文/唐榆坤 渠水凈

在邁向“工業(yè)4.0”時(shí)代的道路上，在國(guó)家推動(dòng)由“中國(guó)制造”向“中國(guó)智造”轉(zhuǎn)變的大背景下，各類企業(yè)在智能產(chǎn)品、智能制造、智能物流等領(lǐng)域不斷創(chuàng)新發(fā)展，滿足各類應(yīng)用場(chǎng)景的智能化工具得以不斷迭代和大規(guī)模應(yīng)用。

目前，一些傳統(tǒng)制造企業(yè)在倉(cāng)儲(chǔ)物流管理方面，開(kāi)始借鑒和運(yùn)用成熟的電商智能倉(cāng)儲(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)AGV來(lái)實(shí)現(xiàn)高效、少人的倉(cāng)儲(chǔ)分揀作業(yè)。本文主要結(jié)合重慶建設(shè)·雅馬哈摩托車有限公司的具體實(shí)踐，介紹了AGV在制造業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)分揀業(yè)務(wù)中的運(yùn)用，從而達(dá)到優(yōu)化倉(cāng)儲(chǔ)流程，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)少人化和“貨到人”的工作方式。

一、建設(shè)背景

作為傳統(tǒng)的摩托車制造企業(yè)，重慶建設(shè)·雅馬哈摩托車有限公司在倉(cāng)儲(chǔ)物流管理方面仍存在著一些傳統(tǒng)的習(xí)慣和方式，例如：部品納入狀態(tài)多以子部品方式納入，按總成部品納入的狀態(tài)比較少，導(dǎo)致倉(cāng)儲(chǔ)部品的種類較多；再加上公司品質(zhì)控制的要求，需要對(duì)出入庫(kù)部品進(jìn)行批次/成套管理，所以在入庫(kù)時(shí)要按批次進(jìn)行入庫(kù)作業(yè)，出庫(kù)時(shí)要按生產(chǎn)需求進(jìn)行分揀齊套工作。

圖1 部品出庫(kù)分揀各環(huán)節(jié)耗費(fèi)時(shí)間占比

表1 電商與制造業(yè)物料倉(cāng)儲(chǔ)管理的區(qū)別

表2 部分部品的分析數(shù)據(jù)

表3 通過(guò)分析數(shù)據(jù)得出的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表4 針對(duì)部品使用情況優(yōu)化制定入庫(kù)原則

由于信息化管理系統(tǒng)的限制，一直還在使用紙質(zhì)出入庫(kù)單和揀貨單，依靠物流人員進(jìn)行出入庫(kù)和分揀的齊套工作，員工不僅要牢記所轄區(qū)域的部品存儲(chǔ)情況，每人每天還要往復(fù)步行大約20km進(jìn)行分揀齊套工作，作業(yè)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。我們通過(guò)IE分析得出詳細(xì)的數(shù)據(jù)，見(jiàn)圖1。

從分析數(shù)據(jù)中看到，步行和核對(duì)票據(jù)信息的平均占用時(shí)間約64%。能否運(yùn)用現(xiàn)有智能化設(shè)備來(lái)消除或減少這些損失，并提高生產(chǎn)效率，減少作業(yè)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，將傳統(tǒng)的“人找貨”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤柏浀饺恕蹦Ｊ剑窟@成為需要考慮的問(wèn)題。

1953年第一臺(tái)AGV（Automated Guided Vehicle）出現(xiàn)，作為一種改裝牽引車，可沿著固定線路牽引拖車。通過(guò)幾十年發(fā)展，AGV從磁導(dǎo)航發(fā)展到激光、慣性、視覺(jué)等非線性導(dǎo)航方式，可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求，尤其隨著最近幾年電商高速發(fā)展的需要，以亞馬遜kiva為代表的二維碼導(dǎo)航AGV面世，輔以配套的WMS（Warehouse Management System）和RCS（Robot Control System）系統(tǒng)，從而改善了大規(guī)模倉(cāng)儲(chǔ)出入庫(kù)作業(yè)的方式，大大提高了倉(cāng)儲(chǔ)效率，減少了作業(yè)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也利于企業(yè)降低成本和提高安全性。

根據(jù)智能AGV在電商行業(yè)應(yīng)用的情況看，可以解決倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，但如何將電商類智能AGV運(yùn)用到類似重慶建設(shè)·雅馬哈摩托車有限公司這樣傳統(tǒng)制造業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中，提高倉(cāng)儲(chǔ)效率，減少人員勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)“貨到人”，是本次研究的主題。

