文/楊成延

一汽集團(tuán)工程與生產(chǎn)物流部

一汽紅旗工廠在過去一年多的時(shí)間里，通過在總裝車間的物料配送全線導(dǎo)入AGV，開發(fā)物流信息系統(tǒng)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、仿真技術(shù)等方式，精心策劃，密切合作，升級原有的物流體系，提升物流作業(yè)效率，降低物流運(yùn)營成本，提高作業(yè)的可視化水平。

“紅旗小鎮(zhèn)”效果圖

2017年11月，一汽集團(tuán)為了實(shí)現(xiàn)“新高尚、新精致、新情懷”紅旗品牌全新設(shè)計(jì)理念及戰(zhàn)略思想，實(shí)現(xiàn)把新紅旗打造成為“中國第一、世界著名”的“新高尚品牌”這一戰(zhàn)略目標(biāo)，決定利用紅旗工廠的現(xiàn)有條件，通過技術(shù)升級，打造具有人文特色和“綠色智能”的“紅旗小鎮(zhèn)”，邁出了紅旗復(fù)興計(jì)劃的第一步。

一汽紅旗工廠的前身是一汽轎車廠，廠房建造于上世紀(jì)六七十年代。受當(dāng)時(shí)認(rèn)知和技術(shù)條件的限制，當(dāng)年的“花園工廠”式布局卻制約了今天的生產(chǎn)物流的發(fā)展：布局分散，面積狹小，標(biāo)高不一致… …

對物流專業(yè)而言，通過打造智能化的精益物流體系，克服硬件的“先天不足”，支撐高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)制造體系是必然的選擇。在一年多的時(shí)間里，通過精心策劃，密切合作，升級了原有的物流體系，提升了物流作業(yè)效率，降低了物流運(yùn)營成本，提高了作業(yè)的可視化水平。

一、總裝車間的物料配送全線導(dǎo)入AGV，通過SPS（單臺(tái)份物料配送）的物流方式，減少物流作業(yè)人員，提升物流作業(yè)效率

紅旗工廠總裝車間采用的是單輛份配送的物流模式。實(shí)物流的主要路徑分為兩個(gè)循環(huán)：

1. 從物流部品倉庫到總裝車間物流區(qū)的循環(huán)；

從總裝車間物流區(qū)到生產(chǎn)線旁的循環(huán)（見圖1）。

圖1：工廠內(nèi)的實(shí)物流示意圖

圖2：紅旗工廠物流體系信息流示意圖

圖3：訂單/產(chǎn)量分割

圖4：物流仿真動(dòng)態(tài)模型（局部）

2. 每一個(gè)物流循環(huán)都需要在把零部件送達(dá)目的地之后再把空器具從目的地返回到出發(fā)點(diǎn)，以便進(jìn)行下一個(gè)物流供給循環(huán)時(shí)使用。如果依靠人員對應(yīng)這種作業(yè)，粗略估算大約需要40人，人工成本是一個(gè)可觀的數(shù)字。

為了提高效率，降低物流成本，新的物流系統(tǒng)采用AGV全自動(dòng)運(yùn)輸方式用以替代人工駕駛牽引車的運(yùn)輸作業(yè)。通過物流信息系統(tǒng)提供的作業(yè)指示，完成生產(chǎn)線上車型所需要的零部件的準(zhǔn)時(shí)、準(zhǔn)量的揀選；通過物聯(lián)網(wǎng)，完成物流專用AGV與工藝專用AGV、物流AGV與升降設(shè)備之間的協(xié)調(diào)，把車輛所需的零部件準(zhǔn)時(shí)配送到指定的裝配工位。此項(xiàng)改善每年可以大幅度降低人工成本。

二、開發(fā)物流信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)訂單分割、智能碼放和準(zhǔn)時(shí)化配送

