汽车生产厂内物流技术发展前景探究

孟 伟，潘荣胜，潘晓兰，孙英超，Bartonicek Robert

MENG Wei1, PAN Rong-sheng1, PAN Xiao-lan1, SUN Ying-chao2, Bartonicek Robert3

（1. 上海大众汽车有限公司, 上海201805；2. 上海翼锐汽车科技有限公司, 上海201805；3. 斯柯达汽车，姆拉达·博雷斯拉夫29360，捷克共和国）

(1. Shanghai Volkswagen Co., Ltd, Shanghai 201805, China； 2. Shanghai Yirui Automobile Technology Co., Ltd., Shanghai 201805,China； 3. Skoda Auto a.s., Mlada Boleslav 29360, Czech Republic)

据中国汽车工业协会统计，我国2013 年累计生产汽车2 211.68 万辆，销售汽车2 198.41 万辆，连续5 年位居全球第一。随着欧美汽车市场的饱和，国际汽车厂商的战略重点逐渐向中国市场转移，我国预计到2015 年汽车产量可达3 000 万辆。随着汽车产业的快速发展，汽车物流需求和供给稳步增长，物流成本作为“第三利润源泉”已成了汽车产业研究的重点。如何控制物流成本，也成了物流领域学者研究的重中之重。已有数据表明，中国汽车生产企业物流成本占销售额的比例普遍在15%以上，然而欧美汽车制造企业在这一数字上的比例是8%左右，日本汽车厂商只有5%[1]。目前，多数研究集中在整车物流、零部件仓储及运输等[2]，而汽车生产厂内物流（Inhouse Logistics） 作为汽车制造的关键环节亦不可忽视。对于一个年产量为30 万辆的整车制造工厂，其包括仓储、短驳、拣货、上线等操作在内的厂内物流年费用一般可达到2 亿元以上。随着人力成本的增长，该数据将不断扩大，通过技术创新提高厂内物流效率及自动化的研究势在必行。本文模块化分析和对标国内外厂内物流技术的应用状况，通过SWOT 方法[3-4]分析我国汽车生产厂内物流技术装备的发展状态、机遇和挑战，提出以绿色物流为主题的发展方向，为汽车生产物流的发展提供参考依据。

1 当前形势下的厂内物流技术

随着科学技术的发展以及生产自动化需求的提升，物流技术逐步成为厂内物流的核心竞争力，整车制造厂一般将其分为输送上线技术、仓储技术、辅助操作技术以及装卸技术4 大模块。国内外各大汽车公司对物流技术的开发和应用也极为重视，例如丰田汽车、大众汽车已建立年度物流技术展会制度（Innovations Tag），展示及推广其下属各品牌或分公司的年度物流技术开发成果。除汽车制造商内部展会外，国际国内范围内的物流展会上如logiMAT（Stuttgart）、CeMAT、tlC 等，大批物流装备制造商展出了涵盖仓储、输送、分拣等物流各环节的技术。

物流技术发展至今，自动化水平逐渐成为物流装备机械追求的主流和方向。利用无线通讯数据识别与处理，以及互联网等技术，在货物接收、储存、提取、补货等过程中，实现数据迅速传递给控制操作系统，掌握现存货物的精确数量与时间，信息与网络技术指挥物流装备机械平稳操作与运行，减少差错率，缩短响应时间，提高整体物流系统的运行效率[5]。

1.1 输送上线技术

零部件输送上线技术，其操作模式已从起初的铲车铲运发展到多品种物料牵引车上线，并在近年来的AGV、机运链等自动化输送设备的应用中得到进一步提升。AGV 技术从20 世纪70 年代开始在欧洲制造业应用，从最早简单的自动搬运小车发展到智能化的AGV 系统，发展深度和广度日益提升，并在汽车生产厂内物流甚至在流水线的延伸都得到了广泛的应用。国内最早使用的有东风日产等日系整车制造商，2011 年前后上海大众、上海通用、一汽大众、长城汽车[6]、长安福特、长安汽车等厂家均逐步推广应用并形成一定的规模，其中上海通用上海工厂主要应用于门线及内饰线的SPS 料车输送上线，并将于2014年在武汉新工厂使用近百台AGV，输送范围将涵盖较大部分的排序零件。

