汽車入廠物流看板響應(yīng)環(huán)節(jié)均衡化自動化及可追溯性改進(jìn)

向先文，隋艷輝，謝孟汐，王 博，姜立恒，張 庭

（一汽物流（成都）有限公司，四川 成都 610100）

0 引言

汽車入廠物流對汽車生產(chǎn)具有重要意義，從國內(nèi)汽車入廠物流實踐看，最主要的方式是通過電子看板向零部件物流中心或供應(yīng)商要貨，而后者在接收到電子看板后進(jìn)行響應(yīng)。電子看板響應(yīng)實際是接收要貨信息，并將要貨信息轉(zhuǎn)化為后續(xù)物流作業(yè)指令的過程，其影響涵蓋了電子看板處理、備貨、出庫等一系列物流作業(yè)。在入廠物流領(lǐng)域，均衡化是精益理論與實踐的重要內(nèi)容，也是準(zhǔn)時化和自動化的基礎(chǔ)[1-2]；看板處理同其他物流領(lǐng)域訂單處理一樣，面臨如何選擇更有效的方式問題[3]；有效的零部件追溯能夠快速鎖定車輛并采取解決措施，降低用戶使用風(fēng)險，減少質(zhì)量損失[4]。可以認(rèn)為，均衡化、看板自動化處理、可追溯性是電子看板響應(yīng)環(huán)節(jié)三個關(guān)鍵要素，決定了入廠物流服務(wù)的效率、經(jīng)濟(jì)性、準(zhǔn)確性以及重點信息傳遞的準(zhǔn)確性。

F公司是入廠物流服務(wù)提供商，通過臨近主機(jī)廠的物流中心提供零部件倉儲配送服務(wù)。通過研究服務(wù)過程電子看板響應(yīng)環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)三個關(guān)鍵要素均存在需優(yōu)化的問題：看板要貨量波動大；人工處理看板效率低、資源利用率低；大部分零部件生產(chǎn)批次信息無法關(guān)聯(lián)到看板實現(xiàn)精確追溯。

通過研究國內(nèi)主要汽車入廠物流模式中電子看板響應(yīng)環(huán)節(jié)的實踐，分析了物流過程中的均衡化管理、看板處理方式及可追溯性等問題。均衡化主要由不同生產(chǎn)和物流組織方式下的生產(chǎn)計劃和物流計劃決定。本文中F 公司的看板處理方式基本是通過信息系統(tǒng)在物流中心或供應(yīng)商處獲取看板信息，由人工或系統(tǒng)生成備貨任務(wù)單。對于零部件批次追溯問題，各汽車生產(chǎn)企業(yè)都有對全部零部件進(jìn)行精確追溯的需求，但目前大都只對發(fā)動機(jī)、變速箱、安全氣囊等重點零部件記錄并追溯，而對大部分零部件而言，因物流銜接、系統(tǒng)對接、實物流和信息流精準(zhǔn)同步方面存在困難，并沒有在入廠過程實現(xiàn)精準(zhǔn)追溯，造成了整體追溯鏈的模糊。

對于不同汽車入廠物流模式下的均衡化、平準(zhǔn)化方面的研究主要集中在不同場景下均衡化、平準(zhǔn)化改善方法[1-2,5-8]。對訂單（看板）處理的研究總體認(rèn)為訂單處理對后續(xù)物流存在關(guān)鍵影響，這些研究主要集中在訂單分批或與揀選配送等作業(yè)的聯(lián)合調(diào)度問題[3,9-14]。從整車生產(chǎn)或零部件物流角度討論追溯體系建設(shè)的研究則主要通過集成應(yīng)用信息技術(shù)與管理技術(shù)以在物流過程實現(xiàn)更優(yōu)的追溯效果[4,15-19]。雖然上述研究較豐富，但從特定入廠物流模式的電子看板響應(yīng)環(huán)節(jié)出發(fā)，集成研究均衡化、自動化、可追溯性三個關(guān)鍵要素提升的文獻(xiàn)還未有發(fā)現(xiàn)。本文探討如何在電子看板響應(yīng)環(huán)節(jié)改善均衡化、自動化、可追溯性問題，進(jìn)而提高物流效率，降低成本，提高追溯精確度。

