汽车物流物料操控流程分析与改善

摘 要：随着全球经济一体化进程的加快以及汽车市场竞争日益激烈，物流管理在提升汽车制造企业竞争力中的作用尤为显著。本文选择南京某物流有限公司作为调研对象，在保证汽车持续生产的前提下，为企业降低生产及人工成本，提升生产效率。本文首先介绍了汽车生产物流的背景及现状，然后阐述了关于汽车物料操控的相关概念，接着对该公司内部的物料操控现状进行分析，对存在问题提出优化思路和具体改善方案，最后对改善前后的情况进行对比并对优化效果进行总结。

关键词：汽车生产物流;物料操控;物料超市;小火车配送

研究背景。在汽车生产制造企业中，生产物流是供应链中极为重要的一环，也是物料在企业内部合理流动的重要保障。对生产物流的优化研究，有利于降低企业的物流成本，提高企业的物资周转速率。特别是车间内部的物料配送系统，负责将物料及时、准确地送至生产节点，是保障生产顺利进行的基础。

对于汽车制造企业而言，由于物料具有种类多、产品复杂、物料种类切换频繁的特点，会导致车间现场信息传递不畅、生产线节拍不能精确控制等问题，使得物料配送不能按预期作业，导致库存偏高、产能利用率偏低等情况。

因此改进物料配送模式，提升物料配送效率，是提高汽车制造行业的生产效率和巧对市场变化能力的关键因素。

研究意义。本次研究主要致力于在汽车生产制造行业，尽最大可能消除任何非增值活动。通过建立物料超市、设计小火车配送以期达到提高物料、人力资源利用率，缩短产品交付时间，减少制造库存，降低成本，提高效率的目的。

一、汽车物流物料操控相关概念应用

1.物料操控

（1） 物料操控的起源

物料操控的概念最早来源于第二次世界大战，彼时，由于航空工业飞机的生产需要大量单个部件，很多部件都非常复杂，且必须符合严格的质量标准，这些部件从地域分布广泛的成千上万家供应商那里采购，很多部件对最终产品的整体功能起着重要影响，为解决飞机零部件的多方采购问题，物料操控应运而生。

（2） 物料操控的定义

物料操控是指以客户生产计划和订单排程为基础，按照工厂流水线工位布局、线边库存最小化理念规划零件存储区，做到卸货准时、清点及时、分拣有序、归位准确、扫描入库可追溯、上架可视化的效果，保障生产线顺利生产。

（3） 物料操控的优点

物料操控具有以下优点：

①物料操控使得补料作业更集中，啟停小车次数减少，降低补料成本和风险，提高整体生产速度。

②物料操控使每次拣料库位的先后顺序和车辆前进的方向一致，不需要员工靠记忆进行看板拣料，操作简单，错误率低，对员工素质要求不高。

③物料操控使物料组织的顺序化排放，即按周转率高低排序，提升作业的效率并完善混流装配线物料供应体系。

2.物料超市

（1） 物料超市的定义

物料超市是通过看板来控制在制品库存，上游工序只生产下游工序需要的产品。当下游工序取走货物时，释放看板给上游工序，上游工序根据看板生产。本文所研究的面向生产的物料超市，该物料超市集中存放生产所需物资，其物资存储量取决于物料超市供货周期和物料上线配送时间，一般存几个小时的生产需求量。

（2） 物料超市优缺点

物料超市具有以下优点：

①物料超市一方面可提供数小时的生产需求的库存量，另一方面，因其紧邻装配线可大大缩短上线配送时间，保证了汽车生产的连续性。

②牵引车具有承载能力大，可一次性完成多个工位配送的优势，远远强过人工叉车配送。

③排序、转换包装等作业统一在物料超市集中完成，而不是在生产线旁分散进行，同时生产线旁的存货减少，线旁占用空间减少，有利于汽车装配现场的管理。

④从仓库送来的汽车零部件可以直接卸到物料超市事先规划好的缓存区，缓存区的空间一般较大入口拥堵的状况得到解决。

物料超市具有以下缺点：

①物料超市包括卸货区、缓存区、捡货区、备货区、排序区等，需要占用一定的面积。而物料超市是要求紧邻生产现场，在汽车装配车间面积有限的情况下，物流超市是很难实施的，汽车装配车间需要有足够的面积。

