汽車物流物料操控流程分析與改善

摘 要：隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快以及汽車市場競爭日益激烈，物流管理在提升汽車制造企業(yè)競爭力中的作用尤為顯著。本文選擇南京某物流有限公司作為調研對象，在保證汽車持續(xù)生產(chǎn)的前提下，為企業(yè)降低生產(chǎn)及人工成本，提升生產(chǎn)效率。本文首先介紹了汽車生產(chǎn)物流的背景及現(xiàn)狀，然后闡述了關于汽車物料操控的相關概念，接著對該公司內(nèi)部的物料操控現(xiàn)狀進行分析，對存在問題提出優(yōu)化思路和具體改善方案，最后對改善前后的情況進行對比并對優(yōu)化效果進行總結。

關鍵詞：汽車生產(chǎn)物流;物料操控;物料超市;小火車配送

研究背景。在汽車生產(chǎn)制造企業(yè)中，生產(chǎn)物流是供應鏈中極為重要的一環(huán)，也是物料在企業(yè)內(nèi)部合理流動的重要保障。對生產(chǎn)物流的優(yōu)化研究，有利于降低企業(yè)的物流成本，提高企業(yè)的物資周轉速率。特別是車間內(nèi)部的物料配送系統(tǒng)，負責將物料及時、準確地送至生產(chǎn)節(jié)點，是保障生產(chǎn)順利進行的基礎。

對于汽車制造企業(yè)而言，由于物料具有種類多、產(chǎn)品復雜、物料種類切換頻繁的特點，會導致車間現(xiàn)場信息傳遞不暢、生產(chǎn)線節(jié)拍不能精確控制等問題，使得物料配送不能按預期作業(yè)，導致庫存偏高、產(chǎn)能利用率偏低等情況。

因此改進物料配送模式，提升物料配送效率，是提高汽車制造行業(yè)的生產(chǎn)效率和巧對市場變化能力的關鍵因素。

研究意義。本次研究主要致力于在汽車生產(chǎn)制造行業(yè)，盡最大可能消除任何非增值活動。通過建立物料超市、設計小火車配送以期達到提高物料、人力資源利用率，縮短產(chǎn)品交付時間，減少制造庫存，降低成本，提高效率的目的。

一、汽車物流物料操控相關概念應用

1.物料操控

（1） 物料操控的起源

物料操控的概念最早來源于第二次世界大戰(zhàn)，彼時，由于航空工業(yè)飛機的生產(chǎn)需要大量單個部件，很多部件都非常復雜，且必須符合嚴格的質量標準，這些部件從地域分布廣泛的成千上萬家供應商那里采購，很多部件對最終產(chǎn)品的整體功能起著重要影響，為解決飛機零部件的多方采購問題，物料操控應運而生。

（2） 物料操控的定義

物料操控是指以客戶生產(chǎn)計劃和訂單排程為基礎，按照工廠流水線工位布局、線邊庫存最小化理念規(guī)劃零件存儲區(qū)，做到卸貨準時、清點及時、分揀有序、歸位準確、掃描入庫可追溯、上架可視化的效果，保障生產(chǎn)線順利生產(chǎn)。

（3） 物料操控的優(yōu)點

物料操控具有以下優(yōu)點：

①物料操控使得補料作業(yè)更集中，啟停小車次數(shù)減少，降低補料成本和風險，提高整體生產(chǎn)速度。

②物料操控使每次揀料庫位的先后順序和車輛前進的方向一致，不需要員工靠記憶進行看板揀料，操作簡單，錯誤率低，對員工素質要求不高。

③物料操控使物料組織的順序化排放，即按周轉率高低排序，提升作業(yè)的效率并完善混流裝配線物料供應體系。

2.物料超市

（1） 物料超市的定義

物料超市是通過看板來控制在制品庫存，上游工序只生產(chǎn)下游工序需要的產(chǎn)品。當下游工序取走貨物時，釋放看板給上游工序，上游工序根據(jù)看板生產(chǎn)。本文所研究的面向生產(chǎn)的物料超市，該物料超市集中存放生產(chǎn)所需物資，其物資存儲量取決于物料超市供貨周期和物料上線配送時間，一般存幾個小時的生產(chǎn)需求量。

（2） 物料超市優(yōu)缺點

物料超市具有以下優(yōu)點：

①物料超市一方面可提供數(shù)小時的生產(chǎn)需求的庫存量，另一方面，因其緊鄰裝配線可大大縮短上線配送時間，保證了汽車生產(chǎn)的連續(xù)性。