1 均衡化

本文研究的電子看板要貨方式為：系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)線邊料箱包裝的零部件消耗時間向車間物流緩存區(qū)要貨，再根據(jù)車間物流緩存區(qū)料箱包裝的零部件消耗時間向物流中心要貨，全過程以電子看板進(jìn)行傳遞，如圖1所示。

圖1 電子看板要貨示意圖

本文電子看板響應(yīng)環(huán)節(jié)均衡化研究包含電子看板需求的觸發(fā)拉動環(huán)節(jié)和電子看板接收后生產(chǎn)各環(huán)節(jié)銜接的均衡化研究，如圖2所示。

圖2 電子看板響應(yīng)不均衡分析

1.1 電子看板需求處理的均衡化

研究優(yōu)化前，工廠各要貨地各時間段向物流中心發(fā)出的電子看板量時高時低，導(dǎo)致不同時間段內(nèi)作業(yè)量不均衡，其原因在于廠內(nèi)物流緩存區(qū)零部件上線備貨后掃描看板，觸發(fā)系統(tǒng)看板要貨，物流中心接收看板要貨信息。因廠內(nèi)系統(tǒng)指示上線車輛按照時刻表作業(yè)，看板觸發(fā)存在一定周期性。且因工廠內(nèi)各物流線路上線時間間隔不等（20-40min），故物流中心接收看板量在不同時間段內(nèi)存在波動，其原因在于作業(yè)人員拉動看板執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)程度不一、拉動電子看板作業(yè)節(jié)拍不一、作業(yè)線路各時段作業(yè)量不一。

基于上述分析，改善電子看板要貨均衡性的方式是將各要貨線路在各個時段的平均電子看板量作為改善目標(biāo)，落實到各線路看板要貨作業(yè)人員，在標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)流程前提下，通過人工調(diào)控分散各路線波峰要貨量，使各路線各時段看板要貨需求量趨于平均。

為評價看板要貨均衡水平，引入看板要貨標(biāo)準(zhǔn)離差率概念（等于標(biāo)準(zhǔn)離差與期望值之比，其中標(biāo)準(zhǔn)離差等于方差的算術(shù)平方根，表征數(shù)據(jù)離散程度），計算函數(shù)：Y=STDEVPA/AVERAGE。以30min 為時間間隔連續(xù)統(tǒng)計30d看板要貨情況，見表1。

表1 看板要貨統(tǒng)計表（08:30-18:00;20:00-05:00）

計算每天每30min標(biāo)準(zhǔn)離差率，標(biāo)準(zhǔn)離差率的平均數(shù)即為整體統(tǒng)計數(shù)據(jù)平均離散程度，直觀反映整體數(shù)據(jù)均衡、離散程度。本圖表統(tǒng)計數(shù)據(jù)的平均離差率為20.7%。

每天每30min 平均看板要貨量即為當(dāng)天理想看板要貨量，每天理想看板要貨量的平均值即為整體統(tǒng)計數(shù)據(jù)的期望值，本圖表反映的期望值為247 張。同時每天相同時間段看板要貨量的平均值即為每天固定時段看板要貨平均水平。由此可得出每天每30min 看板要貨的實際情況較期望值之間的波動程度，如圖3所示。

圖3 日均看板要貨

根據(jù)日均電子看板要貨情況，將此要貨地每30min看板要貨量分布到對應(yīng)的看板要貨路線上，分析每條要貨線路每30min的電子看板要貨情況，見表2。

表2 各路線看板要貨量

優(yōu)化后，該要貨地的標(biāo)準(zhǔn)離差率下降至10.5%，實現(xiàn)了作業(yè)量更為均衡。

圖4 體現(xiàn)了改善前某區(qū)域一個月內(nèi)日均看板波動情況，虛線表示該區(qū)域全天每30min平均看板要貨量為257張，實線為該區(qū)域一個月內(nèi)每天每30min不同時段的平均看板要貨量。

圖5 體現(xiàn)了改善后該區(qū)域一個月內(nèi)日均看板波動情況，虛線表示該區(qū)域全天每30min平均看板要貨量為252張，實線為該區(qū)域一個月內(nèi)每天每30min不同時段的平均看板要貨量，較圖4有明顯改善。