②物料超市的实施涉及面积的占用、人员的安排、超市内设施设备的购置等，都需要进行一定的投入，存在物流总成本上升的可能。

3.小火车系统

（1） 小火车系统的起源

小火车系统的原型是叉车系统，在物料搬运密集型生产系统中，需要人工利用叉车对物料进行装卸搬运等过程，费时费力。

（2） 小火车系统定义

将milk run模式小批量、多频次、固定路线和时间点取货的特点应用于车间物料配送系统中，称为小火车系统。小火车系统是一种循环送料系统，依靠看板的拉动，在正确的时间，以正确的数量和质量，在正确的地点向生产中的物料“使用点”循环提供物料。

（3） 小火车系统优点

小火车送料的特点是小批量、高频次，在使用中的优点如下：

①有利于标准化作业，同一条路线、同一时间可按固定节拍送货。

②有利于运输效率及容积率的提高;在相同产量下，运输总里程将下降，从而使厂内物流运输成本下降。

③有利于准时性，使送货窗口时间计划更合理，零件库存更少、更合理。

二、南京某物流有限公司物料操控现状分析

本文主要研究物料操控业务有关问题，在前文的介绍中提及物料操控部门位于南京某物流有限公司内部，为了更好地给生产线提供及时、准确的物料，派操作人员在生产线的线边仓库负责物料操控。

1.物料操控布局介绍

（1） 物料操控布局

F1区域介绍：汽车总装车间分为F1-F8八个区域，F1区域为物料操控区域主要区域，总面积6575平方米，库区类似正方形，东侧有4个物流进出口（卸货口）。主要功能是根据订单提供零部件的扫描、收货、卸货、清点分拣、归位、再包装、空盛具回收。分AB两班24小时轮流作业，每班次业务量1694立方米、操作频次372次、人员22人、设备12台。

如图1所示，从右往左看，F1区域分为卸货区、料架暂存区、料箱暂存区（2）、空箱回收处、空箱待装车区、料箱暂存区（1）、作业区、办公区、质检区。有三条AGV物料操控流水线，划分为FA、FB、TA、TB、T1、T2六个工位，需要上架人员10人。

（2） 物料操控布局现状的优缺点

根据对区域物料操控布局现状的分析得到以下优缺点：

优点：标准化作业，保证物料数量正确;降低货物磨损，提高零部件品质。

缺点：由于采用零库存模式，库存量大大下降，万一配送环节出现问题，库存不能及时供应，将导致生产线因缺料而停产。

2.生产线线边仓库物料操控流程分析

如图2所示，汽车零部件1在物流配送中心所在区域卸货口由叉车工放到暂存区2，操作工进行分拣3并牵引到指定位置进行上架储存作业4。操作工根据订单到货架取货5后对大小不一的零部件进行换装6，方便后续的运输、物料操控，换装分为2种形态，体积小的零部件用3种规格的料箱、体积大的零部件装在不同形状的料架。换装后，料箱摆放在托盘上7用叉车放到飞翼车上8。之后飞翼车将零部件送到总装车间物料操控部门F1区域9。

进入物料操控部门F1区域由收货员扫描完成后收货，部分料架和整装托盘直接由叉车工放到各工位线边库位置，部分料架和混装托盘由叉车工放到卸货口附近的暂存区10。各工位人员驾驶带有台车的牵引车到卸货口根据工位代码识别货物，拣取并装车牵引到自己所在的工位线边库11。作业区域一侧是线边库，一侧是装有滑轮的料架，作业人员根据料箱上识别卡的位置编码找到对应的位置进行上架作业12。各工位操作人员对面负责拣选的工人将零部件放到AGV小车上，零部件用完后会将空料箱放到料架最上面利用滑轮移动过来，工位人员再将空料箱集中堆放到线边库的空箱收集台车上13，收满一车后利用牵引车牵引到空箱回收处。空箱在空箱回收处根据料箱规格、编码进行初步分类14，空料架和分类后的空料箱放置到托盘上15由叉车放到飞翼车上16，送回物流配送中心17，以完成空箱的回收利用18。

表1为某日B班工作时间段及工作量，表中每小时为一个时间段，以8：30-9：30为例，共接收飞翼车8车次，在这8车次的飞翼车当中一共包含托盘26个，其中混装托盘13个，整装托盘13个，料箱288个，料架47个，以此类推。我们将以此来研究F1区域物料操控流程优化的相关问题。

