汽车生产厂内物流技术发展前景探究
作者:孟伟 潘荣胜 潘晓兰 孙英超 Bartonicek Robert
来源:《物流科技》2015年第02
        要:总体阐述我国汽车物流研究现状,提出厂内物流技术研究方向;通过国内外对标及模块化方法分析汽车厂内物流技术应用现状;SWOT方法分析我国汽车厂内物流技术的问题、机遇和挑战,提出行业未来发展的一些对策和以绿物流为主题的发展方向。
        关键词:厂内物流;物流技术;物流装备;绿物流;汽车
        中图分类号:F253.9 文献标识码:A
上海大众汽车厂        Abstract In this paper the current study status of automobile logistics was introduced and the inhouse logistics technology as a new study topic was proposed. The international benchmarks on inhouse logistics technology applications were investigated by modules and with different examples. The problems opportunities and challenges of Chinese automobile inhouse logistics technology were analyzed with SWOT method the certain solutions and the green logistics concept were proposed.
        Key words inhouse logistics logistics technology logistics equipment green logistics automobile
        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logiMATStuttgart)、CeMATtlC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EFALSE-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/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(PTLPick 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20143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。