②牽引車具有承載能力大，可一次性完成多個工位配送的優(yōu)勢，遠遠強過人工叉車配送。

③排序、轉換包裝等作業(yè)統(tǒng)一在物料超市集中完成，而不是在生產(chǎn)線旁分散進行，同時生產(chǎn)線旁的存貨減少，線旁占用空間減少，有利于汽車裝配現(xiàn)場的管理。

④從倉庫送來的汽車零部件可以直接卸到物料超市事先規(guī)劃好的緩存區(qū)，緩存區(qū)的空間一般較大入口擁堵的狀況得到解決。

物料超市具有以下缺點：

①物料超市包括卸貨區(qū)、緩存區(qū)、撿貨區(qū)、備貨區(qū)、排序區(qū)等，需要占用一定的面積。而物料超市是要求緊鄰生產(chǎn)現(xiàn)場，在汽車裝配車間面積有限的情況下，物流超市是很難實施的，汽車裝配車間需要有足夠的面積。

②物料超市的實施涉及面積的占用、人員的安排、超市內(nèi)設施設備的購置等，都需要進行一定的投入，存在物流總成本上升的可能。

3.小火車系統(tǒng)

（1） 小火車系統(tǒng)的起源

小火車系統(tǒng)的原型是叉車系統(tǒng)，在物料搬運密集型生產(chǎn)系統(tǒng)中，需要人工利用叉車對物料進行裝卸搬運等過程，費時費力。

（2） 小火車系統(tǒng)定義

將milk run模式小批量、多頻次、固定路線和時間點取貨的特點應用于車間物料配送系統(tǒng)中，稱為小火車系統(tǒng)。小火車系統(tǒng)是一種循環(huán)送料系統(tǒng)，依靠看板的拉動，在正確的時間，以正確的數(shù)量和質量，在正確的地點向生產(chǎn)中的物料“使用點”循環(huán)提供物料。

（3） 小火車系統(tǒng)優(yōu)點

小火車送料的特點是小批量、高頻次，在使用中的優(yōu)點如下：

①有利于標準化作業(yè)，同一條路線、同一時間可按固定節(jié)拍送貨。

②有利于運輸效率及容積率的提高;在相同產(chǎn)量下，運輸總里程將下降，從而使廠內(nèi)物流運輸成本下降。

③有利于準時性，使送貨窗口時間計劃更合理，零件庫存更少、更合理。

二、南京某物流有限公司物料操控現(xiàn)狀分析

本文主要研究物料操控業(yè)務有關問題，在前文的介紹中提及物料操控部門位于南京某物流有限公司內(nèi)部，為了更好地給生產(chǎn)線提供及時、準確的物料，派操作人員在生產(chǎn)線的線邊倉庫負責物料操控。

1.物料操控布局介紹

（1） 物料操控布局

F1區(qū)域介紹：汽車總裝車間分為F1-F8八個區(qū)域，F(xiàn)1區(qū)域為物料操控區(qū)域主要區(qū)域，總面積6575平方米，庫區(qū)類似正方形，東側有4個物流進出口（卸貨口）。主要功能是根據(jù)訂單提供零部件的掃描、收貨、卸貨、清點分揀、歸位、再包裝、空盛具回收。分AB兩班24小時輪流作業(yè)，每班次業(yè)務量1694立方米、操作頻次372次、人員22人、設備12臺。

如圖1所示，從右往左看，F(xiàn)1區(qū)域分為卸貨區(qū)、料架暫存區(qū)、料箱暫存區(qū)（2）、空箱回收處、空箱待裝車區(qū)、料箱暫存區(qū)（1）、作業(yè)區(qū)、辦公區(qū)、質檢區(qū)。有三條AGV物料操控流水線，劃分為FA、FB、TA、TB、T1、T2六個工位，需要上架人員10人。

（2） 物料操控布局現(xiàn)狀的優(yōu)缺點

根據(jù)對區(qū)域物料操控布局現(xiàn)狀的分析得到以下優(yōu)缺點：

優(yōu)點：標準化作業(yè)，保證物料數(shù)量正確;降低貨物磨損，提高零部件品質。

缺點：由于采用零庫存模式，庫存量大大下降，萬一配送環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，庫存不能及時供應，將導致生產(chǎn)線因缺料而停產(chǎn)。

