汽車物流倉庫利用率提升和優(yōu)化

邵文華，鐘綺莎

（1.上海大眾汽車有限公司，上海201805；2.同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院，上海201804）

1 前言

隨著上海大眾汽車有限公司新車型零件的持續(xù)增加，現(xiàn)有倉庫的可利用面積越來越少。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及對(duì)物流中心零件體積預(yù)測(cè)的分析，發(fā)現(xiàn)無論是地面還是高層貨架，其面積利用率和庫位利用率都比較低。為此，在不增加倉儲(chǔ)面積的情況下儲(chǔ)存更多的零件，提升倉庫利用率迫在眉睫。

2 倉儲(chǔ)管理現(xiàn)狀及其存在的問題

上海大眾借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合中國(guó)實(shí)際行業(yè)情況，在庫存控制及倉儲(chǔ)管理方面具有如下特點(diǎn)：

在產(chǎn)量預(yù)測(cè)上，上海大眾以市場(chǎng)為導(dǎo)向，根據(jù)市場(chǎng)需求依次進(jìn)行年計(jì)劃、月計(jì)劃、周計(jì)劃的產(chǎn)量制訂。根據(jù)整車產(chǎn)量，制訂精確的生產(chǎn)配件及售后配件的生產(chǎn)計(jì)劃，并一直朝著準(zhǔn)時(shí)化運(yùn)作的方向發(fā)展。在倉儲(chǔ)管理工作上，為保證實(shí)物流的控制力度，通過信息技術(shù)與各項(xiàng)物流新技術(shù)在倉儲(chǔ)管理實(shí)物中的運(yùn)用，加大倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)WMS（Warehouse Managem ent System）開發(fā)力度，不僅保證了物流系統(tǒng)的反應(yīng)速度，也確保了倉儲(chǔ)操作作業(yè)的準(zhǔn)確性，提高了倉儲(chǔ)管理的自動(dòng)化、機(jī)械化水平。

但與此同時(shí)，仍存在著以下的問題，在生產(chǎn)運(yùn)作上主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

首先，汽車供應(yīng)鏈節(jié)點(diǎn)企業(yè)間供應(yīng)鏈的整體觀念不強(qiáng)。庫存是企業(yè)用于今后銷售或使用的物料儲(chǔ)存，企業(yè)持有一定的庫存是非常必要的，于是供應(yīng)商、制造商及銷售商都持有各自的庫存，也就是說整條供應(yīng)鏈各個(gè)節(jié)點(diǎn)企業(yè)都獨(dú)立持有自己的庫存。雖然各個(gè)節(jié)點(diǎn)采用相應(yīng)的獨(dú)立需求模型可以使得單個(gè)節(jié)點(diǎn)本身的庫存成本最小化，但是從供應(yīng)鏈整體的角度來看這種方式并不可取，因?yàn)樗鼉H僅是各個(gè)節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)化，并不是整個(gè)供應(yīng)鏈的最優(yōu)化[1]。在上海大眾管理庫存的模式下，供應(yīng)商能得到較準(zhǔn)確的周需求預(yù)測(cè)，但對(duì)于準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)的要求來說，周計(jì)劃仍不能達(dá)到要求，根據(jù)周計(jì)劃進(jìn)行零件籌措工作，會(huì)使庫存的波峰值達(dá)到周最大庫存，這直接導(dǎo)致了庫存量偏高。

其次，進(jìn)口件零件庫存的居高不下是當(dāng)前庫存管理中一個(gè)突出的問題。在進(jìn)口件的訂貨周期上須有8周的提前期，這直接導(dǎo)致了CKD零部件平均持有1個(gè)月的庫存量。在包裝上，進(jìn)口件的包裝標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)尚未統(tǒng)一，導(dǎo)致了存放CKD包裝箱的高層貨架利用率偏低，這是國(guó)內(nèi)普遍存在的問題；在流程上，增加了較多改包裝的工作量[2]。

再者，新的物流技術(shù)在應(yīng)用過程中，由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，或系統(tǒng)接口設(shè)置問題造成新技術(shù)無法發(fā)揮出其應(yīng)有的效果。例如，供應(yīng)商產(chǎn)品料架的設(shè)計(jì)尺寸與汽車制造商的貨架尺寸不統(tǒng)一，造成貨架利用率低；托盤尺寸、材料、顏色標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，造成管理難度大，降低工作效率，浪費(fèi)嚴(yán)重。信息流、新物流技術(shù)對(duì)企業(yè)物流不能發(fā)揮應(yīng)有的支持作用，最終造成庫存過高，缺貨風(fēng)險(xiǎn)提高[3]。