随着AGV 的推广，与复杂程度不一的工位器具的配合缺乏通用性的问题成为限制其应用的瓶颈。2013 年，上海大众与上海烁逸电子科技有限公司联合完成EFALS（E-Frame Automatic Line-feeding System) 系统开发，从根本上解决了配合问题并达到真正意义的全自动化上线（如图1）。而针对流量较大的JIS 零件，机运链作为一种空中输送手段节省了大量的物流资源和人力成本，该技术已在大众集团白皮书中规范使用。与此同时，如牵引车等传统上线方法的标准化以及自动化shooter 等新物流技术开发也使得物流上线方式的多样化，使物流上线方案更具柔性。

1.2 仓储技术

仓储自动化能够大幅降低人工操作、提升仓储效率，是物流自动化发展的重要环节。我国于20 世纪70 年代开始自动化仓储系统的相关研究，目前医药、电商、服装等快速消费品行业已有较多自动化仓储系统的成熟应用[7]。汽车生产物流作为物流业的核心，其仓储自动化的要求日趋紧迫。捷克斯柯达公司自2012 年相继建造了大件半自动化、小件全自动化等多种形式的立体仓库，可快速高效完成零件输送及自动出入库操作。在国内，上海大众于2012 年在仪征新工厂建设项目中投入了KSK 自动化立体仓库，2013 年，延锋彼欧也实现了保险杠零件的自动化仓储。现阶段，上海大众正在尝试大件自动仓储项目，该项目如成功实施，将会为包装规格不统一、流量大（单向流量超过150 箱/小时） 等制约自动化仓储在汽车行业应用的技术难题提供参考解决方案。

1.3 装卸技术

装卸技术方面，传统方法大多使用铲车操作，而根据卡车停靠及车厢开门方向分为侧卸和后卸两种形式。近年来，随着自动化仓储技术的发展，装卸模式也逐步开始变化，并出现了不同形式的自动化装卸方法，但大多仅针对型号规格一致的器具形式，如以大众集团及零部件供应商延峰江森为代表的厂商针对轮胎、座椅等高消耗零件采取自动化装卸和机运链输送的解决方案。

在汽车行业，由于零件包装形式的多样化，自动化装卸仍存在诸多技术难题。但这也不妨碍各大汽车制造商在这方面做成尝试和努力，例如北京现代、东风悦达起亚以及上海汽车均尝试了平台装卸模式，减少叉车对零部件包装的损坏，提高安全性能，并降低人力成本。上海大众于2012 年在安亭二厂投入使用平台装卸模式[8]，其使用范围针对外部仓库排序零件，该技术的应用解决了平台卡车配合、卡车停靠等关键问题，为下一步的批量自动化技术开发奠定了技术基础。此外，上海大众还在尝试开发自动化堆垛、叉车式AGV 及机运链组合的自动化装卸系统的可能性。对于传统的装卸方式，其技术仍需改进，如近期出现了一些快速高效充电技术，可降低电能消耗以提高能源利用率。

1.4 辅助设备

辅助操作技术的应用是推动物流自动化快速发展的主要因素之一。按灯拣货技术（PTL：Pick to Light） 是目前汽车行业应用较为广泛的物流拣货技术，可大幅提升拣货效率，降低拣货出错率，保证物流操作高效高质完成。传统的PTL 技术，工人拣货后手动将提示灯按钮拍下以表示该动作完成。目前，传统PTL 技术已经在上海通用、一汽大众、上海大众等汽车企业成熟应用，其主要应用于门线SPS、遮阳板/安全带物流篮等配料拣货环节。

随着光电技术的发展，PTL 技术也得到进一步的发展。捷克斯柯达公司（Skoda Auto） 以激光作为传感信号，利用激光对操作动作的识别，代替人工按灯动作，达到节省工时、减少人工出错的效果，该公司还于2012 年投入使用一种顶部射灯的灯光指示拣货系统，指导工人操作拣货的同时还可将当前的拣货状态显示于大屏幕中，对拣货流程进行多方面监控。依据类似原理，德马泰克公司已研制出带有RFID 信息的手环，工人戴着该手环进行拣货动作过程中设备读取到RFID 信息，自动灭灯。2014 年，上海大众南京工厂试点开发了蓄电池自动排序机器人，也将拣货操作推向自动化。此外，在电商、医药等行业已有广泛应用的声控拣货技术（Pick by Voice）、无人拣货车等技术也将助推汽车生产厂内物流的发展。国外汽车行业如斯柯达公司科瓦斯尼（Kvasiny） 工厂已于2014 年3 月开始使用声控拣货技术。