2.生產(chǎn)線線邊倉庫物料操控流程分析

如圖2所示，汽車零部件1在物流配送中心所在區(qū)域卸貨口由叉車工放到暫存區(qū)2，操作工進行分揀3并牽引到指定位置進行上架儲存作業(yè)4。操作工根據(jù)訂單到貨架取貨5后對大小不一的零部件進行換裝6，方便后續(xù)的運輸、物料操控，換裝分為2種形態(tài)，體積小的零部件用3種規(guī)格的料箱、體積大的零部件裝在不同形狀的料架。換裝后，料箱擺放在托盤上7用叉車放到飛翼車上8。之后飛翼車將零部件送到總裝車間物料操控部門F1區(qū)域9。

進入物料操控部門F1區(qū)域由收貨員掃描完成后收貨，部分料架和整裝托盤直接由叉車工放到各工位線邊庫位置，部分料架和混裝托盤由叉車工放到卸貨口附近的暫存區(qū)10。各工位人員駕駛帶有臺車的牽引車到卸貨口根據(jù)工位代碼識別貨物，揀取并裝車牽引到自己所在的工位線邊庫11。作業(yè)區(qū)域一側是線邊庫，一側是裝有滑輪的料架，作業(yè)人員根據(jù)料箱上識別卡的位置編碼找到對應的位置進行上架作業(yè)12。各工位操作人員對面負責揀選的工人將零部件放到AGV小車上，零部件用完后會將空料箱放到料架最上面利用滑輪移動過來，工位人員再將空料箱集中堆放到線邊庫的空箱收集臺車上13，收滿一車后利用牽引車牽引到空箱回收處。空箱在空箱回收處根據(jù)料箱規(guī)格、編碼進行初步分類14，空料架和分類后的空料箱放置到托盤上15由叉車放到飛翼車上16，送回物流配送中心17，以完成空箱的回收利用18。

表1為某日B班工作時間段及工作量，表中每小時為一個時間段，以8：30-9：30為例，共接收飛翼車8車次，在這8車次的飛翼車當中一共包含托盤26個，其中混裝托盤13個，整裝托盤13個，料箱288個，料架47個，以此類推。我們將以此來研究F1區(qū)域物料操控流程優(yōu)化的相關問題。

三、物料操控流程優(yōu)化設計

1.物料操控流程存在問題及優(yōu)化思路

（1） 物料操控流程存在問題

在生產(chǎn)線線邊倉庫物料操控流程分析中，所描述的第11個環(huán)節(jié)是各工位人員駕駛帶有臺車的牽引車到卸貨口根據(jù)工位代碼識別貨物，揀取并裝車牽引到自己所在的工位線邊庫。

①各工位料箱堆放混亂且不易分辨，會導致以下問題：

a.牽引歸位環(huán)節(jié)耗時長，不能及時供應零部件（尤其是急缺件）;

b.零部件識別錯誤，量少且體積小的零部件錯領后未及時發(fā)現(xiàn)會導致零部件缺失而停產(chǎn)）;

c由于不容易分辨料箱，需要低頭彎腰來選取，導致無效動作增多，工作量增大。

②F1區(qū)域工位人員同時到物料暫存區(qū)進行牽引歸位作業(yè)，會導致以下問題：

a.物料暫存區(qū)空間更加緊張;

b.交通堵塞，不利于叉車卸貨和牽引車移動，造成時間浪費;

c.路徑浪費，無效位移。

（2） 導致以上問題的原因分析

①由于對物料管理的精益化使得每一批次零部件的供應數(shù)量減少，因此同一托盤上會放置不同工位的零部件，增加分揀難度，且F1區(qū)域托盤擺放無序，導致（1） 的問題①各工位料箱堆放混亂且不易分辨;

②由于對物料管理的精益化使得每一種零件運輸?shù)呐卧龆啵瑢е拢?） 的問題②各工位人員到卸貨口牽引貨物次數(shù)增多。

（3） 物料操控流程優(yōu)化思路

針對以上存在的問題，結合汽車生產(chǎn)線現(xiàn)狀，我們需要對汽車生產(chǎn)線線邊倉庫物料操控流程進行優(yōu)化，優(yōu)化思路如下：

①針對以上（1） 的問題①建議建立物料超市，按照工序類別來放置物品，根據(jù)本企業(yè)的工序邏輯對倉庫進行相應的布置，有利于節(jié)約公司人力、物力、財力。將物料暫存區(qū)整合為多個物料超市，同一物料超市內(nèi)，物料可以按照工位或類別劃分為子區(qū)域存放，這種物料的存儲方式是面向工位的，即以工位為中心的存儲。存儲區(qū)配送不再需要在整個物料存儲區(qū)范圍分揀，而是由物料超市對工位實施分區(qū)域的物料配送。