此外，在零部件庫存控制上，整車廠存在著對(duì)供應(yīng)商供貨能力控制不足的現(xiàn)象。在現(xiàn)階段的收貨流程中，往往出現(xiàn)供應(yīng)商不遵守時(shí)間窗這一狀況。整車廠為保證生產(chǎn)需求，多數(shù)情況下選擇接收，這便將壓力直接轉(zhuǎn)嫁到了倉儲(chǔ)部門。

3 目前倉庫水平概述

上海大眾汽車有限公司的零部件倉庫為自動(dòng)化立體倉庫。在設(shè)備上，具備不同型號(hào)的料箱與托盤，以滿足對(duì)不同零件的存儲(chǔ)。采用平衡重式鏟車，可滿足對(duì)現(xiàn)有各質(zhì)量料箱在各高層上的堆垛工作。目前尚未具備自動(dòng)搬運(yùn)車系統(tǒng)、堆垛機(jī)器人等設(shè)備。

在控制系統(tǒng)上，采用倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)協(xié)助管理倉儲(chǔ)操作工作及數(shù)據(jù)記錄等工作。

因在整車制造過程中，所涉及到的零部件品種繁多，數(shù)量極大。為滿足對(duì)不同零件的存儲(chǔ)要求，汽車零部件倉庫同時(shí)采取地面堆垛存儲(chǔ)、高層貨架存儲(chǔ)和流利料架存儲(chǔ)3種方式[4]。

地面堆垛主要適用于尺寸不規(guī)則、體積較大、進(jìn)出庫頻繁的零件，如車身件、玻璃和車燈等的專用料架。在上海大眾物流中心，地面堆垛的零件基本采用重疊式堆碼法，見圖1。

在目前上海大眾物流中心的10個(gè)倉庫中，總計(jì)地面存儲(chǔ)面積為3.3萬m2。

貨架是指用支架、隔板或者托架組成的立體儲(chǔ)存貨物的設(shè)備。高層貨架是立體倉庫的主要標(biāo)志，因?yàn)楦呒軅}庫的出現(xiàn)和發(fā)展，使傳統(tǒng)的倉儲(chǔ)觀念發(fā)生了根本性的變化。原來固定貨位，人工搬運(yùn)和管理，以存儲(chǔ)為主的倉儲(chǔ)作業(yè)，轉(zhuǎn)變成為貨位可隨機(jī)安排。高架立體倉庫的出現(xiàn)使原來的“靜止”倉庫變成了“動(dòng)態(tài)”倉庫。圖2為高層貨架的示意圖。上海大眾公司物流中心現(xiàn)有高層貨架體積約1.8萬m3。

流利料架是滾輪式料架的簡(jiǎn)稱，是將貨物置于滾輪上，利用一邊通道存貨，另一邊通道取貨。料架朝出貨方向向下傾斜，貨物在重力作用下向下滑動(dòng)?？蓪?shí)現(xiàn)先進(jìn)先出，并可實(shí)現(xiàn)一次補(bǔ)貨，多次揀貨。流利料架存儲(chǔ)效率高，適合大量貨物的短期存放。如圖2中最低層即為流利料架，適合放置特定尺寸的貨物，人工操作極為方便。上海大眾公司物流中心現(xiàn)有流利貨架體積約5 656 m3。

4 倉儲(chǔ)平面利用率提升方案

4.1 平面利用率提升方法簡(jiǎn)介

采取地面堆垛存儲(chǔ)方式，在倉庫結(jié)構(gòu)已確定的情況下，要提高倉儲(chǔ)利用率，須從具體的貨位、貨架大小、數(shù)量、放置方向、巷道寬度及如何布局等問題上開始考慮，來提高平面利用率。倉庫的內(nèi)部空間設(shè)計(jì)在很大程度上影響了物料搬運(yùn)的路線，工作強(qiáng)度和時(shí)間，有效、合理的設(shè)計(jì)可以在一定程度上節(jié)約物料搬運(yùn)成本。對(duì)于倉庫內(nèi)部空間的設(shè)計(jì)，我們追求的目標(biāo)是使倉庫容積利用率最大，搬運(yùn)路線最短，總的物料搬運(yùn)成本最小。

