面向動車段生產作業的節拍式、量份式物流體系研究

侯小祥，丁子全

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司 環境與設備設計院，陜西 西安 710043）

0 引言

近年來，隨著社會經濟的不斷發展，社會對于交通運輸的需求日益提高。以高速鐵路為代表的軌道交通行業迅速崛起，為社會的高速發展提供了基礎保障。但隨之而來的是對于機車車輛運用安全的巨大考驗。其中，作為高鐵列車運用檢修主體的動車運用所和動車基地作為高速鐵路裝備現代化重要組成部分的重要性日益凸顯[1]。而隨著車輛檢修方式從以磨損理論為基礎的計劃預防維修向以實際損失狀態為準的按需修理方式的轉變[2]，傳統的作業方式已逐漸無法滿足行業發展的需要。

動車段檢修環節的維修材料、維修配件等種類多、數量大且造價高，材料配件物流逐漸成為動車段檢修領域的重要組成部分。為解決高級修材料配件日常倉儲、發放管理等物流工作，各動車段均配置專人負責物料到料驗收、上架、倉儲管理、日常發放以及舊料回收等工作。車間材料科會根據生產計劃，提前提報需求，動車組入修前至材料科領取相應的配件，檢修各班組領取使用，并做配件發放臺賬。配件至班組工位后根據車型、種類、大小、使用頻率等因素在工位設置存放區域。

隨著動車組檢修工作量的逐年上升，為保障正常的檢修能力，動車段配備配件數量亦越來越多，倉庫分區管理、物資分類標識、配件出入賬工作量非常繁重，在日常倉儲管理中消耗了大量人力和物力管理成本。且物流配送過程主要依靠紙質記錄，造成大量賬目的堆疊，需要不斷進行整理和清查，在現場檢修作業中發生物料需求時，采用人工“叫料、補料”，需要作業車間派人到倉庫申領，領料環節花費大量人力和時間成本[3]。傳統的物流管理模式存在物流管理信息功能不完善，物流管理浪費嚴重等問題，造成動車檢修作業效率低，無法使動車段物資資源效益最大化，且增加了動車段的物流成本。

1 體系功能需求梳理

為解決動車段倉儲管理與物資配送體系之間存在的信息銜接斷層所導致的倉儲、配送環節松散、功能單一、集成化程度較低等問題[4]，使整體檢修物資實現精準化的“點到點”配送及全生命周期監測[5]，利用數字化、信息化技術探索新的動車檢修基地物流體系的發展模式，對于高效分配檢修資源、精準把控檢修質量，提高管理效能，推動高鐵動車組檢修作業的智能化、信息化發展具有重要意義。

分析動車段各類型工作人員的特點，對于把握新體系的功能定位有重要作用。對于動車段檢修作業人員而言，新體系需要能夠使其專注于檢修作業任務；對于動車段內部物流配送人員，新體系應該能夠在減輕其工作強度的同時，使其高效、準確地完成配送任務，減少物流環節程序，為檢修作業提供支撐；而對于動車段檢修作業管理人員，新體系應該能夠使其更為輕松地把握檢修作業的整體情況，實現配件在全段內物資總庫、檢修車間、檢修工位的實時管理，便于開展配件清查、盤點，提高配件周轉率，從全局視角對于檢修作業的全過程進行監控管理。

因此，新體系應該具有以下功能特征：

（1）檢修車間的節拍式、量份式自動化輸送裝置能夠將檢修物資輸送至檢修作業位置或將出庫貨物自動輸出至出庫端口位置。

（2）節拍式、量份式叫料系統實現自動叫料管理、配送管理、配送情況顯示等功能，實現配送過程自動化、信息化，實現物流物資批量出入庫作業、庫存動態盤點和更新等功能，保障配送過程安全性、有序性，從而有效提升檢修作業效率。