2 国内汽车生产物流技术SWOT 分析

2.1 优势（Strengths）

伴随工业自动化、智能化的发展，国内汽车物流行业对于物流技术的重视程度日益提高。各大主机厂纷纷建立物流技术专业小组，专门负责物流技术的开发、方案规划与实施。2013 年，上海大众参照大众集团工作模式，成立了KAK 物流技术研究小组，以课题的形式对上线、仓储、装卸等物流技术进行深入研究和开发推广。

随着合资型汽车企业在国内的壮大发展，外方专家越来越多的以主导或参与项目Workshop、长期聘任等形式加入到国内汽车物流行业。伴随而来的是国外的先进物流技术和成熟的技术标准，得益于此资源优势，部分合资车企已经掌握并成功应用了较多国际先进的物流技术，某些领域如上海大众的EFALS 技术甚至处于行业领先水平。

同时，以保时捷、法布劳格、帝欧等为首的国外咨询公司纷纷进入中国市场，它们提供的专业解决方案极大促进国内汽车物流技术的发展。此外，医药、服装、食品等快速消费品及电商行业迅速发展的物流技术为汽车物流提供大量可参考案例。

2.2 劣势（Weaknesses）

从技术能力角度，国内物流技术能力逐步提高，但某些核心的硬件设备或加工工艺仍然依赖进口，一定程度上加大了应用及要货周期，也导致设备成本较高，设备供应厂商的技术能力因此受到约束，在应用上因经济性平衡考虑也受到限制。相比国外先进技术，国内物流设备供应商技术能力仍相对较弱，设备的开动率较低、故障率较高，使得物流技术的应用受限。从竞争环境上看，国内对专利技术保护意识及政策不够完善，某项技术一旦投入市场，就会出现仿冒等同类技术的恶性竞争，较大程度限制了设备供应商对新技术尝试的积极性。

另一方面，对于大型物流装备，对进口技术或国外方案支持依赖仍较大，应用成本高。以自动化立体仓库为例，尽管在医药、电商等行业得到了较为广泛的应用，但其供应商仍仅局限为德马泰克、大福、AFT 等国外大型设备制造商。此类设备投资高、风险大，在国内技术尚不够完备的情况下只能依赖进口，其费用昂贵导致应用的经济性很难平衡。物流技术应有的精益性很大程度依赖于技术方案的优劣，当前物流设备供应商技术人员对物流需求的理解程度以及整车厂规划人员对物流技术专业知识的欠缺，使得某些应用环节难度加大，甚至因某些细节导致失败。

国内物流技术发展另一问题是技术标准不统一，规模化效应差。汽车生产物流技术对技术和资金的要求非常高，作为一个专业性极强的行业，进入门槛相应就非常高，但目前我国汽车物流行业标准滞后，缺少统一的准入条件。当前我国的各项物流技术的发展处于起步并刚刚进入高速发展的时期，行业内的标准尚未建立，以欧美日为主题的技术标准同时进入中国市场，导致相互之间匹配性极低，无法形成更高的规模化效应，甚至形成相互间的应用干扰。国内的物流技术装备供应商存在规模小，技术装备及制造工艺相对落后的现象。

2.3 机遇（Opportunities）

自2009 年下半年开始，我国车市回暖，与之相伴的是一大批汽车企业的产能扩张。近5 年间，以上海大众、上海通用、一汽大众、长安福特为首的几大汽车制造商纷纷建立了大量新工厂，这也给厂内物流发展创造了新的舞台，以AGV、输送链为代表的物流技术装备得到了广泛的应用。随着我国政府对高新技术产业支持力度的加大，国内的技术水平不断提升，以逐步技术替换的模式可以将国内的物流技术提升新的台阶，其市场也将有更大的空间。

