基于容器標(biāo)準(zhǔn)化的智能物流配送

（中國(guó)輕工業(yè)長(zhǎng)沙工程有限公司智能工業(yè)設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114）

1 背景及意義

以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為中心的時(shí)代，智能化正在席卷一切?！吨袊?guó)制造2025》指出：加快推動(dòng)新一代信息技術(shù)與制造技術(shù)融合發(fā)展，把智能制造作為兩化深度融合的主攻方向；著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品，推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程智能化，培育新型生產(chǎn)方式，全面提升企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)的智能化水平[1]。

SF公司是全球大型的風(fēng)扇、取暖器生產(chǎn)基地，主要生產(chǎn)取暖器、電風(fēng)扇兩大主導(dǎo)系列產(chǎn)品，具備年產(chǎn)700萬(wàn)臺(tái)取暖器，600萬(wàn)臺(tái)風(fēng)扇的生產(chǎn)能力。面對(duì)勞動(dòng)力成本增加、原材料價(jià)格上漲、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)劇烈競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致利潤(rùn)空間收窄等特點(diǎn)，公司從自身戰(zhàn)略角度出發(fā)，結(jié)合已有的工藝和技術(shù)設(shè)備，提出減員增效的目標(biāo)，為順應(yīng)智能制造的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)要求工廠智能化升級(jí)改造。

物流容器的改善作為提效的基礎(chǔ)工作，提出以容器標(biāo)準(zhǔn)化輔助智能物流配送。生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中，物料容器的選擇往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或者參照其他企業(yè)確定，既缺乏系統(tǒng)科學(xué)的方法，也無(wú)法滿(mǎn)足本企業(yè)物料配套的需要，物料容器的裝載容易出現(xiàn)過(guò)載或空載的形式，對(duì)于容器使用造成較大的損壞，空間利用不充分，企業(yè)在周轉(zhuǎn)容器的補(bǔ)充上花費(fèi)大量的成本。另一方面，非標(biāo)容器對(duì)于智能化物流配送的升級(jí)改造也存在諸多阻礙。文章探討了物流包裝尺寸標(biāo)準(zhǔn)化的解決方法及步驟，基于基礎(chǔ)模數(shù)分割級(jí)進(jìn)系列尺寸,為包裝箱尺寸的制定提供了理論依據(jù)，結(jié)合AGV物料配送，為企業(yè)的物流配送提供了科學(xué)的工具方法。

2 物流容器存在的問(wèn)題

2.1 物流容器現(xiàn)狀

由需求導(dǎo)致生產(chǎn)的淡旺季，SF公司產(chǎn)品表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性特點(diǎn)，風(fēng)扇需求旺季在6-9月，取暖器的需求旺季在11-3月。另外，產(chǎn)品銷(xiāo)售分為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)與國(guó)外市場(chǎng)兩大塊，內(nèi)貿(mào)、出口的不同要求，公司的產(chǎn)品型號(hào)達(dá)數(shù)百種，不同產(chǎn)品型號(hào)之間物料差異較大。對(duì)應(yīng)地物料裝載的器具數(shù)量龐大，具體使用到的器具類(lèi)別、數(shù)量及參數(shù)見(jiàn)表1：

2.2 主要問(wèn)題

不同型號(hào)的成品對(duì)應(yīng)的零部件種類(lèi)多、尺寸大小不一、形狀各異，往往需要選用多種物流容器。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反饋，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中不同在制品并無(wú)明確容器裝載。收集使用到的各項(xiàng)容器的尺寸，分析表明大小不同的容器尺寸之間并無(wú)關(guān)聯(lián)。裝載器具的設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮到物流周轉(zhuǎn)的需要，只考慮到存儲(chǔ)零件的基本功能，而忽視其空間利用率及容器可回收的效率，而容器空間的利用率直接影響著物料存儲(chǔ)占用面積，容器可回收效率決定周轉(zhuǎn)容器是否方便及時(shí)回收，避免占用生產(chǎn)區(qū)域的面積。

3 容器標(biāo)準(zhǔn)化解決方案

3.1 物料尺寸分類(lèi)

