智能物流配送在汽車生產中的應用研究

潘榮勝

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201800）

0 引言

物流配送是指物品從生產企業到銷售企業的整個流通過程，在一定地域范圍內，根據需求組織和使用物流設施和設備，對原材料、零部件等物料進行儲存、裝卸搬運、包裝等操作活動的過程。智能物流配送是指利用現代物流信息網絡技術、電子數據交換技術和自動化技術等各種先進的智能化、信息化科學技術手段對產品訂單、庫存控制等各項操作進行集成化智能處理。由此不難看出，與傳統的物流配送模式相比，智能物流配送不僅能夠在很大程度上降低物流配送的人工成本，而且能夠顯著提升配送效率及工作精度，為物流配送的時效性和高效性提供有力保障。汽車生產企業屬于產品密集型制造企業，在客戶對汽車產品多樣性需求持續上升、市場變化以及縮減生產成本等各項因素的驅動下，越來越多的汽車生產企業由原本的大批量生產方式轉變為多車型共線的生產方式。

隨著汽車生產企業的柔性化生產需求越來越大，再加之倉儲區至生產工位的配送鏈非常復雜，傳統物流配送模式很難滿足汽車生產企業的精益生產要求。因此，深入研究智能物流配送在汽車生產中的應用，對于提升汽車生產實效及物流管理水平有非常重要的實用價值與現實意義。

1 購物車分揀配送模式概述

購物車分揀配送模式指的是利用智能搬運機器人代替人工來完成分揀配送工作。在購物車技術、AGV 技術、射頻識別技術以及PBL 技術等多種智能化、信息化科技手段的支持下，智能搬運機器人的應用可以很好地滿足配送工作，按照規劃好的路線配送貨物，減少人工成本[1]。與人工配送相比，智能搬運機器人的配送效率更高且不易出錯，因此，應用購物車分揀配送模式不僅能夠為汽車生產企業節約大量的人工成本，而且可以為優化汽車企業的生產布局提供有利條件，助推汽車生產企業達成自動化、柔性化生產目標。截至2021年，購物車分揀配送模式已經廣泛應用于北京奔馳發動機、MFA、MRA1、MRA2 以及順義廠區五大核心廠區，覆蓋三大車型生產平臺。

2 購物車系統設計

智能物流分揀配送指的是按照科學的生產工藝，對生產所需要的物料進行訂購、儲存以及選取，并對時間、地點、人員、物流設備和物流信息進行統籌安排，以便確保物流分揀配送與生產節奏、生產指標要求相一致，實現準時化生產。智能物流分揀配送的物料流程如圖1所示。智能物流購物車系統設計主要包括以下十二項要素：物流購物車理念、分揀區、揀選流程、設定KPI、購物車運輸、購物車車體設計、智能搬運機器人進出、人員責任、購物車與生產裝配線聯動運輸、裝配流程、購物車實施情況跟蹤以及購物車投入。將主要從分揀區、揀選流程、購物車運輸以及購物車車體設計這四項要素針對購物車系統設計展開分析。

圖1 智能物流分揀配送的物料流程

2.1 分揀區設計

物料分揀通常需要相關工作人員在分揀區按照車型零件的需求信息快速完成，對揀選效率及精度的要求較高，所以，智能物流系統的分揀區設計應當滿足以下四點要求：第一，柔韌性及可擴展性設計。一方面，可以通過快速轉換及拓展功能，適應新零件、改款及新車型；另一方面，提供用于零件預分揀和零件存儲的可擴展空間。第二，精益化設計。精益化設計主要是把揀選工作分解為取件和放置等過程，減少取件或者放置的等待和準備等各個環節所耗費的時間，從而使揀選動作最小化[2]。此外，為了進一步提升揀選效率，在設計過程中還應注重各個揀選環節的連貫性與自動化水平，以免因揀選環節不連貫或者物料和料盒需要手動翻轉而導致揀選效率受到影響。第三，簡化布局及流程。分揀區的布局盡可能靠近生產線附近，可以采用小件分裝，減少流程節約時間，從而確保揀選過程的流暢度。使一位工作人員獨立完成一個循環下的購物車揀選工作，從而保障工時平衡。第四，揀選系統運行穩定。揀選系統的運行質量是影響揀選效率及精度的重要因素。因此，要在保障揀選效率的同時，確保取件、撿件精準無誤。以先進先出為原則，通過設置防錯措施的方式，不斷提升揀選系統的可靠性和穩定性，有效避免出現錯取、漏取、錯撿、漏撿等錯誤操作。

2.2 揀選流程規劃

揀選流程是購物車系統運行的主要支撐，因此，要保障購物車系統的運行實效，就應當科學合理地規劃揀選流程。結合購物車系統的實際運行需求，揀選流程設計應當滿足以下五點要求：第一，一人制原則。一人制原則指的是由一位工作人員完成一輛購物車的所有零件揀選工作。在揀選過程中，不會出現同一輛購物車由多人操作的情況，保障揀選質量的同時，有效避免出現因多人互相等待而導致浪費時間的問題。第二，嚴格控制揀選時間。在揀選流程規劃過程中，應當確保單人揀選的時間與生產線的節拍時間相一致，促使購物車系統的運行與生產線單件作業保持相同節奏。一方面，避免因在揀選過程中出現庫存而導致堵塞，另一方面，保證生產與揀選之間的協調性，提高揀選的效率。第三，確保揀選安排均衡。揀選均衡安排設計指的是運用分裝和滑移架將揀選過程分解，把物品歸類存放，并確保一批物品的轉運目的地一致。減少重復工作，同時確保揀選過程的流暢性，從而在大幅縮短揀選時間的同時，進一步提升購物車空間的利用效率。第四，保證揀選系統運行的高效性。在揀選過程中，采用目視化揀選方式，并嚴格按照規格說明操作，以便在保障揀選效率的同時，降低撿錯率。第五，嚴格按照人機工程要求，設計零件揀選布局。從揀選拿取和放置的過程來看，充分考慮高度、角度、姿勢以及持續時間等各項因素；從購物車運輸的角度來分析；盡量選擇輕便的購物車；根據路面的設計選擇合適的購物車輪滑，或者設計合理的地面布局，減少摩擦阻力，以便在最大限度上減輕工作人員的勞動負荷，提高揀選效率[3]。