②針對以上（1） 的問題②設計運用小火車系統(tǒng)，將小火車引入到制造車間的物料配送系統(tǒng)。小火車系統(tǒng)的要素主要有同步的、循環(huán)的時刻表、固定的站點、多節(jié)車廂的牽引車。小火車系統(tǒng)的任務是為生產(chǎn)線輸送原材料，并將空箱從生產(chǎn)線線邊倉庫運走。并對小火車進行路徑優(yōu)化，通過小火車有節(jié)拍地在固定路徑配送。小火車的發(fā)車和運行是根據(jù)一定時刻表進行的，而該時刻表則是根據(jù)卸貨時間段結合各個工位生產(chǎn)的具體情況制定的。此外，小火車的運行路徑也要經(jīng)過優(yōu)化設計。小火車司機同時也是巡線員，在其配送的過程中記錄物料異常信息，并反饋給物料超市，物料超市可以根據(jù)該信息進行備貨，以備牽引車下次上線配送。物料超市同時將此信息發(fā)送給物流配送中心，物流配送中心根據(jù)物料超市一定時間內(nèi)的缺貨信息集中進行備貨并送至物料超市。

2.優(yōu)化方案設計

圍繞著以上三個方面的優(yōu)化思路與方法，結合汽車生產(chǎn)線線邊倉庫的實際情況，提出以下優(yōu)化方案。

（1） 建立零部件物料超市

將兩個料箱暫存區(qū)改為物料超市，由工人牽引歸位改為物料超市利用小火車系統(tǒng)配送。

（2） 設計運輸路線

①根據(jù)生產(chǎn)線布局和工藝流程，六個工位上總共需要10名上架人員，將他們所在工作區(qū)域中點距離道路的最近距離點設置為配送小火車的停靠站點。

②制定運輸路線。如下圖3所示，牽引車在物料超市（1） 將4-5輛小臺車連接，形成物料配送小火車，依次經(jīng)過FB、FA、TB、TA、T2、T1工位，再回到物料超市（2）。其中，經(jīng)過物料超市（2） 時可以對小火車進行料箱補充。注：每輛小臺車可放置一個托盤。

③如下表2所示，根據(jù)庫區(qū)每個收料周期混裝托盤數(shù)以及每車次可搭載臺車4-5臺，制定小火車每個收料周期配送的車次。例如8：00-9：00混裝托盤數(shù)為13個，可分為3次配送，每次搭載臺車數(shù)為5臺、4臺、4臺，以此類推。

（3） 改善前料箱牽引歸位耗時

如圖4，我們以圖中所示的改善之前的一個班次牽引歸位工作所用的時間為例。該工位某班次工作量為其所返空料箱的臺車數(shù)，共返空車9次，返空臺車一車次等于兩托盤料箱，所以該工位需要牽引歸位18個托盤的料箱。（注：牽引車最高時速5km/h;F1區(qū)域面積80m*82m、類似正方形;作業(yè)區(qū)1長60m寬20m，作業(yè)區(qū)2、3長50m寬20m;示例中的工位返空臺車次數(shù)、牽引歸位次數(shù)、貨物分揀所需時間以及各路徑所用時間均來自兩個月的現(xiàn)場實習中所得到的實際數(shù)據(jù)。）

又因為零部件供應批次多、數(shù)量少，所以有時牽引歸位會出現(xiàn)裝載量低的現(xiàn)象。該班次共牽引歸位14次，其中料箱暫存區(qū)（1） 10次，料箱暫存區(qū)（2） 4次，14次牽引歸位中貨物分揀所用時間平均每次422秒。（通過對每次貨物分揀所用時間相加除以牽引歸位次數(shù)14，得出平均用時422秒。）

計算如下：

①路徑用時：（20+48+45+45+48+20）*10+（20+26+11+11+ 26+20）*4=2716秒

②分揀用時：422*14=5908秒

③總共用時：2716+5908=8624秒（約等于144分鐘）

另經(jīng)過統(tǒng)計分析，所有牽引歸位工作總用時為1316分鐘。按照10名工作人員計算，平均每人花費在進行牽引歸位工作的用時為131.6分鐘。

（4） 改善后小火車配送耗時

根據(jù)圖5、表3，小火車配送單次路徑耗時62+18+20+12+ 12+48+20+48+20+12+20+12+20+26+20+22+45=437秒，且每次停靠卸貨平均時間為110秒，前文提到配送車次為33車次。（注：單次路徑耗時為小火車配送路徑圖中各時間段用時總和;每次停靠卸貨平均時間為一次小火車配送中在各停靠點卸貨所用的時間總和1100秒除以停靠點數(shù)10。）