三、物料操控流程优化设计

1.物料操控流程存在问题及优化思路

（1） 物料操控流程存在问题

在生产线线边仓库物料操控流程分析中，所描述的第11个环节是各工位人员驾驶带有台车的牵引车到卸货口根据工位代码识别货物，拣取并装车牵引到自己所在的工位线边库。

①各工位料箱堆放混乱且不易分辨，会导致以下问题：

a.牵引归位环节耗时长，不能及时供应零部件（尤其是急缺件）;

b.零部件识别错误，量少且体积小的零部件错领后未及时发现会导致零部件缺失而停产）;

c由于不容易分辨料箱，需要低頭弯腰来选取，导致无效动作增多，工作量增大。

②F1区域工位人员同时到物料暂存区进行牵引归位作业，会导致以下问题：

a.物料暂存区空间更加紧张;

b.交通堵塞，不利于叉车卸货和牵引车移动，造成时间浪费;

c.路径浪费，无效位移。

（2） 导致以上问题的原因分析

①由于对物料管理的精益化使得每一批次零部件的供应数量减少，因此同一托盘上会放置不同工位的零部件，增加分拣难度，且F1区域托盘摆放无序，导致（1） 的问题①各工位料箱堆放混乱且不易分辨;

②由于对物料管理的精益化使得每一种零件运输的批次增多，导致（1） 的问题②各工位人员到卸货口牵引货物次数增多。

（3） 物料操控流程优化思路

针对以上存在的问题，结合汽车生产线现状，我们需要对汽车生产线线边仓库物料操控流程进行优化，优化思路如下：

①针对以上（1） 的问题①建议建立物料超市，按照工序类别来放置物品，根据本企业的工序逻辑对仓库进行相应的布置，有利于节约公司人力、物力、财力。将物料暂存区整合为多个物料超市，同一物料超市内，物料可以按照工位或类别划分为子区域存放，这种物料的存储方式是面向工位的，即以工位为中心的存储。存储区配送不再需要在整个物料存储区范围分拣，而是由物料超市对工位实施分区域的物料配送。

②针对以上（1） 的问题②设计运用小火车系统，将小火车引入到制造车间的物料配送系统。小火车系统的要素主要有同步的、循环的时刻表、固定的站点、多节车厢的牵引车。小火车系统的任务是为生产线输送原材料，并将空箱从生产线线边仓库运走。并对小火车进行路径优化，通过小火车有节拍地在固定路径配送。小火车的发车和运行是根据一定时刻表进行的，而该时刻表则是根据卸货时间段结合各个工位生产的具体情况制定的。此外，小火车的运行路径也要经过优化设计。小火车司机同时也是巡线员，在其配送的过程中记录物料异常信息，并反馈给物料超市，物料超市可以根据该信息进行备货，以备牵引车下次上线配送。物料超市同时将此信息发送给物流配送中心，物流配送中心根据物料超市一定时间内的缺货信息集中进行备货并送至物料超市。

2.优化方案设计

围绕着以上三个方面的优化思路与方法，结合汽车生产线线边仓库的实际情况，提出以下优化方案。

（1） 建立零部件物料超市

将两个料箱暂存区改为物料超市，由工人牵引归位改为物料超市利用小火车系统配送。

（2） 设计运输路线

①根据生产线布局和工艺流程，六个工位上总共需要10名上架人员，将他们所在工作区域中点距离道路的最近距离点设置为配送小火车的停靠站点。

②制定运输路线。如下图3所示，牵引车在物料超市（1） 将4-5辆小台车连接，形成物料配送小火车，依次经过FB、FA、TB、TA、T2、T1工位，再回到物料超市（2）。其中，经过物料超市（2） 时可以对小火车进行料箱补充。注：每辆小台车可放置一个托盘。

③如下表2所示，根据库区每个收料周期混装托盘数以及每车次可搭载台车4-5台，制定小火车每个收料周期配送的车次。例如8：00-9：00混装托盘数为13个，可分为3次配送，每次搭载台车数为5台、4台、4台，以此类推。

（3） 改善前料箱牵引归位耗时

如图4，我们以图中所示的改善之前的一个班次牵引归位工作所用的时间为例。该工位某班次工作量为其所返空料箱的台车数，共返空车9次，返空台车一车次等于两托盘料箱，所以该工位需要牵引归位18个托盘的料箱。（注：牵引车最高时速5km/h;F1区域面积80m*82m、类似正方形;作业区1长60m宽20m，作业区2、3长50m宽20m;示例中的工位返空台车次数、牵引归位次数、货物分拣所需时间以及各路径所用时间均来自两个月的现场实习中所得到的实际数據。）

又因为零部件供应批次多、数量少，所以有时牵引归位会出现装载量低的现象。该班次共牵引归位14次，其中料箱暂存区（1） 10次，料箱暂存区（2） 4次，14次牵引归位中货物分拣所用时间平均每次422秒。（通过对每次货物分拣所用时间相加除以牵引归位次数14，得出平均用时422秒。）