二、具體實(shí)踐

為了運(yùn)用這套智能手段，我們首先要了解和解析電商倉(cāng)儲(chǔ)與傳統(tǒng)制造業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)的區(qū)別，甄別出各自內(nèi)在需求及要點(diǎn)，整合出適合制造業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)的智能AGV運(yùn)用方案。制造業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)與電商倉(cāng)儲(chǔ)的區(qū)別，如表。

重慶建設(shè)·雅馬哈摩托車有限公司的倉(cāng)儲(chǔ)采用固定庫(kù)位、存揀一體、按生產(chǎn)批次、按供給職場(chǎng)進(jìn)行分揀的運(yùn)營(yíng)流程，與現(xiàn)在大部分電商采用的靈活庫(kù)位、存揀分離、按訂單先后（但有合批功能）、按接力方式等進(jìn)行分揀的運(yùn)營(yíng)流程，存在很大差別。

表5 通過(guò)計(jì)算AGV直接移動(dòng)時(shí)間進(jìn)行核算數(shù)量

表6 通過(guò)計(jì)算AGV間接移動(dòng)時(shí)間和揀選時(shí)間來(lái)進(jìn)行核算數(shù)量

為了控制在庫(kù)量和運(yùn)營(yíng)成本，結(jié)合兩種方式的特點(diǎn)，我們選擇了靈活庫(kù)位，存揀分離，按生產(chǎn)批次、按供給職場(chǎng)等進(jìn)行分揀的運(yùn)營(yíng)流程：

1.利用WMS系統(tǒng)可以進(jìn)行高效的庫(kù)位管理，將原來(lái)固定庫(kù)位“留”給某個(gè)零件的庫(kù)位，在其沒(méi)有庫(kù)存的時(shí)候能存放其他零件，提高倉(cāng)儲(chǔ)坪效。

2.存揀分離，借助電商行業(yè)較為常用和成熟的潛伏式二維碼導(dǎo)航AGV用于搬運(yùn)作業(yè)，減少人員的步行損失。

在電池的選擇上，電商企業(yè)普遍使用三元鋰電池，因?yàn)槠涫褂铆h(huán)境要求AGV車輛小巧和運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，所以三元鋰電池體積小、能量密度大的特點(diǎn)更適合，但傳統(tǒng)制造業(yè)更看重安全，對(duì)車輛尺寸可以適當(dāng)放寬，所以選擇了磷酸鐵鋰電池。

3.按生產(chǎn)批次、按供給職場(chǎng)進(jìn)行分揀的要求是制造業(yè)品質(zhì)保證的手段之一，必須堅(jiān)持。因此，相對(duì)于電商倉(cāng)儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，對(duì)出入庫(kù)策略和AGV數(shù)量計(jì)算方式會(huì)有所不同。

在出入庫(kù)策略方面：電商的貨物很少需要成套出庫(kù)，但制造業(yè)大部分貨物都需要成套出庫(kù)，所以為了提高每次運(yùn)載過(guò)來(lái)的貨架揀選命中率（命中率為“2”代表：1次載取貨架平均能命中2個(gè)所需物品），需要對(duì)貨物的出庫(kù)情況進(jìn)行分析，優(yōu)化入庫(kù)方式。

我們從部品的幾個(gè)管理維度進(jìn)行分析，比如：供給職場(chǎng)（出庫(kù)位）、使用車型等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析出部品對(duì)應(yīng)的配送場(chǎng)所的數(shù)量、對(duì)應(yīng)使用車型的數(shù)量，再結(jié)體積和容器數(shù)量，來(lái)設(shè)計(jì)入庫(kù)策略。表2是部分部品的分析數(shù)據(jù)。

通過(guò)分析數(shù)據(jù)得出的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如表5。

根據(jù)表5情況，針對(duì)部品的使用（出庫(kù)）情況，優(yōu)化制定了入庫(kù)原則，見(jiàn)表4。目的是提高單次AGV搬運(yùn)貨架出庫(kù)時(shí)的部品命中率?？梢钥吹剑覀兊娜霂?kù)分為出庫(kù)位、車型、體積、存儲(chǔ)數(shù)量。

比如：有1個(gè)部品都是1個(gè)職場(chǎng)（出庫(kù)位）和1種車型使用，那它們就應(yīng)該先選擇距離該出庫(kù)位近的貨架/貨位范圍，從中選擇有這個(gè)車型其他部品的貨架，再?gòu)倪@些貨架中判斷存儲(chǔ)位置（體積）和存儲(chǔ)數(shù)量（是否超限額），來(lái)最終選擇最優(yōu)貨架。

如果有1個(gè)部品都是2個(gè)職場(chǎng)（出庫(kù)位）使用，并且是2個(gè)車型/品種使用，可以簡(jiǎn)單理解為：1個(gè)部品用于發(fā)動(dòng)機(jī)總成，也用于整車，就可判斷這些貨架的存儲(chǔ)位置（體積）和存儲(chǔ)數(shù)量（是否超限額）。

