標之一，這樣能極大程度的減少重復包裝的浪費，但是實際的操作中難度較大，還尚未實現。

四、物流技術應用與發展

在線邊物流的精益化發展過程中，憑借物流技術來提高線邊物流搬運、存儲、信息交互的效率，降低線邊物流成本，提升線邊物料精益水平的表現也十分突出。尤其是無人化搬運技術、自動化立體庫、智能信息化平臺、以及低成本自動化技術方面的應用及創新最為突出。

1. 無人化搬運技術

隨著上線模式的變化以及物流技術的創新與發展，應用在線邊物流搬運作業環節中的搬運設備也在發生變化，從傳統的人力搬運、到叉車搬運、再到牽引車搬運式，如今，AGV搬運、空中/門式配送上線等無人化搬運技術正在成為主流，廣泛應用于線邊物流搬運作業環節。

（1）AGV技術普遍應用

AGV技術柔性較高，適用面廣，運輸效率高，運輸路線標準化，廣泛適用重型零件如，主機廠的發動機、后橋、變速箱、底盤等部件的自動化柔性裝配，以及輕型零部件的上線喂料等。隨著順序上線模式的出現及創新，AGV因高效率、省人化、批量替代的規模成本較低等優勢開始逐步替代叉車和牽引車，被廣泛應用在物料上線環節。

（2）空中/門式上線系統

在主機廠的線邊物流上線中，物料上線、空箱折返，物流主通道的壓力十分大。空中/門式上線系統很好地解決了這一問題，在線邊以外的地方進行分揀后，通過空中通道跨線配送來減少線邊壓力，空箱通過空中返回，極大程度地減輕線邊物流主通道的壓力，較少與物流搬運車輛的干預，并且還適合中大件、中小件、單件流各類零部件的供應，受到了行業的廣泛認可。

（3）創新的流體技術

隨著工業4.0興起，已經有公司研發了更為先進的流體物流，在一個面上，最下層是磁鐵，上層鋪滿了一塊塊像瓷磚一樣的托盤，用電磁場來控制電流的流向，以驅動托盤的走向。把貨物放在托盤上，托盤自己就可以知道要去哪里，無論是在地面、墻上，還是天花板上，都是電磁場可控制的。這項技術也非常適合汽車線邊物流作業中應用，經過試驗證明，以前運送每一個零部件需要21.18秒，現在只需要2.3秒，幾乎提高了10倍的生產效率。

2.自動化立體庫

先進的汽車制造企業已經在線邊物流規劃與改善中應用了自動化立體庫以提升作業效率，減少成本。例如大眾儀征工廠在總裝線旁邊采用了大福公司的自動化高架庫，用于KSK線束的存儲、排序和上線，不僅大大提升了作業效率，也極大改善了線束產品與汽車總裝線匹配的準確性。雖然自動化立體庫前期成本投入較大，但是其效率優勢以及長期運營所帶來的成本優勢是平庫所無法比擬的。目前，越來越多的汽車主機廠在追求線邊物流的精益化的過程中正在計劃用更多自動化立體庫來替代平庫，減少人工。

3. 智能信息化平臺

自動化信息系統能實現了供應商、主機廠、物流商之間的對話。

隨著工業4.0時代的到來，拉動式生產將成為汽車生產的主要模式，即由客戶需求來驅動生產，在這種模式下企業不再處于系統之后，而是直接與終端用戶、供應商對接，雙方通過智能平臺互通互聯。在這一過程中，數據同步系統、生產及物流拉動系統、供應鏈可視化系統SRM和車間物流配送系統SPS等將會發揮重要的作用，實現由物料來控制系統，所有信息互聯互通。

4.低成本自動化技術

在精益的線邊物流改善過程中，先進的自動化物流技術十分受歡迎，但在技術選用過程中，降低投入成本也是汽車企業十分關注的方面，與自動化技術不同的是，低成本自動化技術更注重低成本投入，即利用物料自身重力，加上簡易的機械裝置來實現線邊物流的自動化，以此來實現縮短距離、節省時間、省人力、降成本等精益化目標。

如今，低成本自動化技術已經受到了各大主機廠的廣泛認可，各種各樣的低成本自動化技術已經應用在了線邊物料作業中，其中典型技術如，無動力臺車、海盜床平臺、空容器自動返回裝置。無動力臺車利用零部件自身的重力驅使臺車前進，在失去重力后自動返回；原來工人需要在兩個工位之間持續往返走動，海盜船平臺則實現了工裝在兩個工位之間往復，減少了步行和物流搬運；將空容器從滿容器滑道拿出，或者將空容器放到滑道，雖然看似動作簡單，需要的時間較短，但循環作業就會產生很大的時間和人力浪費，利用杠桿原理（蹺蹺板），采用增加簡單助力裝置的方式，當帶有零件的零件箱滑過來時，處于作業人員的最佳作業位置，方便員工取件，當取完零件后，杠桿失去平衡，空箱利用自身重力返回了。“精益”思想在我國汽車線邊物流規劃中已經被廣泛認識到，但精益改善理念還并沒有深入骨髓，很多企業在精益改善方面的專業人才還比較缺乏。精益的線邊物流體系建設不是一朝一夕的事情，只有持續不斷地優化改善，才能不斷提升能力。