另一方面，相比于欧美，国内的劳动力和技术开发成本相对较低，这也为技术出口创造了先决条件。同时，各大汽车制造商对物流成本的重视也在不断提高，相比于过去，如今的物流已经逐步介入工厂选址、厂区周边道路规划、车间布局、生产线规划，甚至从初期介入产品开发。这也将进一步带动物流技术的发展，并进一步体现物流技术在生产中的重要性。例如将自动化立体仓库设置在贴近车间位置，其出入库及输送与流水线随动，提高了流水线生产的柔性并节省了大量的物流成本。人力成本提高也是不可忽略的因素，十八届三中全会后，我国政府再次重申提高国民可支配收入的战略，使汽车的生产制造对自动化物流技术的需求更加迫切。

2.4 威胁（Threats）

我国汽车产业在近几年得到了飞速的发展，客户需求更加多样化、个性化，流水线高度混线和节拍加快，对生产线及生产物流的管理和技术要求提高，对设备稳定性的依赖加大，设备开动率要求更高。对于一些已具年代的老工厂，其建设初期产能并未考虑当前形势下巨大产品需求量的产能要求，重新建设投资巨大，在有限的物流资源条件下如何快速、高效地完成物流流转，已成为越来越多汽车企业的挑战。随着改革开放的推进，国际间跨国物流装备巨头进入中国市场，市场和技术的竞争激烈，对国内中小型物流装备供应商将会造成不小的冲击。例如，日本大福公司旗下的捷维时威勃公司自从2005 年进入中国市场后，迅速占领了国内的AGV 装备市场。面对诸多挑战，国内物流技术装备企业应加速资源整合，提升工艺及技术水平，与汽车整车制造商共同推动各项技术标准化，降低开发制造成本，提升自身的竞争力。

3 对 策

由以上分析可以看出，国内汽车生产厂内物流技术优势较少，存在的问题仍然较多。单从技术角度看，除了近几年在上线技术有较大的进步外，其他3 个模块发展并不显著，呈现不均衡的态势。同时，问题与机遇并存，据有关分析，中国经济在未来6 年内仍将保持超过7%的高速发展，国内汽车生产厂内物流装备行业应抓住这难得的发展黄金时期提升自身的竞争力。一方面，应加强行业外学习及技术引进，国内电商、医药行业因其特殊性，其自动化仓储及拣货等技术已取得长足的发展，技术及操作模式也相应成熟；另一方面，通过合资企业及其国外工厂的技术对标和参观学习，国际知名企业的专家支持等方式，引进吸收国外先进技术，提高技术水平。

与此同时，要在政策上支持技术创新，加强对专利保护法律法规的完善，提高社会对专利保护的意识。行业内，应加速推进行业技术标准建立，批量化规模化的效益可促进企业技术的进一步创新和发展，减少浪费。要鼓励创新，国内领先的汽车生产厂商应做到技术带头作用，率先对一些新技术做出尝试。以德国保时捷斯图加特祖文豪森（Zuffenhausen） 工厂为例，该工厂使用GPS 定位技术对厂内AGV 精准控制，并使用高度集成的系统集中智能调度，厂内物流达到了高度的自动化智能化。

技术能力提高的同时，也应重视低成本解决方案，物流作为非附加值产出的行业，更应考虑投资或投入成本的经济性。物流技术的开发和应用在提高自动化的同时，还要不断提高设备利用率及能源利用率，应提倡绿色物流。随着人类社会的发展，各国对环境保护的意识也不断加强，德国大众集团已成立绿色物流工作小组（KAK Green Logistics），逐步对各物流环节制定二氧化碳排放指标并提出年度KPI。

4 结束语

随着汽车行业的发展，我国汽车生产厂内物流技术在近几年取得较大的进步，但发展并不均衡，与国际先进水平仍存在较大差距。国内汽车物流技术装备行业应抓住国民经济与汽车行业发展的良好时机，引进吸收行业外及国际先进技术，积极创新，提高自身的技术水平以及提供解决方案的能力。另一方面，汽车制造商应加强对低成本解决方案的探索以及物流新技术的推广和应用，提倡绿色物流。汽车生产物流是系统化的工程，产业链各方及政府应共同努力，降低汽车制造成本，提高自动化，共享“第三利润源泉”。

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