物流環(huán)節(jié)盡管在生產(chǎn)領(lǐng)域是必不可少的環(huán)節(jié)，但就其屬性而言，它只是消耗和占用資源，并不會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。所以，評價(jià)一個(gè)物流系統(tǒng)優(yōu)劣最主要的指標(biāo)就是在完成物流作業(yè)時(shí)所占用或消耗資源的多與少。一般說來，物流占用或消耗的資源主要有：存儲(chǔ)空間（庫房面積）、人員、資金、設(shè)備、動(dòng)能等。紅旗工廠的物流體系就是通過構(gòu)建先進(jìn)的物流信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)向零部件供應(yīng)商精準(zhǔn)要貨、精準(zhǔn)存儲(chǔ)和精準(zhǔn)配送，紅旗工廠物流體系信息流的邏輯模型見圖2所示。

按照普遍采用的“以銷定產(chǎn)”的生產(chǎn)原則，銷售部門的要貨需求決定工廠所生產(chǎn)車型的品種和數(shù)量。每月在進(jìn)行產(chǎn)銷平衡之后，生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)會(huì)將銷售需求轉(zhuǎn)化為工廠的（月度）生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，并通過系統(tǒng)形成“虛擬生產(chǎn)線”，以“平準(zhǔn)化”（各車型品種按照一定的比例平均排列）原則排列出每一個(gè)時(shí)間單位總裝生產(chǎn)線上擬生產(chǎn)的車輛品種和順序。生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)會(huì)定時(shí)地向“看板（也叫‘箱標(biāo)簽’，是物料信息載體）發(fā)注系統(tǒng)”釋放車輛生產(chǎn)計(jì)劃（月度計(jì)劃、周計(jì)劃、日計(jì)劃），看板發(fā)注系統(tǒng)自動(dòng)從生產(chǎn)計(jì)劃和車型BOM（Bill Of Material，物料清單）中提取數(shù)據(jù)信息，計(jì)算出某一時(shí)間單位總裝線不同工位生產(chǎn)所需要物料種類和數(shù)量，提前（根據(jù)物流周期確定時(shí)間的提前量）將信息發(fā)送給對應(yīng)的零部件生產(chǎn)廠家，廠家依此計(jì)劃組織生產(chǎn)并在要求時(shí)間將零部件定時(shí)定量地送達(dá)指定地點(diǎn)（紅旗工廠或中轉(zhuǎn)倉庫）。同時(shí)，看板發(fā)注系統(tǒng)也會(huì)將物料要貨信息發(fā)送給物料倉儲(chǔ)系統(tǒng)，作為庫房核對、接收物料和生產(chǎn)廠家物料送達(dá)的依據(jù)（財(cái)務(wù)對賬和結(jié)算）。

當(dāng)總裝車間按照生產(chǎn)計(jì)劃開始組織生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)和BOM系統(tǒng)會(huì)同時(shí)向物料分揀指示系統(tǒng)釋放對應(yīng)車型的物料需求信息，指示倉庫內(nèi)的作業(yè)人員揀選與生產(chǎn)車型相對應(yīng)的零部件，并按照信息系統(tǒng)指示的時(shí)間準(zhǔn)時(shí)送達(dá)生產(chǎn)線對應(yīng)的工位，滿足生產(chǎn)裝配的需要。整個(gè)環(huán)節(jié)，在時(shí)間點(diǎn)的把握和物料種類、數(shù)量的計(jì)算上，信息系統(tǒng)都能做到“精準(zhǔn)匹配”，消除了全供應(yīng)鏈和整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作業(yè)等待及空間占用方面的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了精益物流對資源占用的最小化。

考慮到一些供應(yīng)商的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和供應(yīng)零部件貨量比較少的特殊情況，紅旗工廠允許這些供應(yīng)商以降低物流成本（提升物流卡車積載率）為目標(biāo)的零部件集中（提前）入庫。為緩解紅旗工廠區(qū)域內(nèi)面積緊張的局面，在工廠區(qū)域外設(shè)置了中轉(zhuǎn)倉庫。中轉(zhuǎn)庫主要起到“蓄水”的功能，調(diào)節(jié)進(jìn)入工廠的零部件種類、數(shù)量和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)工廠的物料準(zhǔn)時(shí)化、準(zhǔn)量化進(jìn)入。具體做法是：