圖4 改善前日均看板分時波動情況

圖5 改善后日均看板分時波動情況

1.2 生產(chǎn)各環(huán)節(jié)銜接的均衡化

多班生產(chǎn)方式都會面臨交接班環(huán)節(jié)，本文研究雙班生產(chǎn)情形。通過研究發(fā)現(xiàn)兩個明顯現(xiàn)象：一是開班后30min內(nèi)各崗位作業(yè)人員工作量少；二是開班后30min內(nèi)配送車輛集中發(fā)運，導(dǎo)致開班后2-2.5h時間段配送車輛使用緊缺并在班次中出現(xiàn)車輛間歇性緊缺。研究配送過程發(fā)現(xiàn)在2h 配送供貨前提下（主機(jī)廠要求），下游生產(chǎn)線停止電子看板要貨時，物流中心作為上游要先于生產(chǎn)線停止發(fā)運、裝車、備貨，才能保持同步物流供應(yīng)節(jié)拍，而出現(xiàn)開班后30min內(nèi)作業(yè)人員的工作量少、勞動負(fù)荷低的主要原因是上一班次人員作業(yè)過量（超前作業(yè)），導(dǎo)致下一班次開班集中發(fā)運。

分析配送數(shù)據(jù)制定了入廠物流單循環(huán)作業(yè)時間的標(biāo)準(zhǔn)劃分，見表3。

表3 單循環(huán)作業(yè)時間標(biāo)準(zhǔn)推算

得到交接班時段三條作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

（1）配送車輛發(fā)運標(biāo)準(zhǔn)：單班結(jié)束前45min 不發(fā)運車輛，發(fā)運車輛最晚發(fā)運時間≥④+⑤+⑥+⑦，生產(chǎn)車間才具備零部件接收/入庫條件；

（2）看板揀選/備貨標(biāo)準(zhǔn)：單班結(jié)束前30min處理完成的電子看板不進(jìn)行揀選作業(yè)；

（3）配送車輛裝車標(biāo)準(zhǔn)：單班結(jié)束前30-60min內(nèi)處理的備貨看板完成揀選后不裝車，留到下班次作業(yè)，在交接班之間的空檔時間段停止物流作業(yè)，避免提前作業(yè)導(dǎo)致波動。

通過上述改善實現(xiàn)了交接班前后作業(yè)有序平穩(wěn)銜接。通過日均各時段看板備貨作業(yè)量來觀察改善前后情況，如圖6、圖7所示。

圖6 改善前各時段看板備貨量波動情況

圖7 改善后各時段看板備貨量波動情況

2 電子看板自動化處理

研究優(yōu)化前，物流中心WMS 系統(tǒng)（倉庫管理系統(tǒng)）接收到看板后，每隔數(shù)分鐘憑經(jīng)驗手工打印看板，然后由作業(yè)人員揀選料箱放入備貨揀選車，再將備貨揀選車裝上卡車進(jìn)行配送。

在看板處理環(huán)節(jié)，因人為看板打印分割和看板備貨分割，導(dǎo)致每次看板分割量不同，造成等待、操作浪費及失誤問題。為規(guī)避此問題，通過建立揀選車模型，基于WMS 開發(fā)備貨揀選車滿載系統(tǒng)，實現(xiàn)看板自動分割。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)料箱選定與備貨揀選車最大滿載量計算

料箱包裝的零部件占入廠物流零部件65%以上，提升規(guī)定要貨時間內(nèi)料箱包裝零部件單次配送量成為決定配送時效、物流成本的關(guān)鍵。由于每一塊電子看板代表一個不同規(guī)格料箱零部件的需求，所以首先需選定標(biāo)準(zhǔn)料箱并基于標(biāo)準(zhǔn)料箱進(jìn)行不同規(guī)格料箱系數(shù)換算，以便進(jìn)行系統(tǒng)處理。

在單個備貨揀選車碼放更多的料箱，并在配送卡車上裝載更多的備貨揀選車是提升單次配送量的主要因素。本文研究涉及的料箱共計41 種，單次配送將根據(jù)廠內(nèi)不同要貨地需求備貨、配送多種規(guī)格料箱包裝零部件。因此各種料箱在揀選車中的組合、擺放最大數(shù)量需進(jìn)行最優(yōu)計算，確定備貨揀選車最大極限的標(biāo)準(zhǔn)料箱裝載量。