（3）新體系應提高空間利用率，全段形成多級倉儲結構，方便物料的存取效率和吞吐能力。

（4）新體系能夠與動車段視頻監控系統有效銜接，實現物流配送環節可視化、可控化，提高管理效能。

2 面向生產作業的節拍式、量份式物流體系

面向生產作業的節拍式、量份式物流體系以企業資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP）供應鏈管理為理論依據，通過優化企業資源達到資源效益最大化[6]。利用體系的智能化、信息化、功能化特點，以高維度的全流程解決方案俯瞰動車段的整體節拍式物流，得到利用率最高、最適合的節拍式配送方案。以綜合性的物流管理體系、節拍式的配送模型，全局性地解決零散的效率短板、流程阻塞等問題，從而完善內部物流全流程。

本體系通過優化動車段倉儲管理結構，提供多級倉儲、庫內倉儲緩存，采用統一的倉儲管理體系，合理調配物資出、入庫等；改善動車段物流流轉方式，提供外部物流消息對接，根據生產作業要求，以檢修流程的節拍式（流程）、量份化[7]（按需）、工序分割（修程工藝）為指導，實現“點對點”的精準配送。不僅可以幫助動車段加快物資流動的速度，降低成本，保障檢修任務的順利進行，還可以通過全周期生命監測實現對資源的有效控制和管理。

面向生產作業的節拍式、量份式物流體系方案包含四個主要部分，分別為自動化的輸送方案、合理的輔料倉儲方案、精準的配送方案和全局性的監控管理方案。體系結構主要包括物資總庫、線邊庫、微庫、配送體系和全生命周期監測體系，如圖1所示。

圖1 面向生產作業的節拍式、量份式物流體系結構圖

2.1 基于工業自動化的輸送方案

基于工業自動化運輸方案采用自動出入庫運輸系統，該系統采用最新的外轉子電機技術，去除了齒輪組，傳感器，減速箱，極大地提高了電動滾筒的使用壽命，無需傳感器即可停機，并提供最高的保持扭矩。該系統將貨物自動輸送至高速提升機作業原始位置或將出庫貨物輸送至出庫端口的水平輸送設備，具有以下特點：

（1）輸送機配置導向保護裝置；

（2）輸送系統各端口設置機械擋塊；

（3）在入庫輸送機處設置尺寸檢測及稱重系統，對尺寸或重量超限有報警提示；

（4）輸送系統設置安全聯鎖系統。

靈活設置出入庫輸送線提高貨物出入庫環節的自動化、智能化程度，同時銜接AGV、提升機等輸送設備，以保障輸送效率和準確性，提升出入庫效率、節約人力。

2.2 基于車型、修程及工藝設計的工具輔料倉儲方案

動車段目前的倉儲管理體系包括傳統的物資總庫以及線邊庫系統，但是傳統的物資總庫倉儲功能以及形式都較為單一，管控設備不科學缺乏合理性[8]。針對目前動車段倉儲存在的問題，面向生產作業的節拍式、量份式物流體系在以智能化、信息化技術優化傳統物資總庫和線邊庫的基礎上，建立第三級智能微庫系統，形成多級倉儲結構，優化資源管理。

智能微庫主要由智能儲物柜、視頻監控設備以及配套的信息系統組成。其主要用于工器具、偶換件、油脂輔材、低耗勞保等物資的存儲和管理。其主要功能有：人員信息管理；工具精細化管理；基于修程、工藝、工位的領用管理；臨時領用管理；歸還管理；庫存管理；異常預警和提報功能。

智能微庫系統是工具、偶換件和輔料等物料的智能化存儲單元，可以很好地隨取所用物料，大大提高物流整體的存取效率和吞吐能力，通過微庫自身的精細化管理功能，當物料過期時系統會給予提示。通過自動化庫存量預警，打通物資倉儲和生產作業物流鏈，進行及時補料、配送，大幅度的減少工位與物料庫之間來回領料的時間浪費。

2.3 基于車型、修程、工藝的精準配送方案

以檢修作業的頂層視角，綜合解決多維度效率短板，物料信息不健全等全局性問題。

節拍式精準配送方案是以作業調度計劃或者作業指導書作為依據，結合檢修配送人力、工位的數量和分布，物資資源，產生節拍式配送信息，達到點對點的精準節拍式配送。節拍式、量份式叫料系統精準卡控作業節拍，使分解、檢修、組裝作業流程有序進行、精準銜接。系統配送過程如圖2所示。