物流部品倉庫和新總裝車間之間的物流通廊

AGV在空中物流通廊中運(yùn)行，物流通廊可以供4輛AGV并排行走

物流部品倉庫內(nèi)的升降電梯

1. 根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，把一天的生產(chǎn)量平均成N等分（根據(jù)物流量測算，紅旗工廠采用八等分），每一等分所需的零部件碼放在一起，組成一個(gè)鏈（見圖3）。圖3中的8個(gè)鏈順序?qū)?yīng)紅旗工廠8個(gè)時(shí)間段的生產(chǎn)所需的零部件，其中的A、B鏈為備用鏈，主要作用是為了在發(fā)生某些異常時(shí)，存儲(chǔ)零部件。因?yàn)樯a(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)（高級排程）已經(jīng)對一定生產(chǎn)周期所生產(chǎn)的車型實(shí)現(xiàn)了平準(zhǔn)化，所以各鏈內(nèi)存放的零部件品種和數(shù)量應(yīng)基本相同。

2. 生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)和BOM系統(tǒng)會(huì)定時(shí)指示中轉(zhuǎn)庫的作業(yè)人員將對應(yīng)的零部件按照鏈的順序搬入對應(yīng)的鏈中（成為“入鏈作業(yè)”）。在進(jìn)行入鏈作業(yè)時(shí)，物流信息系統(tǒng)會(huì)根據(jù)工廠倉庫各零部件的暫存位置，指示作業(yè)人員將同一暫存區(qū)的零部件碼放在一起（同一托盤），以減少零部件放入工廠暫存區(qū)時(shí)的分揀作業(yè)量。這也是紅旗工廠物流信息系統(tǒng)為了減少工廠物流部品倉庫中分揀作業(yè)浪費(fèi)實(shí)現(xiàn)的亮點(diǎn)之一。

3. 生產(chǎn)線的生產(chǎn)進(jìn)度信息通過物流信息系統(tǒng)向中轉(zhuǎn)庫同步傳送。在某一個(gè)時(shí)間段的車輛開始裝配之前，物流指示系統(tǒng)會(huì)向中轉(zhuǎn)倉庫發(fā)出指示，中轉(zhuǎn)倉庫會(huì)按照要求把對應(yīng)鏈的零部件準(zhǔn)時(shí)送達(dá)工廠倉庫。工廠倉庫在進(jìn)行對應(yīng)單輛份零部件分揀之后把零部件送達(dá)生產(chǎn)線。這個(gè)過程如同一場“接力賽”，“接力棒”就是不同物流車輛上搭載的生產(chǎn)所需的零部件。

總體說來，借助于信息系統(tǒng)，可以最大限度地減少物流環(huán)節(jié)的庫存量，減少資金和倉儲(chǔ)面積的占用。根據(jù)粗略測算，這種模式可以節(jié)約庫房面積30%以上，每年可節(jié)約大量的物流存儲(chǔ)費(fèi)用，同時(shí)還可以降低質(zhì)量損耗。通過持續(xù)改善，可以逐漸向著零庫存的終極目標(biāo)邁進(jìn)。

三、應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)升降梯與物流AGV、物流AGV與工藝AGV平穩(wěn)交互作業(yè)

如前文所述，由于原工廠的廠房布局比較分散，不同廠房之間高度也不一致，這就給廠房之間的物料運(yùn)輸帶來諸多不便。在工廠改造升級過程中把原總裝車間功能轉(zhuǎn)化成物流部品倉庫，為了不影響現(xiàn)有道路通行能力和防止雨雪天氣因素對物流的影響，實(shí)現(xiàn)物料的全天候自動(dòng)化配送，新的物流方案中在物流部品倉庫和新總裝車間之間規(guī)劃建設(shè)了通廊，通廊內(nèi)有可以供4輛AGV并排行走的4條車道，兩個(gè)車道用于配送零部件，兩個(gè)車道用于返回空的臺(tái)車或器具。

可視化的中控大屏，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和展示各種數(shù)據(jù)

生產(chǎn)指示屏，可以實(shí)時(shí)提示生產(chǎn)線車輛的相關(guān)信息

在AGV與升降梯之間、不同的AGV之間，就是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)物與物直接“對話”，做到了物料高效運(yùn)輸和AGV之間的安全避讓。圖4是AGV與升降電梯之間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)運(yùn)輸?shù)奈锪鞣抡鎰?dòng)態(tài)模型（局部），其作業(yè)邏輯如下。