以最小料箱T1為最小標(biāo)準(zhǔn)單元在備貨揀選車上進(jìn)行極限碼放測試。考慮T1 料箱碼放操作空間、朝向等因素，堆碼實驗輸出結(jié)果為：揀選車單層平面放置料箱18個、揀選車單層可堆碼2層料箱、揀選車單層共計堆碼料箱36 個、T1 料箱在揀選車（4 層）上極限堆碼箱數(shù)為144 個。揀選車與標(biāo)準(zhǔn)料箱基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表4。

表4 揀選車與標(biāo)準(zhǔn)料箱基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.2 不同規(guī)格料箱基于標(biāo)準(zhǔn)料箱的系數(shù)換算

設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)料箱換算系數(shù)為2，可得單個揀選車最大料箱滿載系數(shù)為288，采取極限堆碼方法，分別碼放其他40種料箱單獨在備貨揀選車上最大極限裝載情況，得出每種料箱最大裝載量。從各種料箱尺寸滿足相對的整數(shù)倍關(guān)系，可實現(xiàn)組合擺放。將所有料箱依次換算成對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)料箱，計算出對應(yīng)的換算系數(shù)關(guān)系。為便于系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計，將所有換算系數(shù)（即滿載系數(shù)）取整，部分?jǐn)?shù)據(jù)見表5。

表5 料箱規(guī)格（部分）

2.3 基于滿載和時間的電子看板自動分割

系統(tǒng)根據(jù)備貨線路自動計算該線路，設(shè)置滿載率（即滿載系數(shù)）和看板累計時間兩個約束條件，達(dá)到預(yù)定滿載率或看板累計時間中的任一條件，系統(tǒng)即自動打印出該線路的看板。具體如圖8、圖9所示。

圖8 備貨揀選車滿載系統(tǒng)實現(xiàn)原理

采取電子看板自動化處理以后，在作業(yè)效率，備貨揀選車滿載率、作業(yè)準(zhǔn)確率和作業(yè)成本方面實現(xiàn)了改善，見表6。

表6 電子看板自動分割帶來的改善

3 可追溯性實現(xiàn)

汽車生產(chǎn)企業(yè)為縮小鎖定問題車輛范圍，降低問題處理成本，需要零部件信息從供應(yīng)商、倉儲配送、工廠生產(chǎn)物流等環(huán)節(jié)實現(xiàn)全程可追溯。研究優(yōu)化前，電子看板與零部件實物生產(chǎn)批次信息關(guān)聯(lián)的缺失，追溯過程中斷。

為解決上述問題，需在零部件到貨時獲取生產(chǎn)批次信息，以電子看板接收環(huán)節(jié)為起點，在WMS 系統(tǒng)中增加物流數(shù)據(jù)采集點，確保從到貨至電子看板響應(yīng)環(huán)節(jié)批次信息的精確記錄和傳遞，具體包括以下改進(jìn)。

3.1 收貨入庫、上架

采集并關(guān)聯(lián)零部件生產(chǎn)批次信息，實現(xiàn)零部件生產(chǎn)批次信息與實物的綁定和同步流轉(zhuǎn)。WMS系統(tǒng)指導(dǎo)上架，實物零部件投貨后系統(tǒng)確認(rèn)，確保此環(huán)節(jié)零部件信息流和實物流完全同步。

3.2 存儲下架、轉(zhuǎn)換包裝

WMS 系統(tǒng)運行自動補(bǔ)貨功能。轉(zhuǎn)包時WMS 系統(tǒng)精準(zhǔn)控制零部件實物所在位置，確保實時賬實相符，確保零部件信息流與實物流同步。

3.3 投貨、備貨

將零部件轉(zhuǎn)運至揀選區(qū)庫位，掃描入庫標(biāo)簽及揀選區(qū)庫位標(biāo)識上的補(bǔ)貨條碼確認(rèn)投貨。實現(xiàn)系統(tǒng)賬目與實物在同一時間轉(zhuǎn)移至揀選區(qū)，保證系統(tǒng)管理精確性并通過投貨庫位的掃描操作，校驗投貨作業(yè)正確性。揀選備貨時，WMS系統(tǒng)打印看板，打印的要貨看板粘貼至實物零部件料箱進(jìn)行信息與實物傳遞。