計算如下：

①路徑耗時：437*33=14421秒

②分揀耗時：110*33*10=36300秒

共計50721秒，配送總耗時約等于845分鐘，單次配送耗時845/33=26分鐘，根據(jù)單次配送耗時及各時間段需要配送次數(shù)，需要設置2名配送工人。

（5） 優(yōu)化效果

相比各工位獨立牽引歸位，小火車配送使得生產(chǎn)的操作過程更加專業(yè)化，有利于生產(chǎn)效率的提高，可以在總體時間浪費上減少1316-845=471分鐘。由于工位操作人員不需再進行牽引歸位的操作，每人可節(jié)省131.6分鐘（約兩小時）。介于目前的生產(chǎn)節(jié)奏，每名工人的實際工作時間大約在7小時（8：00-17：00共9小時，其中12：00-13：00為午飯時間，工作中空閑時間約1小時），勞動力沒有得到充分利用，且經(jīng)過改善后，每名工人的實際勞動時間將下降到5小時左右。因此，我們可以做進一步優(yōu)化，對相鄰工位進行合并，增加料箱上架和回收空箱的作業(yè)量，將T1、T2、TB、FA工位操作人員由8人縮減為4人，且新增加小火車配送工人2名，最終節(jié)省操作人員2人，牽引車2輛（每一工位操作人員配備一輛牽引車）。優(yōu)化結果如下表4所示。最終，通過對物料操控流程一系列優(yōu)化后，達到節(jié)省勞動時間和人力資源的目的。此次優(yōu)化涉及到的牽引車、臺車均為改善前配備，運行路線所需要的通行空間生產(chǎn)車間完全具備，無需配備新的生產(chǎn)設備和對生產(chǎn)車間通行道路進行拓展改造。

四、結束語

本文主要通過對南京某物流有限公司進行實際操作和調查分析，發(fā)現(xiàn)該企業(yè)在汽車零部件物料操控中存在的問題。在對企業(yè)物料操控合理化分析的基礎上，針對企業(yè)生產(chǎn)線線邊倉庫物料操控問題，選擇線邊倉庫的配送作為物料操控優(yōu)化的切入點，分析建立相對完善的物料管理優(yōu)化體系，提出了依據(jù)工序類別擺放零部件的物料超市和由小火車牽引歸位的配送方式，從而更好地為工位提供配送服務，以此提高該公司交付零部件的效率。現(xiàn)對本文中的主要工作概括如下。

（1）基于公司物料操控布局管理方面，由于物料操作中托盤和零部件無序放置導致工位零部件料箱混亂，分揀難度過大，為此將料箱暫存區(qū)改建為物料超市，從而將汽車零部件物料按照工位序別有序擺放，便于人工揀取，依據(jù)企業(yè)的工序邏輯對物料暫存區(qū)進行的改動布置，有利于節(jié)省公司人力和財力。

（2）基于公司物料操控配送管理方面，由于人工無序牽引歸位造成無效位移和交通堵塞，從而將milk run模式應用于廠內(nèi)物料配送系統(tǒng)中，即小火車配送系統(tǒng)，并對小火車配送的牽引路徑進行優(yōu)化設計。通過對比各工位獨立牽引歸位和小火車配送牽引歸位耗用的時間，得出利用小火車系統(tǒng)配送在汽車零部件物料操控環(huán)節(jié)的可行性與理論意義，提高了物料操控效率，節(jié)約工作時間，降低工作成本。

本次改善是基于場內(nèi)現(xiàn)有設備的改善和優(yōu)化，不需要企業(yè)再增加額外成本去購置新設備。

在整個汽車供應鏈中，汽車物料操控是一個關鍵的物流結點，發(fā)揮著不可替代的作用，只有經(jīng)常對汽車零部件物料操控績效進行監(jiān)控優(yōu)化，才能得到更高效的成本控制與效率提升。通過整合優(yōu)化物流資源，減少物流浪費，降低物流運營成本，進而保障企業(yè)的健康發(fā)展。

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作者簡介：門恒民（1997.11- ），男，山東省棗莊人，三江學院，物流管理專業(yè)，本科生