计算如下：

①路径用时：（20+48+45+45+48+20）*10+（20+26+11+11+ 26+20）*4=2716秒

②分拣用时：422*14=5908秒

③总共用时：2716+5908=8624秒（约等于144分钟）

另经过统计分析，所有牵引归位工作总用时为1316分钟。按照10名工作人员计算，平均每人花费在进行牵引归位工作的用时为131.6分钟。

（4） 改善后小火车配送耗时

根据图5、表3，小火车配送单次路径耗时62+18+20+12+ 12+48+20+48+20+12+20+12+20+26+20+22+45=437秒，且每次停靠卸货平均时间为110秒，前文提到配送车次为33车次。（注：单次路径耗时为小火车配送路径图中各时间段用时总和;每次停靠卸货平均时间为一次小火车配送中在各停靠点卸货所用的时间总和1100秒除以停靠点数10。）

计算如下：

①路径耗时：437*33=14421秒

②分拣耗时：110*33*10=36300秒

共计50721秒，配送总耗时约等于845分钟，单次配送耗时845/33=26分钟，根据单次配送耗时及各时间段需要配送次数，需要设置2名配送工人。

（5） 优化效果

相比各工位独立牵引归位，小火车配送使得生产的操作过程更加专业化，有利于生产效率的提高，可以在总体时间浪费上减少1316-845=471分钟。由于工位操作人员不需再进行牵引归位的操作，每人可节省131.6分钟（约两小时）。介于目前的生产节奏，每名工人的实际工作时间大约在7小时（8：00-17：00共9小时，其中12：00-13：00为午饭时间，工作中空闲时间约1小时），劳动力没有得到充分利用，且经过改善后，每名工人的实际劳动时间将下降到5小时左右。因此，我们可以做进一步优化，对相邻工位进行合并，增加料箱上架和回收空箱的作业量，将T1、T2、TB、FA工位操作人员由8人缩减为4人，且新增加小火车配送工人2名，最终节省操作人员2人，牵引车2辆（每一工位操作人员配备一辆牵引车）。优化结果如下表4所示。最终，通过对物料操控流程一系列优化后，达到节省劳动时间和人力资源的目的。此次优化涉及到的牵引车、台车均为改善前配备，运行路线所需要的通行空间生产车间完全具备，无需配备新的生产设备和对生产车间通行道路进行拓展改造。

四、结束语

本文主要通过对南京某物流有限公司进行实际操作和调查分析，发现该企业在汽车零部件物料操控中存在的问题。在对企业物料操控合理化分析的基础上，针对企业生产线线边仓库物料操控问题，选择线边仓库的配送作为物料操控优化的切入点，分析建立相对完善的物料管理优化体系，提出了依据工序类别摆放零部件的物料超市和由小火车牵引归位的配送方式，从而更好地为工位提供配送服务，以此提高该公司交付零部件的效率。现对本文中的主要工作概括如下。

（1）基于公司物料操控布局管理方面，由于物料操作中托盘和零部件无序放置导致工位零部件料箱混乱，分拣难度过大，为此将料箱暂存区改建为物料超市，从而将汽车零部件物料按照工位序别有序摆放，便于人工拣取，依据企业的工序逻辑对物料暂存区进行的改动布置，有利于节省公司人力和财力。

（2）基于公司物料操控配送管理方面，由于人工无序牵引归位造成无效位移和交通堵塞，从而将milk run模式应用于厂内物料配送系统中，即小火车配送系统，并对小火车配送的牵引路径进行优化设计。通过对比各工位独立牵引归位和小火车配送牵引归位耗用的时间，得出利用小火车系统配送在汽车零部件物料操控环节的可行性与理论意义，提高了物料操控效率，节约工作时间，降低工作成本。

本次改善是基于场内现有设备的改善和优化，不需要企业再增加额外成本去购置新设备。

在整个汽车供应链中，汽车物料操控是一个关键的物流结点，发挥着不可替代的作用，只有经常对汽车零部件物料操控绩效进行监控优化，才能得到更高效的成本控制与效率提升。通过整合优化物流资源，减少物流浪费，降低物流运营成本，进而保障企业的健康发展。

参考文献：

[1]万建建.基于精益物流的制造车间物料配送系统优化研究[D].东南大学，2015.

[2]郑秀恋，刘陆.物流超市在汽车生产物流中的应用研究[J].物流技术，2013.

[3]蒋丽，丁斌，臧晓宁.以工位为中心的生产物流配送优化[J].计算机集成制造系统，2009.

作者简介：门恒民（1997.11- ），男，山东省枣庄人，三江学院，物流管理专业，本科生