3.4 出庫、在途跟蹤

掃描看板完成裝載完成系統(tǒng)出庫。在WMS 系統(tǒng)支持完成庫內(nèi)作業(yè)基礎(chǔ)上，在配送卡車上安裝RFID標(biāo)簽及GPS設(shè)備，其數(shù)據(jù)與車控系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)運單在物流中心及配送途中受控。

電子看板響應(yīng)環(huán)節(jié)可追溯性優(yōu)化實施前后效果對比，見表7。

通過在物流中心入口提前采集零部件生產(chǎn)批次信息，生成入庫標(biāo)簽并與零部件綁定，實現(xiàn)在物流中心信息流與實物流時時精準(zhǔn)同步流轉(zhuǎn)，最終將信息傳遞至工廠的要貨看板，并與對應(yīng)零部件同步配送至工廠，實現(xiàn)入廠物流更好的可追溯性。

對比優(yōu)化前信息流 實物流批次信息獲取生成入庫標(biāo)簽（缺失批次信息）無獲取、無關(guān)聯(lián)批次信息存儲入庫標(biāo)簽（無批次信息）與存儲庫位掃描、關(guān)聯(lián)與信息流同步轉(zhuǎn)包無信息傳遞，由存儲下架提前進(jìn)入投貨揀選區(qū)實物滯后，暫留在轉(zhuǎn)包區(qū)，與信息流不完全同步投貨入庫標(biāo)簽（無批次信息）與揀選區(qū)庫位掃描、關(guān)聯(lián)備貨入庫標(biāo)簽（無批次信息）與要貨看板綁定與信息流同步出庫人工質(zhì)檢出庫，要貨看板與運單綁定缺失零部件批次信息，流轉(zhuǎn)過程信息流實物流不完全同步，批次信息與實物管理無法精確對應(yīng)信息流 實物流提前獲取批次信息，與生成的入庫標(biāo)簽關(guān)聯(lián)批次信息與實物綁定，二合一入庫標(biāo)簽關(guān)聯(lián)與存儲庫位掃描、關(guān)聯(lián)優(yōu)化后入庫標(biāo)簽關(guān)聯(lián)與裝換包裝條碼掃描、關(guān)聯(lián)入庫標(biāo)簽關(guān)聯(lián)與揀選區(qū)庫位掃描、關(guān)聯(lián)入庫標(biāo)簽與看板綁定，并實現(xiàn)系統(tǒng)校驗無需再次質(zhì)檢，要貨看板與運單綁定實物流與信息精準(zhǔn)同步提前獲取零部件批次信息，實現(xiàn)物流過程信息流與實物流時刻精準(zhǔn)同步，實現(xiàn)零部件信息可追溯

4 總結(jié)

本文基于F公司實踐，從入廠物流電子看板響應(yīng)環(huán)節(jié)出發(fā)，著眼于均衡化、自動化、可追溯性三個關(guān)鍵要素優(yōu)化，構(gòu)建物流均衡化管理技術(shù)體系，改善了物流均衡性和經(jīng)濟(jì)性；研究基于標(biāo)準(zhǔn)料箱的料箱系數(shù)換算模型，開發(fā)了基于滿載率和時間約束的電子看板自動分割系統(tǒng)，提高了看板處理效率、降低了差錯率和成本；實現(xiàn)了提前采集零部件信息，倉儲配送過程零部件實物流動與信息傳輸完全同步，達(dá)到精確追溯。

通過管理技術(shù)和信息技術(shù)的有效結(jié)合，強(qiáng)化了入廠物流電子看板響應(yīng)環(huán)節(jié)的功能，實現(xiàn)了在效率、可靠性、成本以及信息傳遞方面的優(yōu)化。本研究可對汽車入廠物流和其他物流領(lǐng)域波動需求下的均衡化改善、訂單自動化分割處理、追溯體系建設(shè)提供一定的參考。