2.3 購物車運輸原理

購物車運輸依靠智能AGV 技術完成，AGV 系統是由PLC 控制系統、射頻識別傳感器、磁導航傳感器、驅動馬達、牽引電動機、驅動升降電動機、操作面板、無線模塊以及SICK 障礙物傳感器等裝置構成。其中，PLC 控制系統是AGV 系統的中樞控制裝置，通過分析并處理射頻識別傳感器所傳回的地標信息，對其他組件下達加速減速、前進停止、上升下降等指令，從而實現對智能搬運機器人的指導效果[4]。結合智能搬運機器人的運行示意圖（見圖2）展開具體分析：當智能搬運機器人在揀料區28 號點停止時，升降銷上行；工作人員將2 個滿載的購物車以一前一后的方式掛到智能搬運機器人的后掛鉤處，并按下啟動鍵；智能搬運機器人就會將購物車運送至生產線線頭13 號點，然后自動降下升降銷；工作人員將購物車送至產線處，此時智能搬運機器人就會自動到達產線線尾18 號點，上升升降銷，等待工作人員將2 個空的購物車掛到后掛鉤處；當裝載完畢，工作人員按下啟動鍵；智能搬運機器人就會拖動2 個空的購物車，返回揀料區27 號點，自動降下升降銷，并再次到達28 號點。重復循環上述過程。

圖2 智能搬運機器人運行示意圖

2.4 購物車車體設計

購物車采用單臺成套供應的方式進行貨物配送，不需要使用傳統物料存儲架，但可以利用與生產線同步隨行的物料架，增加購物車的使用頻次和利用效率。因此，要充分發揮購物車配送模式的優勢作用，切實保障揀選效率。應以優化揀選設計為目標，注重提升購物車車體設計的科學性和合理性。設計人員應當在滿足零件目視化的基礎上，結合分揀區的分裝設計以及套盒設計，充分考慮購物車的裝載順序及車身的質量，盡可能地降低購物車在運輸過程中的摩擦阻力，確保購物車的靈活性。

3 智能物流配送在汽車生產中的應用與發展

從引進并應用智能購物車系統至今，北京奔馳汽車有限公司的年產量持續上升，取得了有目共睹的應用成效。結合智能購物車系統在汽車生產中的實際應用情況來看，該系統主要具有以下五點優勢：第一，智能購物車系統所占用的線邊空間較小，有利于保障生產線的運行安全與環境衛生。第二，購物車和智能搬運機器人的應用大大縮短了工作人員的取件時間與走動距離，從而促使揀選、配送效率得以大幅度提高。第三，智能購物車系統所需的人工操作較少，能夠在很大程度上避免人為失誤而產生錯裝、漏裝等問題。第四，受益于固定的單點選取法，在汽車生產中，應用智能購物車系統進一步提升裝配流程的流暢度，從而為物流配送的工作精度及工作效率提供了有力保障。第五，智能購物車系統所設計的取用動作與人機工程學的契合度很高，能夠將揀選時間和揀選動作最小化，從而有效降低工作人員的勞動強度。

雖然智能物流配送在汽車生產中具有諸多的應用優勢，但是，要確保智能物流配送切實發揮應有的優勢作用及應用價值，生產企業需要具備以下應用條件：其一，汽車生產企業具有多車型共線生產需求；其二，生產線設備較為復雜；其三，生產線邊空間有限；其四，多車型下的高質量、高效率裝配要求；其五，配備購物車制造及維護保養團隊；其六，整車生產序列穩定性良好[5]。

隨著智能物流配送領域的快速發展，如今的購物車系統不僅具備更加完善的功能，其應用范圍也越來越廣泛。例如，北京奔馳汽車有限公司順義工廠在2020年試制新一代EQE 電動車型時，在購物車系統中引入了語音揀選技術，具有出色的語言識別及智能分析能力，可以使工作人員與倉庫管理系統直接進行語音溝通。系統根據工作人員的語音信息給出相對應的指令，而工作人員也可以通過語音方式進行動作的確認，以便系統自動處理倉儲數據。與手持掃碼設備終端相比，語音揀選技術不僅能夠在很大程度上減輕揀選人員的工作量，而且可以將原有的揀選效率提升40%以上。

4 結語

隨著科技的不斷發展，智能物流配送領域發展迅速，目前已廣泛應用于汽車生產的各項環節，為汽車生產企業達成智能化、高效化、柔性化物流管理奠定了良好的基礎。因此，汽車生產企業應當充分認識智能物流配送的優勢作用及應用價值，及時轉變自身的發展理念，深入探索在汽車生產中應用智能物流配送的有效路徑，以便不斷提升企業自身的物流管理水平，推動汽車制造行業整體朝著現代化的方向快速發展。