1. 物流部品倉庫內(nèi)的作業(yè)者按照物料分揀系統(tǒng)的信息指示，采取與生產(chǎn)線車型一一對應(yīng)的原則進(jìn)行物料分揀作業(yè)，每一臺(tái)SPS臺(tái)車裝載對應(yīng)生產(chǎn)線某一個(gè)或幾個(gè)工位生產(chǎn)（裝配）所需要的零部件。

2. SPS臺(tái)車與通廊區(qū)間運(yùn)行的AGV（暫且稱之為“通廊AGV”）對接后順序進(jìn)入物流部品倉庫內(nèi)待發(fā)區(qū)。

3. 物流部品倉庫內(nèi)的升降電梯到達(dá)一層后向通廊AGV發(fā)送信號(hào)，通廊AGV根據(jù)信號(hào)指示牽引SPS臺(tái)車進(jìn)入升降梯，并升至空中通廊，在通廊內(nèi)運(yùn)行約400米后到達(dá)總裝車間的升降梯等待區(qū)，然后下降至總裝車間物流臺(tái)車交換區(qū)。

4. 通廊AGV和SPS臺(tái)車在物流臺(tái)車交換區(qū)實(shí)現(xiàn)“空滿交換”：滿載零部件的臺(tái)車隨“通廊AGV”與從生產(chǎn)線牽引空臺(tái)車返回的“供給AGV”進(jìn)行臺(tái)車交換?！巴ɡ華GV”牽引空臺(tái)車原路返回零件庫，開始新的物流循環(huán)；“供給AGV” 也將開始新的物料供給循環(huán)，把生產(chǎn)所需的零部件送至對應(yīng)的生產(chǎn)作業(yè)區(qū)。

5. “供給AGV”到達(dá)生產(chǎn)線作業(yè)區(qū)時(shí)，前一個(gè)作業(yè)周期剛剛結(jié)束。供給AGV與“滿”臺(tái)車脫離后，載回前一個(gè)作業(yè)周期的空臺(tái)車，按照規(guī)定路線返回臺(tái)車交換區(qū)（出發(fā)點(diǎn)）。

這一系列動(dòng)作都是在信息系統(tǒng)的指揮調(diào)度之下，通過物物對話、智能識(shí)別（優(yōu)先通行和避障）而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。

四、物流可視化

過程可視化是數(shù)字化工廠的又一大特點(diǎn)。在紅旗工廠，可視化的中控大屏可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和展示生產(chǎn)數(shù)據(jù)、有效監(jiān)管和追溯質(zhì)量缺陷、全面收集設(shè)備狀態(tài)信息、系統(tǒng)集成計(jì)劃物流管理數(shù)據(jù)等等。物流信息提示板可以實(shí)時(shí)提示生產(chǎn)線車輛的相關(guān)信息，根據(jù)這些指示信息，物流人員和設(shè)備都會(huì)有條不紊地開展對應(yīng)的作業(yè)。

零部件物流離不開信息流。無論從零部件生產(chǎn)廠家到中轉(zhuǎn)庫，還是從中轉(zhuǎn)庫到工廠物流庫，零部件都需要信息流的載體：箱標(biāo)簽（也稱之為看板）。以從中轉(zhuǎn)倉庫到物流部品倉庫所使用的箱標(biāo)簽為例（見圖5，正在補(bǔ)充和完善信息的試驗(yàn)版箱標(biāo)簽），上面的信息包括供應(yīng)商名稱/代碼、零件名稱/零件號(hào)、背番號(hào)（方便物流作業(yè)的零件號(hào)的縮略碼）、在中轉(zhuǎn)庫存放的位置（庫位號(hào)）、從中轉(zhuǎn)庫發(fā)出前應(yīng)進(jìn)入的分割鏈號(hào)、掃描槍讀取的二維碼、包裝箱內(nèi)零件個(gè)數(shù)、物流送貨卡車行走路線等等。