聚類(lèi)分析是一種建立分類(lèi)的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，它能夠?qū)⒁慌鷺颖荆ɑ蜃兞浚?shù)據(jù)根據(jù)其諸多特征，按照在性質(zhì)上的親疏程度在沒(méi)有先驗(yàn)知識(shí)的情況下進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)，產(chǎn)生多個(gè)分類(lèi)結(jié)果[2]。對(duì)親疏程度的測(cè)量一般有兩個(gè)維度：第一，個(gè)體間的相似程度；第二，個(gè)體間的差異程度，通常通過(guò)某種距離來(lái)測(cè)量。相同類(lèi)別個(gè)體特征具有相似性，不同類(lèi)間個(gè)體特征的差異性較大[3]。

將物料尺寸聚類(lèi)分析，測(cè)量不同物料之間的距離。每個(gè)尺寸數(shù)據(jù)視為三維空間上的一個(gè)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)不同物料之間的尺寸，計(jì)算物料之間的“親疏程度”，即點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離越小，表示越“親密”，越可能聚成一類(lèi)；點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離越大，表示越“疏遠(yuǎn)”，越有可能分別屬于不同的類(lèi)。

以風(fēng)扇典型產(chǎn)品的物料尺寸為例，根據(jù)BOM表提供的物料信息，將物料尺寸信息轉(zhuǎn)化至長(zhǎng)、寬、高三個(gè)維度，見(jiàn)表2。

表2 總裝物料尺寸信息

通過(guò)收集近兩年裝配線產(chǎn)品下線的種類(lèi)及數(shù)量進(jìn)行P-Q分析（即產(chǎn)品數(shù)量分析），前20類(lèi)產(chǎn)品的數(shù)量占總裝配量的86.13%，收集前20類(lèi)產(chǎn)品的物料尺寸并最終聚集為六類(lèi)，這六類(lèi)的中心點(diǎn)見(jiàn)表3。類(lèi)別1包含15種物料，類(lèi)別2包含154種物料，類(lèi)別3包含33種物料，類(lèi)別4包含21種物料，類(lèi)別5包含9種物料，類(lèi)別6包含58種物料。

3.2 容器標(biāo)準(zhǔn)化

物流容器標(biāo)準(zhǔn)化管理在物流管理實(shí)踐中形成，初步定義如下：物流容器標(biāo)準(zhǔn)化管理是指物料在存儲(chǔ)、運(yùn)輸和貿(mào)易過(guò)程中，為了提高作業(yè)效率、保護(hù)產(chǎn)品品質(zhì)、提高空間利用率、降低物流作業(yè)成本而設(shè)計(jì)的物料標(biāo)準(zhǔn)化容器，并體現(xiàn)在合理的標(biāo)準(zhǔn)化容器包裝、存放、運(yùn)輸和配送的物流管理方法[4]。

表3 最終聚類(lèi)中心及數(shù)量

容器標(biāo)準(zhǔn)化需要根據(jù)物料的尺寸采用聚類(lèi)分析確定不同物料所屬類(lèi)別，選擇標(biāo)準(zhǔn)化的裝載容器。而物料容器主要用于倉(cāng)庫(kù)和生產(chǎn)車(chē)間各工位的物料周轉(zhuǎn)，而不僅僅是存儲(chǔ)功能[5]。選用周轉(zhuǎn)箱尺寸的大小需考慮三個(gè)方面：（1）物料標(biāo)準(zhǔn)尺寸模數(shù)；（2）周轉(zhuǎn)容器大小與托盤(pán)的匹配；（3）不同大小周轉(zhuǎn)容器之間相互兼容堆垛[6]。

綜合考慮上述三個(gè)方面的因素，根據(jù)聚類(lèi)后的類(lèi)別選擇級(jí)進(jìn)系列尺寸的容器系統(tǒng)（即小容器的大小是大容器的一半），如圖1所示[7]。系列的選取分為1，1/2，1/4，1/8，1/16等。結(jié)合聚類(lèi)分析出的六類(lèi)中心，同時(shí)考慮原有膠框的利用，提供標(biāo)準(zhǔn)化容器尺寸，見(jiàn)表4。以風(fēng)扇典型產(chǎn)品的物料歸屬箱型見(jiàn)表5。