4.2 物流中心2（LC2）中3＃庫的優(yōu)化方案

以物流中心2（LC2）中的3#庫為例，3#庫為車身件倉庫，因車身件質(zhì)量較大，故只能采取地面堆垛；另一方面，車身件尺寸各異，所以堆垛的單元并不統(tǒng)一，需根據(jù)各種不同形狀的包裝來確定不同的貨位。同時(shí)，在實(shí)際倉庫中，應(yīng)按貨物周轉(zhuǎn)率把倉庫分為存儲(chǔ)區(qū)和揀貨區(qū)。最后，根據(jù)消防安全的要求，大門相對(duì)的通道必須保證通暢，消防器材前方需保持1m的寬度。圖3為現(xiàn)LC2中3＃庫的示意圖。

從布局上看，存在以下問題： （1）貨位的設(shè)置并非依據(jù)料箱尺寸設(shè)計(jì)，導(dǎo)致規(guī)劃的貨位存在平面空間浪費(fèi)現(xiàn)象； （2）主通道設(shè)置地過寬，在實(shí)際堆垛中存在在主通道上多堆垛一列的現(xiàn)象，導(dǎo)致貨物堆碼不整齊。

針對(duì)上述存在的2個(gè)問題，采用了以下3個(gè)改進(jìn)措施，對(duì)倉庫進(jìn)行重新規(guī)劃，如圖4所示。

（1）現(xiàn)倉庫的鏟車為長(zhǎng)齒鏟車，回轉(zhuǎn)半徑為4.5m，若采用短齒鏟車，可將回轉(zhuǎn)半徑縮短為3.7 m，即通道的最小寬度可設(shè)置為3.7m。再依據(jù)巷道最小原理來設(shè)計(jì)相應(yīng)的貨位安排；

（2）根據(jù)料箱尺寸來設(shè)計(jì)貨位，為不同尺寸的料箱提供精確的存儲(chǔ)貨位，減少平面浪費(fèi)；

（3）對(duì)于尺寸較大、周轉(zhuǎn)率較低的車身零件，為其設(shè)置專用的存儲(chǔ)區(qū)域，大大提高面積利用率。

重新規(guī)劃后，3#庫的面積由原來的3 968 m2提高至4 500m2。提高了純存儲(chǔ)面積約532m2。

5 高層貨架利用率提升方案

5.1 高層貨架利用率現(xiàn)狀

在上海大眾零部件倉庫中的高層貨架中，目前采用固定單元式貨架進(jìn)行存儲(chǔ)。其特點(diǎn)是貨架各區(qū)域的單元格大小都相同，倉儲(chǔ)空間利用率和存儲(chǔ)靈活性都有待提高。

目前高層貨架中，因?yàn)閱卧衽c料箱尺寸配合程度不高 （見圖5）。例如，目前高層單元格的尺寸為3.375×1.1×1.875（m），如408#鐵箱的尺寸為1.28×0.90×0.685（m），按每層單元格3個(gè)庫位，每個(gè)庫位堆放2個(gè)料箱的存儲(chǔ)方式來計(jì)算，高層貨架的平面利用率為80.0%，空間利用率僅為58.5%。

5.2 大眾貨架設(shè)計(jì)初始原理

建立自動(dòng)化立體倉庫投資較大，要考慮經(jīng)濟(jì)原則，確定倉庫相關(guān)的技術(shù)參數(shù)。在有限的倉庫空間內(nèi)，如何最大限度利用空間，存儲(chǔ)盡可能多的貨物，提高工作效率，是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題[5]。

在自動(dòng)化倉庫里，存放的貨品品種繁多，大小不一，有幾十種甚至幾百種。目前大多采用普通單元式貨架進(jìn)行存儲(chǔ)，其特點(diǎn)是貨架不同區(qū)域的單元格大小不同，倉儲(chǔ)空間利用率和存儲(chǔ)靈活性都有提高。然而如果頻繁存儲(chǔ)不同種類、不同大小的貨物，普通單元式貨架結(jié)構(gòu)就不能有效提高倉儲(chǔ)空間利用率和存儲(chǔ)靈活性。上海大眾原有的貨架共有4層，層高均為1.875m，其設(shè)計(jì)有如下2個(gè)特點(diǎn)。

1）規(guī)劃整齊，尺寸統(tǒng)一，參見圖6。這樣的設(shè)計(jì)可以滿足所有不同高度的料箱要求，但空間利用率犧牲較大，從而達(dá)到了理論上的靈活效用。但實(shí)際上，這種貨架的應(yīng)用效果尚不及前述的普通單元式貨架。

