汽车物流仓库利用率提升和优化

邵文华，钟绮莎

（1.上海大众汽车有限公司，上海201805；2.同济大学汽车学院，上海201804）

1 前言

随着上海大众汽车有限公司新车型零件的持续增加，现有仓库的可利用面积越来越少。经现场调研及对物流中心零件体积预测的分析，发现无论是地面还是高层货架，其面积利用率和库位利用率都比较低。为此，在不增加仓储面积的情况下储存更多的零件，提升仓库利用率迫在眉睫。

2 仓储管理现状及其存在的问题

上海大众借鉴国外先进技术，结合中国实际行业情况，在库存控制及仓储管理方面具有如下特点：

在产量预测上，上海大众以市场为导向，根据市场需求依次进行年计划、月计划、周计划的产量制订。根据整车产量，制订精确的生产配件及售后配件的生产计划，并一直朝着准时化运作的方向发展。在仓储管理工作上，为保证实物流的控制力度，通过信息技术与各项物流新技术在仓储管理实物中的运用，加大仓储管理系统WMS（Warehouse Managem ent System）开发力度，不仅保证了物流系统的反应速度，也确保了仓储操作作业的准确性，提高了仓储管理的自动化、机械化水平。

但与此同时，仍存在着以下的问题，在生产运作上主要表现在以下几个方面。

首先，汽车供应链节点企业间供应链的整体观念不强。库存是企业用于今后销售或使用的物料储存，企业持有一定的库存是非常必要的，于是供应商、制造商及销售商都持有各自的库存，也就是说整条供应链各个节点企业都独立持有自己的库存。虽然各个节点采用相应的独立需求模型可以使得单个节点本身的库存成本最小化，但是从供应链整体的角度来看这种方式并不可取，因为它仅仅是各个节点的最优化，并不是整个供应链的最优化[1]。在上海大众管理库存的模式下，供应商能得到较准确的周需求预测，但对于准时化生产的要求来说，周计划仍不能达到要求，根据周计划进行零件筹措工作，会使库存的波峰值达到周最大库存，这直接导致了库存量偏高。

其次，进口件零件库存的居高不下是当前库存管理中一个突出的问题。在进口件的订货周期上须有8周的提前期，这直接导致了CKD零部件平均持有1个月的库存量。在包装上，进口件的包装标准与国内尚未统一，导致了存放CKD包装箱的高层货架利用率偏低，这是国内普遍存在的问题；在流程上，增加了较多改包装的工作量[2]。

再者，新的物流技术在应用过程中，由于技术标准不统一，或系统接口设置问题造成新技术无法发挥出其应有的效果。例如，供应商产品料架的设计尺寸与汽车制造商的货架尺寸不统一，造成货架利用率低；托盘尺寸、材料、颜色标准不统一，造成管理难度大，降低工作效率，浪费严重。信息流、新物流技术对企业物流不能发挥应有的支持作用，最终造成库存过高，缺货风险提高[3]。

此外，在零部件库存控制上，整车厂存在着对供应商供货能力控制不足的现象。在现阶段的收货流程中，往往出现供应商不遵守时间窗这一状况。整车厂为保证生产需求，多数情况下选择接收，这便将压力直接转嫁到了仓储部门。

3 目前仓库水平概述

上海大众汽车有限公司的零部件仓库为自动化立体仓库。在设备上，具备不同型号的料箱与托盘，以满足对不同零件的存储。采用平衡重式铲车，可满足对现有各质量料箱在各高层上的堆垛工作。目前尚未具备自动搬运车系统、堆垛机器人等设备。

在控制系统上，采用仓储管理系统协助管理仓储操作工作及数据记录等工作。

因在整车制造过程中，所涉及到的零部件品种繁多，数量极大。为满足对不同零件的存储要求，汽车零部件仓库同时采取地面堆垛存储、高层货架存储和流利料架存储3种方式[4]。