看板中包含了前文提到的堆垛碼信息，它的作用就是，從中轉(zhuǎn)庫發(fā)出的一個(gè)分割鏈中會(huì)包含多個(gè)貨拖（碼放在一個(gè)托盤上的所有零部件組成一個(gè)貨拖），每個(gè)貨拖在到達(dá)紅旗工廠的物流倉庫后，物流作業(yè)人員會(huì)將貨拖上的每種零部件放入對應(yīng)的（絕大多數(shù)是固定的）部品棚上的固定位置。為了減少物流人員投放零部件的行走和節(jié)約投放時(shí)間，在中轉(zhuǎn)庫進(jìn)行零部件揀選碼放時(shí)，就要盡可能把工廠物流部品倉庫中一個(gè)小區(qū)域內(nèi)的零部件碼放在一起。堆垛碼的作用就是指示中轉(zhuǎn)庫作業(yè)人員進(jìn)行貨拖碼放作業(yè)。如果說中轉(zhuǎn)庫內(nèi)的訂單分割節(jié)約了物流面積的話，那么零部件的集中有序堆垛碼放則減少了物流人員投放部品棚的作業(yè)量和作業(yè)時(shí)間。

圖5：箱標(biāo)簽（看板）

五、應(yīng)用仿真技術(shù)，驗(yàn)證物流方案和精準(zhǔn)投資

對方案進(jìn)行仿真目前幾乎是大型復(fù)雜項(xiàng)目實(shí)施前的必由之路。紅旗工廠物流系統(tǒng)自動(dòng)化程度之高、制約因素之多和預(yù)算控制之嚴(yán)格都是物流方案規(guī)劃團(tuán)隊(duì)未曾經(jīng)歷過的：物流路徑從地面到空中，物流區(qū)域不但面積有限而且廠房內(nèi)的支撐立柱密集，配送車輛全部無人化，物料配送要求幾乎“米秒不差”，挑戰(zhàn)無疑是十分巨大的。經(jīng)過充分調(diào)研和多方論證，形成了初版的物流方案。初版方案對AGV的使用數(shù)量一直難以鎖定。為了驗(yàn)證方案的可行性（路線是否擁堵，緩存點(diǎn)如何設(shè)置、物流AGV相互之間、物流AGV與工藝AGV之間如何避讓等），更是為了測算出AGV的準(zhǔn)確需求數(shù)量，防止因AGV采購數(shù)量不準(zhǔn)確而影響項(xiàng)目的全局（因?yàn)锳GV采購周期較長，初期采購不足時(shí)會(huì)影響項(xiàng)目交付時(shí)間，采購過剩時(shí)會(huì)影響項(xiàng)目整體預(yù)算使用，甚至?xí)斐衫速M(fèi)），我們委托了第三方對方案進(jìn)行仿真。通過仿真，局部修改和優(yōu)化了初版的作業(yè)方案，精準(zhǔn)鎖定了AGV的需求數(shù)量。目前，從物流系統(tǒng)聯(lián)合試運(yùn)行的情況來看，經(jīng)過仿真的物流規(guī)劃方案基本滿足項(xiàng)目要求。

六、燈光揀選（KITTING）系統(tǒng)

燈光揀選系統(tǒng)原本是在初期規(guī)劃方案中的，后因?yàn)槎喾N原因推遲導(dǎo)入（計(jì)劃于2019年7月開始導(dǎo)入。燈光揀選系統(tǒng)是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)和BOM系統(tǒng)的指示，引導(dǎo)物流作業(yè)人員作業(yè)的操作指示系統(tǒng)，不僅可以提升SPS揀選的工作效率，還可以做到防止錯(cuò)漏選和錯(cuò)漏裝，已經(jīng)在生產(chǎn)物流的配送業(yè)務(wù)中得到廣泛的應(yīng)用。

七、結(jié)語

目前，紅旗工廠新總裝車間已經(jīng)按計(jì)劃順利投入使用。作為數(shù)字化工廠的先頭部隊(duì)，物流方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了既定的目標(biāo)。將來，生產(chǎn)物流作為生產(chǎn)制造的重要保障環(huán)節(jié)，將在新技術(shù)的推廣應(yīng)用方面繼續(xù)探索?，F(xiàn)在，高架立體庫自由存儲(chǔ)、“貨到人”揀選方式等先進(jìn)物流模式已列入推進(jìn)計(jì)劃，不久的將來，紅旗工廠精益、高效物流體系將實(shí)現(xiàn)再次升級。