2）承托貨物用的格擋較少，安全性、存儲(chǔ)靈活性不佳。如圖7所示。可看出最上層均為4個(gè)庫位；第二層為3個(gè)庫位，只有1個(gè)格擋；其余兩層也是3個(gè)庫位，只有1個(gè)格擋。這樣的承托設(shè)計(jì)，安全性存在缺陷。并且每當(dāng)倉庫因?qū)嶋H需要而進(jìn)行庫位調(diào)整時(shí)，格擋調(diào)整工作則成為了一項(xiàng)艱難的任務(wù)，最終影響了整體的存儲(chǔ)靈活性。

5.3 優(yōu)化方案制定

1）貨架層高調(diào)整

貨架存儲(chǔ)的主要包裝尺寸分為四類，408#鐵箱，CKD折疊箱、托盤以及專用料架。通過對(duì)這些尺寸分析重組，可以將貨架調(diào)整為如下2種層高：

（1）高1.08 m，適合放置：408#鐵箱，疊放一層；進(jìn)口3 763類，疊放兩層；進(jìn)口大箱類，疊放一層；

（2）高1.53 m，適合放置：托盤 （裝塑箱）以及專用料架。

如果進(jìn)行上述調(diào)整，則投入新的格擋與橫梁等貨架配件的成本約為789 440元。但調(diào)整后倉庫總計(jì)增加了4 980個(gè)高層庫位。假設(shè)所有新增加的庫位均用于存放地面零件，以408#鐵箱為例，則可以有4 980個(gè)408#鐵箱可存放于新增庫位之中，可節(jié)省容積956 m3。若地面租金為0.5元/m2/天計(jì)算，每年可節(jié)省租金為174 470元。通過投入與產(chǎn)出對(duì)比，4.5個(gè)財(cái)年可完全收回投資成本，則在貨架剩余折舊年限內(nèi)，面積收入全部轉(zhuǎn)為盈利。

同時(shí)，因?yàn)橥ㄟ^層高調(diào)整后，貨架尺寸更適合推行動(dòng)態(tài)庫位管理模式[6]，所有倉庫總計(jì)增加4 980個(gè)高層庫位；預(yù)期高層庫位總數(shù)從目前的14 284個(gè)到19 264個(gè)；動(dòng)態(tài)庫位利用率預(yù)期從目前60%提升到90%；通過調(diào)整層高并實(shí)施動(dòng)態(tài)的有效庫位增加了8 767個(gè)。

假設(shè)所有庫位可以填充新的地面零件進(jìn)入庫位，預(yù)估可折合地面面積節(jié)省為4 000m2；設(shè)現(xiàn)在地面租金為0.5元/m2/天，4 000 m2每年的租金為73萬元。若按此計(jì)算，1個(gè)財(cái)年即可完全收回投資成本并轉(zhuǎn)為盈利。圖8是高層貨架層高調(diào)整后存放408#鐵箱的貨架。

2）貨架承托方式優(yōu)化

將格擋承托式更改為格擋上鋪鐵絲網(wǎng)，以鐵絲網(wǎng)承托。經(jīng)此調(diào)整，則倉庫運(yùn)作方可在尺寸允許下隨意合并與拆分庫位，不受格擋調(diào)整影響，可有效提高存儲(chǔ)靈活性。

6 結(jié)論

在過去的2009年，上海大眾汽車有限公司的兩大新車型Model S與Model K已經(jīng)陸續(xù)批量生產(chǎn)，在現(xiàn)有倉儲(chǔ)面積沒有增加的情況下，其總裝零件和車身零件均已順利入庫。這是在既定的倉儲(chǔ)資源不變的情況下，各相關(guān)部門經(jīng)過資源的整合及采用多種提升倉庫利用率的方法，使倉儲(chǔ)資源充分利用的結(jié)果。

1李煒.供應(yīng)鏈模式下我國(guó)汽車制造企業(yè)庫存控制研究 [D].武漢理工大學(xué)，2006.

2趙曉波，黃四民.庫存管理 [M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

3戴定一.倉儲(chǔ)管理與WMS[J].物流技術(shù)與應(yīng)用，2005（2）：1-2.

4宋方.現(xiàn)代物流案例教學(xué)與實(shí)例 [M].北京：中國(guó)物資出版社，2007.

5衛(wèi)軍朝，任建平，王宗彥.自動(dòng)化倉庫模塊化單元式貨架的優(yōu)化設(shè)計(jì) [J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2008（6）：1-4.

6許容平.動(dòng)態(tài)貨位優(yōu)化研究[D].北京物資學(xué)院，2006.