地面堆垛主要适用于尺寸不规则、体积较大、进出库频繁的零件，如车身件、玻璃和车灯等的专用料架。在上海大众物流中心，地面堆垛的零件基本采用重叠式堆码法，见图1。

在目前上海大众物流中心的10个仓库中，总计地面存储面积为3.3万m2。

货架是指用支架、隔板或者托架组成的立体储存货物的设备。高层货架是立体仓库的主要标志，因为高架仓库的出现和发展，使传统的仓储观念发生了根本性的变化。原来固定货位，人工搬运和管理，以存储为主的仓储作业，转变成为货位可随机安排。高架立体仓库的出现使原来的“静止”仓库变成了“动态”仓库。图2为高层货架的示意图。上海大众公司物流中心现有高层货架体积约1.8万m3。

流利料架是滚轮式料架的简称，是将货物置于滚轮上，利用一边通道存货，另一边通道取货。料架朝出货方向向下倾斜，货物在重力作用下向下滑动。可实现先进先出，并可实现一次补货，多次拣货。流利料架存储效率高，适合大量货物的短期存放。如图2中最低层即为流利料架，适合放置特定尺寸的货物，人工操作极为方便。上海大众公司物流中心现有流利货架体积约5 656 m3。

4 仓储平面利用率提升方案

4.1 平面利用率提升方法简介

采取地面堆垛存储方式，在仓库结构已确定的情况下，要提高仓储利用率，须从具体的货位、货架大小、数量、放置方向、巷道宽度及如何布局等问题上开始考虑，来提高平面利用率。仓库的内部空间设计在很大程度上影响了物料搬运的路线，工作强度和时间，有效、合理的设计可以在一定程度上节约物料搬运成本。对于仓库内部空间的设计，我们追求的目标是使仓库容积利用率最大，搬运路线最短，总的物料搬运成本最小。

4.2 物流中心2（LC2）中3＃库的优化方案

以物流中心2（LC2）中的3#库为例，3#库为车身件仓库，因车身件质量较大，故只能采取地面堆垛；另一方面，车身件尺寸各异，所以堆垛的单元并不统一，需根据各种不同形状的包装来确定不同的货位。同时，在实际仓库中，应按货物周转率把仓库分为存储区和拣货区。最后，根据消防安全的要求，大门相对的通道必须保证通畅，消防器材前方需保持1m的宽度。图3为现LC2中3＃库的示意图。

从布局上看，存在以下问题： （1）货位的设置并非依据料箱尺寸设计，导致规划的货位存在平面空间浪费现象； （2）主通道设置地过宽，在实际堆垛中存在在主通道上多堆垛一列的现象，导致货物堆码不整齐。

针对上述存在的2个问题，采用了以下3个改进措施，对仓库进行重新规划，如图4所示。

（1）现仓库的铲车为长齿铲车，回转半径为4.5m，若采用短齿铲车，可将回转半径缩短为3.7 m，即通道的最小宽度可设置为3.7m。再依据巷道最小原理来设计相应的货位安排；

（2）根据料箱尺寸来设计货位，为不同尺寸的料箱提供精确的存储货位，减少平面浪费；

（3）对于尺寸较大、周转率较低的车身零件，为其设置专用的存储区域，大大提高面积利用率。

重新规划后，3#库的面积由原来的3 968 m2提高至4 500m2。提高了纯存储面积约532m2。

5 高层货架利用率提升方案

5.1 高层货架利用率现状

在上海大众零部件仓库中的高层货架中，目前采用固定单元式货架进行存储。其特点是货架各区域的单元格大小都相同，仓储空间利用率和存储灵活性都有待提高。

目前高层货架中，因为单元格与料箱尺寸配合程度不高 （见图5）。例如，目前高层单元格的尺寸为3.375×1.1×1.875（m），如408#铁箱的尺寸为1.28×0.90×0.685（m），按每层单元格3个库位，每个库位堆放2个料箱的存储方式来计算，高层货架的平面利用率为80.0%，空间利用率仅为58.5%。

5.2 大众货架设计初始原理

建立自动化立体仓库投资较大，要考虑经济原则，确定仓库相关的技术参数。在有限的仓库空间内，如何最大限度利用空间，存储尽可能多的货物，提高工作效率，是设计中的关键问题[5]。