圖2 系統配送過程

系統主要劃分為6個過程：系統信息維護、基本信息維護、預約配送申請、揀選配送配件、空箱送還、配件/工具送還申請。系統信息維護主要是對系統參數做維護；基本信息維護主要是對機車、車型、修程和模板配置做維護，得先對貨物、貨物類型、工位分類、緩存區、緩存區分類做維護；預約配送申請是對配件進行預約申請，可按預約的時間對配件進行配送；揀選配送配件是指導揀選員對配件/工具進行配送；配件/工具送還申請是對剩余的配件和使用完的工具進行送還的申請；此外，還有退換配件/工具的操作。

該方案支持多種配送形式，如人工配送、AGV導航小車等，銜接人工揀選區與檢修車間各個工位、緩存區，打通整個生產鏈，提升了叫料、供料的響應效率，形成自動化的備品備件、零部件配送。系統支持固定操作終端、智能手持終端等多終端，使用更為便捷。此外，通過對信息系統使用過程中形成數據進行清洗、整理、分析，還可以為用戶重要決策的制定提供數據支撐。

2.4 基于圖像識別和視頻分析的現場環境監控

使用監控攝像、通訊和計算機等技術，組成一個多功能、全方位監控系統。整套系統為使用單位的安防信息化提供支撐，同時，也為使用單位提供回溯依據，為整體信息化奠定基礎。該監控系統包含多項檢測：

（1）人員檢測：可對圖像中的單一對象進行目標追蹤，防止目標進入危險區域或進行不安全操作。

（2）防盜檢測：移動偵測、入侵識別、越界偵測、取走識別、場景變化識別。

（3）入侵檢測：警戒區域、穿越偵測、徘徊偵測、場景變化識別，當人員或任何物體進入警戒區域和邊界時，即觸發報警。

（4）微庫檢測：柜格檢測，監控微庫每一柜格，實時監控格內庫存情況、貨物狀態；柜體檢測，實時監控微庫柜體周圍情況，提供可追溯依據。

系統圍繞實時監控、錄像回放等核心業務的構建，聚焦于整個智能物流業務中關鍵的工作環節，幫助管理員穩定、高效地完成相關工作。其不僅是提高管理精細度的創新方法，還能夠對現場人員進行實時有效地提醒。

綜上，節拍式、量份式配送體系與多級倉儲管理體系進行高度集成、配合，有效聯系倉儲、揀選、配送等多個環節，打通從倉儲到檢修環節的業務流、數據流。以“專業人做專業事”為導向，將檢修和配件配送業務解耦和分離，實現專業工種、工位效能最大化，從而減少人工勞動強度，提高生產效率，實現檢修工位效能的最大發揮。采用全生命周期監測，從智能倉儲到人機結合的自動化揀選到“點對點”精準配送，覆蓋了全流程的業務流轉，形成流程閉環。通過精細、動態、科學的管理，實現物流的自動化、可視化、可控化、智能化、網絡化，從而進一步提高資源利用率和生產力水平，提升企業價值，擴大社會效益。

3 結語

面向生產作業的節拍式、量份式物流體系利用多級倉儲管理體系進行信息化、自動化管理，實現高效、快捷的自動化出入庫以及物資的“隨取隨用”；與節拍式、量份式配送體系結合，實現精準的“點到點配送”，形成業務流程閉環；通過全生命周期監測，實現“數據不落地”的信息流，提升數據準確性和流程效率的提高。整個體系解決了當前物流體系中的缺陷，形成一條高效的供應鏈，實現優化資源配置，達到物資效益最大化的目標。強化管理機制、進一步完善了零部件的追溯機制；提供開放接口，能與現有信息系統無縫銜接，避免信息“孤島”，降低檢修作業物流成本，提升了檢修作業自動化和智能化水平。