圖1 級(jí)進(jìn)系列尺寸圖

3.3 智能物流配送

企業(yè)風(fēng)扇、冷風(fēng)扇各有8條生產(chǎn)線。風(fēng)扇按照每條線單班11小時(shí)的產(chǎn)能1560臺(tái)計(jì)算，冷風(fēng)扇單班11小時(shí)900臺(tái)。將容器標(biāo)準(zhǔn)化之后的物料配送，將保證線邊物料最大存量達(dá)兩小時(shí)，風(fēng)扇與冷風(fēng)扇兩小時(shí)的原材料物流量分別為118托盤(pán)、64托盤(pán)。成品物流量按每托盤(pán)24件計(jì)算，11小時(shí)風(fēng)扇總計(jì)446托，冷風(fēng)扇總計(jì)296托。物流配送量見(jiàn)表6。

表4 標(biāo)準(zhǔn)箱型尺寸

表5 風(fēng)扇典型產(chǎn)品的物料歸屬箱型表

表6 物流配送量

標(biāo)準(zhǔn)化后的容器作為物流改善的基礎(chǔ)，較方便地與智能化的物流配送平臺(tái)對(duì)接。由AGV小車(chē)實(shí)現(xiàn)的智能化物流配送，生產(chǎn)線均成南北向布置，在生產(chǎn)線前端設(shè)置物流超市區(qū)。由物流人員物料整理后放置在物料架上并推送至物料區(qū)的發(fā)車(chē)點(diǎn)，按下AGV小車(chē)呼叫按鈕。AGV帶走料車(chē)，按照既定的軌道發(fā)往生產(chǎn)線邊，同時(shí)帶回空料架，等待下一次取料呼叫。具體流程如圖2所示，圖3是AGV小車(chē)頂升空料架返回示意圖。

4 智能物流配送效果反饋

實(shí)施容器標(biāo)準(zhǔn)化后的智能物流配送與改善前的物料配送系統(tǒng)有較大的變化。首先是物流人員的工作流程得到優(yōu)化。改善前物流人員的主要工作分為：倉(cāng)庫(kù)備料，物料配送，空箱回收。改善后的物流工作集中在倉(cāng)庫(kù)備料環(huán)節(jié)，剩余的工作采用智能物流配送實(shí)現(xiàn)，物流人員工作流程對(duì)比如圖5、圖6所示。

圖2 AGV配送流程

圖3 AGV小車(chē)頂升空料架示意圖

圖4 改善前物流配送流程

物流人員工作流程得以簡(jiǎn)化同時(shí)物流配送效率也得到提升。兩小時(shí)物流配送效率對(duì)比如圖6，配送效率提升28.6%。

圖5 改善后的物流配送流程

圖6 物流配送效率對(duì)比

其次，通過(guò)規(guī)劃采用兩小時(shí)的物料配送原則，以標(biāo)準(zhǔn)化的容器對(duì)物料實(shí)施分裝，使線邊庫(kù)存也得到有效控制。按照風(fēng)扇、冷風(fēng)扇各8條線計(jì)算，改善前線邊物料面積約1 644m2，改善后物料占地面積1 075.2m2。在空箱回收方面，通過(guò)空箱之間相互嵌套，回收效率大幅提升，容器可嵌套率達(dá)8:1，即8個(gè)嵌套的容器占用單個(gè)封閉容器的空間，加快了車(chē)間內(nèi)部物流器具的周轉(zhuǎn)效率。

5 總結(jié)

以標(biāo)準(zhǔn)化容器為車(chē)間物流智能化配送提供了基礎(chǔ)。本文提供了物料容器標(biāo)準(zhǔn)化的方法，結(jié)合具體的物料尺寸，實(shí)現(xiàn)物料分類(lèi)，將尺寸接近的物料歸類(lèi)，使得同類(lèi)物料放置在同一標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)，不同類(lèi)別的物料放置在級(jí)進(jìn)系列尺寸的容器中，最大限度利用容器空間，提高了容器的周轉(zhuǎn)效率。標(biāo)準(zhǔn)化的容器配合智能AGV配送構(gòu)建的智能化物流配送系統(tǒng)，提升了物流配送效率，減少了車(chē)間線邊物料的占用面積，在容器使用方面加快了容器的周轉(zhuǎn)，節(jié)約了企業(yè)的使用成本。

[參考文獻(xiàn)]

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