在自动化仓库里，存放的货品品种繁多，大小不一，有几十种甚至几百种。目前大多采用普通单元式货架进行存储，其特点是货架不同区域的单元格大小不同，仓储空间利用率和存储灵活性都有提高。然而如果频繁存储不同种类、不同大小的货物，普通单元式货架结构就不能有效提高仓储空间利用率和存储灵活性。上海大众原有的货架共有4层，层高均为1.875m，其设计有如下2个特点。

1）规划整齐，尺寸统一，参见图6。这样的设计可以满足所有不同高度的料箱要求，但空间利用率牺牲较大，从而达到了理论上的灵活效用。但实际上，这种货架的应用效果尚不及前述的普通单元式货架。

2）承托货物用的格挡较少，安全性、存储灵活性不佳。如图7所示。可看出最上层均为4个库位；第二层为3个库位，只有1个格挡；其余两层也是3个库位，只有1个格挡。这样的承托设计，安全性存在缺陷。并且每当仓库因实际需要而进行库位调整时，格挡调整工作则成为了一项艰难的任务，最终影响了整体的存储灵活性。

5.3 优化方案制定

1）货架层高调整

货架存储的主要包装尺寸分为四类，408#铁箱，CKD折叠箱、托盘以及专用料架。通过对这些尺寸分析重组，可以将货架调整为如下2种层高：

（1）高1.08 m，适合放置：408#铁箱，叠放一层；进口3 763类，叠放两层；进口大箱类，叠放一层；

（2）高1.53 m，适合放置：托盘 （装塑箱）以及专用料架。

如果进行上述调整，则投入新的格挡与横梁等货架配件的成本约为789 440元。但调整后仓库总计增加了4 980个高层库位。假设所有新增加的库位均用于存放地面零件，以408#铁箱为例，则可以有4 980个408#铁箱可存放于新增库位之中，可节省容积956 m3。若地面租金为0.5元/m2/天计算，每年可节省租金为174 470元。通过投入与产出对比，4.5个财年可完全收回投资成本，则在货架剩余折旧年限内，面积收入全部转为盈利。

同时，因为通过层高调整后，货架尺寸更适合推行动态库位管理模式[6]，所有仓库总计增加4 980个高层库位；预期高层库位总数从目前的14 284个到19 264个；动态库位利用率预期从目前60%提升到90%；通过调整层高并实施动态的有效库位增加了8 767个。

假设所有库位可以填充新的地面零件进入库位，预估可折合地面面积节省为4 000m2；设现在地面租金为0.5元/m2/天，4 000 m2每年的租金为73万元。若按此计算，1个财年即可完全收回投资成本并转为盈利。图8是高层货架层高调整后存放408#铁箱的货架。

2）货架承托方式优化

将格挡承托式更改为格挡上铺铁丝网，以铁丝网承托。经此调整，则仓库运作方可在尺寸允许下随意合并与拆分库位，不受格挡调整影响，可有效提高存储灵活性。

6 结论

在过去的2009年，上海大众汽车有限公司的两大新车型Model S与Model K已经陆续批量生产，在现有仓储面积没有增加的情况下，其总装零件和车身零件均已顺利入库。这是在既定的仓储资源不变的情况下，各相关部门经过资源的整合及采用多种提升仓库利用率的方法，使仓储资源充分利用的结果。

1李炜.供应链模式下我国汽车制造企业库存控制研究 [D].武汉理工大学，2006.

2赵晓波，黄四民.库存管理 [M].北京：清华大学出版社，2008.

3戴定一.仓储管理与WMS[J].物流技术与应用，2005（2）：1-2.

4宋方.现代物流案例教学与实例 [M].北京：中国物资出版社，2007.

5卫军朝，任建平，王宗彦.自动化仓库模块化单元式货架的优化设计 [J].起重运输机械，2008（6）：1-4.

6许容平.动态货位优化研究[D].北京物资学院，2006.