（中國輕工業(yè)長沙工程有限公司智能工業(yè)設(shè)計院，湖南 長沙 410114）

1 背景及意義

以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為中心的時代，智能化正在席卷一切?！吨袊圃?025》指出：加快推動新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向；著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品，推進生產(chǎn)過程智能化，培育新型生產(chǎn)方式，全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平[1]。

SF公司是全球大型的風扇、取暖器生產(chǎn)基地，主要生產(chǎn)取暖器、電風扇兩大主導(dǎo)系列產(chǎn)品，具備年產(chǎn)700萬臺取暖器，600萬臺風扇的生產(chǎn)能力。面對勞動力成本增加、原材料價格上漲、國內(nèi)市場劇烈競爭導(dǎo)致利潤空間收窄等特點，公司從自身戰(zhàn)略角度出發(fā)，結(jié)合已有的工藝和技術(shù)設(shè)備，提出減員增效的目標，為順應(yīng)智能制造的發(fā)展趨勢，同時要求工廠智能化升級改造。

物流容器的改善作為提效的基礎(chǔ)工作，提出以容器標準化輔助智能物流配送。生產(chǎn)實踐過程中，物料容器的選擇往往根據(jù)經(jīng)驗或者參照其他企業(yè)確定，既缺乏系統(tǒng)科學的方法，也無法滿足本企業(yè)物料配套的需要，物料容器的裝載容易出現(xiàn)過載或空載的形式，對于容器使用造成較大的損壞，空間利用不充分，企業(yè)在周轉(zhuǎn)容器的補充上花費大量的成本。另一方面，非標容器對于智能化物流配送的升級改造也存在諸多阻礙。文章探討了物流包裝尺寸標準化的解決方法及步驟，基于基礎(chǔ)模數(shù)分割級進系列尺寸,為包裝箱尺寸的制定提供了理論依據(jù)，結(jié)合AGV物料配送，為企業(yè)的物流配送提供了科學的工具方法。

2 物流容器存在的問題

2.1 物流容器現(xiàn)狀

由需求導(dǎo)致生產(chǎn)的淡旺季，SF公司產(chǎn)品表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性特點，風扇需求旺季在6-9月，取暖器的需求旺季在11-3月。另外，產(chǎn)品銷售分為國內(nèi)市場與國外市場兩大塊，內(nèi)貿(mào)、出口的不同要求，公司的產(chǎn)品型號達數(shù)百種，不同產(chǎn)品型號之間物料差異較大。對應(yīng)地物料裝載的器具數(shù)量龐大，具體使用到的器具類別、數(shù)量及參數(shù)見表1：

2.2 主要問題

不同型號的成品對應(yīng)的零部件種類多、尺寸大小不一、形狀各異，往往需要選用多種物流容器。通過現(xiàn)場反饋，實際生產(chǎn)過程中不同在制品并無明確容器裝載。收集使用到的各項容器的尺寸，分析表明大小不同的容器尺寸之間并無關(guān)聯(lián)。裝載器具的設(shè)計沒有考慮到物流周轉(zhuǎn)的需要，只考慮到存儲零件的基本功能，而忽視其空間利用率及容器可回收的效率，而容器空間的利用率直接影響著物料存儲占用面積，容器可回收效率決定周轉(zhuǎn)容器是否方便及時回收，避免占用生產(chǎn)區(qū)域的面積。

3 容器標準化解決方案

3.1 物料尺寸分類

聚類分析是一種建立分類的多元統(tǒng)計分析方法，它能夠?qū)⒁慌鷺颖荆ɑ蜃兞浚?shù)據(jù)根據(jù)其諸多特征，按照在性質(zhì)上的親疏程度在沒有先驗知識的情況下進行自動分類，產(chǎn)生多個分類結(jié)果[2]。對親疏程度的測量一般有兩個維度：第一，個體間的相似程度；第二，個體間的差異程度，通常通過某種距離來測量。相同類別個體特征具有相似性，不同類間個體特征的差異性較大[3]。

將物料尺寸聚類分析，測量不同物料之間的距離。每個尺寸數(shù)據(jù)視為三維空間上的一個點，統(tǒng)計不同物料之間的尺寸，計算物料之間的“親疏程度”，即點與點之間的距離越小，表示越“親密”，越可能聚成一類；點與點之間的距離越大，表示越“疏遠”，越有可能分別屬于不同的類。

以風扇典型產(chǎn)品的物料尺寸為例，根據(jù)BOM表提供的物料信息，將物料尺寸信息轉(zhuǎn)化至長、寬、高三個維度，見表2。

表2 總裝物料尺寸信息

通過收集近兩年裝配線產(chǎn)品下線的種類及數(shù)量進行P-Q分析（即產(chǎn)品數(shù)量分析），前20類產(chǎn)品的數(shù)量占總裝配量的86.13%，收集前20類產(chǎn)品的物料尺寸并最終聚集為六類，這六類的中心點見表3。類別1包含15種物料，類別2包含154種物料，類別3包含33種物料，類別4包含21種物料，類別5包含9種物料，類別6包含58種物料。