圖2 智能倉(cāng)儲(chǔ)AGV運(yùn)用方案

但如果用于3個(gè)車型/品種使用，就需要優(yōu)先判定離該出庫(kù)位近的貨架/貨位范圍后，然后判定各位置的存儲(chǔ)數(shù)量（少則補(bǔ)），再判定車型均衡（如果后續(xù)能連接生產(chǎn)計(jì)劃，可以指定補(bǔ)哪個(gè)車型）。

采取這樣的入庫(kù)原則，就能最大限度保證出庫(kù)時(shí)的部品命中率。一般情況下，電商在計(jì)算AGV車輛數(shù)量的時(shí)候，一般采用“2”作為命中率，但實(shí)際在傳統(tǒng)制造業(yè)中，可能會(huì)達(dá)到“8”甚至更高。再結(jié)合出庫(kù)品質(zhì)保證等要求，這樣計(jì)算AGV的方式就會(huì)與電商有所差異。

一般來(lái)說(shuō)，AGV數(shù)量的計(jì)算需要考慮以下幾個(gè)方面：

1.出入庫(kù)頻率，以及每批數(shù)量、上下貨命中率和生產(chǎn)節(jié)拍。

2.車輛性能，包括移動(dòng)速度、舉升、轉(zhuǎn)向時(shí)間、交通管控、充電比例。

3.場(chǎng)地布局、庫(kù)位設(shè)置與調(diào)配。

通過(guò)計(jì)算AGV直接移動(dòng)時(shí)間、間接移動(dòng)時(shí)間和揀選時(shí)間來(lái)進(jìn)行核算，如表5、表6。

從表5、6中的計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)命中率為“2”時(shí)，AGV臺(tái)數(shù)需要12臺(tái)。當(dāng)命中率為“8”時(shí)，AGV臺(tái)數(shù)需要10臺(tái)。

為何命中率提高了4倍，AGV車輛卻沒(méi)有相應(yīng)減少4倍呢？其中的關(guān)鍵是：以人員效率最大化，還是以設(shè)備效率最大化。因?yàn)檫@里所說(shuō)的命中率為“8”，并不是所有批次都可以達(dá)到“8”。從表4可以看出，有一部分部品的對(duì)象車型/品種數(shù)量還是比較少，甚至為“1”，所以如果直接減少AGV數(shù)量，選擇設(shè)備效率最大化，會(huì)造成在某個(gè)時(shí)間段，作業(yè)者的揀貨時(shí)間小于AGV的移動(dòng)時(shí)間，這樣就會(huì)造成作業(yè)者的停止損失。如果希望保證作業(yè)者一直處于揀貨狀態(tài)，就要增加AGV數(shù)量，保證連續(xù)幾次命中率為“1”的時(shí)候，作業(yè)者能一直處于揀貨狀態(tài)，在連續(xù)幾次命中率為“n”的時(shí)候，讓AGV載著貨架過(guò)來(lái)等待或者讓其去充電。如何選擇，需要根據(jù)不同的情況調(diào)整計(jì)算參數(shù)，來(lái)核算AGV數(shù)量，我們還是選擇了以人員效率最大化的方式。

基于以上分析和論證，我們結(jié)合中期生產(chǎn)量，制定了重慶建設(shè)·雅馬哈摩托車有限公司智能倉(cāng)儲(chǔ)AGV運(yùn)用的方案，如圖2。

三、結(jié)論

該項(xiàng)目結(jié)合AGV的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有倉(cāng)儲(chǔ)流程進(jìn)行了重新優(yōu)化改進(jìn)，預(yù)計(jì)可減少50%的倉(cāng)儲(chǔ)分揀人員。更重要的是，通過(guò)智能設(shè)備和管理軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)部品的智能管理，提高了倉(cāng)儲(chǔ)管理水平和精度。比如，每天生產(chǎn)結(jié)束后，可以根據(jù)次日的生產(chǎn)計(jì)劃，將所需部品的貨架移動(dòng)到靠近揀貨區(qū)的位置，提高第二天的出庫(kù)效率。

因此，傳統(tǒng)制造企業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)，可以借助電商倉(cāng)儲(chǔ)智能AGV的使用經(jīng)驗(yàn)和特點(diǎn)，并結(jié)合自身企業(yè)的特點(diǎn)和倉(cāng)儲(chǔ)模式的優(yōu)化，從而提高倉(cāng)儲(chǔ)效率，減少人員勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)“貨到人”的智能倉(cāng)儲(chǔ)模式。