3.2 容器標準化

物流容器標準化管理在物流管理實踐中形成，初步定義如下：物流容器標準化管理是指物料在存儲、運輸和貿(mào)易過程中，為了提高作業(yè)效率、保護產(chǎn)品品質(zhì)、提高空間利用率、降低物流作業(yè)成本而設(shè)計的物料標準化容器，并體現(xiàn)在合理的標準化容器包裝、存放、運輸和配送的物流管理方法[4]。

表3 最終聚類中心及數(shù)量

容器標準化需要根據(jù)物料的尺寸采用聚類分析確定不同物料所屬類別，選擇標準化的裝載容器。而物料容器主要用于倉庫和生產(chǎn)車間各工位的物料周轉(zhuǎn)，而不僅僅是存儲功能[5]。選用周轉(zhuǎn)箱尺寸的大小需考慮三個方面：（1）物料標準尺寸模數(shù)；（2）周轉(zhuǎn)容器大小與托盤的匹配；（3）不同大小周轉(zhuǎn)容器之間相互兼容堆垛[6]。

綜合考慮上述三個方面的因素，根據(jù)聚類后的類別選擇級進系列尺寸的容器系統(tǒng)（即小容器的大小是大容器的一半），如圖1所示[7]。系列的選取分為1，1/2，1/4，1/8，1/16等。結(jié)合聚類分析出的六類中心，同時考慮原有膠框的利用，提供標準化容器尺寸，見表4。以風扇典型產(chǎn)品的物料歸屬箱型見表5。

圖1 級進系列尺寸圖

3.3 智能物流配送

企業(yè)風扇、冷風扇各有8條生產(chǎn)線。風扇按照每條線單班11小時的產(chǎn)能1560臺計算，冷風扇單班11小時900臺。將容器標準化之后的物料配送，將保證線邊物料最大存量達兩小時，風扇與冷風扇兩小時的原材料物流量分別為118托盤、64托盤。成品物流量按每托盤24件計算，11小時風扇總計446托，冷風扇總計296托。物流配送量見表6。

表4 標準箱型尺寸

表5 風扇典型產(chǎn)品的物料歸屬箱型表

表6 物流配送量

標準化后的容器作為物流改善的基礎(chǔ)，較方便地與智能化的物流配送平臺對接。由AGV小車實現(xiàn)的智能化物流配送，生產(chǎn)線均成南北向布置，在生產(chǎn)線前端設(shè)置物流超市區(qū)。由物流人員物料整理后放置在物料架上并推送至物料區(qū)的發(fā)車點，按下AGV小車呼叫按鈕。AGV帶走料車，按照既定的軌道發(fā)往生產(chǎn)線邊，同時帶回空料架，等待下一次取料呼叫。具體流程如圖2所示，圖3是AGV小車頂升空料架返回示意圖。

4 智能物流配送效果反饋

實施容器標準化后的智能物流配送與改善前的物料配送系統(tǒng)有較大的變化。首先是物流人員的工作流程得到優(yōu)化。改善前物流人員的主要工作分為：倉庫備料，物料配送，空箱回收。改善后的物流工作集中在倉庫備料環(huán)節(jié)，剩余的工作采用智能物流配送實現(xiàn)，物流人員工作流程對比如圖5、圖6所示。

圖2 AGV配送流程

圖3 AGV小車頂升空料架示意圖

圖4 改善前物流配送流程

物流人員工作流程得以簡化同時物流配送效率也得到提升。兩小時物流配送效率對比如圖6，配送效率提升28.6%。

圖5 改善后的物流配送流程

圖6 物流配送效率對比

其次，通過規(guī)劃采用兩小時的物料配送原則，以標準化的容器對物料實施分裝，使線邊庫存也得到有效控制。按照風扇、冷風扇各8條線計算，改善前線邊物料面積約1 644m2，改善后物料占地面積1 075.2m2。在空箱回收方面，通過空箱之間相互嵌套，回收效率大幅提升，容器可嵌套率達8:1，即8個嵌套的容器占用單個封閉容器的空間，加快了車間內(nèi)部物流器具的周轉(zhuǎn)效率。

5 總結(jié)

以標準化容器為車間物流智能化配送提供了基礎(chǔ)。本文提供了物料容器標準化的方法，結(jié)合具體的物料尺寸，實現(xiàn)物料分類，將尺寸接近的物料歸類，使得同類物料放置在同一標準容器內(nèi)，不同類別的物料放置在級進系列尺寸的容器中，最大限度利用容器空間，提高了容器的周轉(zhuǎn)效率。標準化的容器配合智能AGV配送構(gòu)建的智能化物流配送系統(tǒng)，提升了物流配送效率，減少了車間線邊物料的占用面積，在容器使用方面加快了容器的周轉(zhuǎn)，節(jié)約了企業(yè)的使用成本。

[參考文獻]

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