基于智能制造的生产车间物流配送优化研究
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发布者：司毅 王志华 郭宝军
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时间：2021年12月21日 10:07
（中车四方车辆有限公司，266000）
摘 要：一直以来，智能制造是我国重要发展战略，生产车间物流配送的优化是其中的关键环节，科学掌握车间布局，了解产品工艺路线，优化物料在车间内的配送模式，有利于节约配送时间，完善配送流程。结合当前生产车间的物流配送现状，提出智能制造生产理念，实现物料配送全过程的路线优化设计。
关键词：智能制造；生产车间；物流配送
引言：
企业在生产过程中会面临多种类与型号的物料配送工作，工作人员无法在短时间内对存储与配送问题分类管理，作为仓储与生产之间的联系纽带，物料配送服务会直接对产品生产制造效率产生重要影响。
因此，有必要基于智能制造思想确立生产物流系统，发挥系统的优势作用保证物料准时配送，实现企业高效率产品生产。
1.生产车间物流配送现状
生产制造企业包含产品研发、生产以及销售等全环节，在物流配送方面主要体现如下：
（1）以企业制造的智能电表产品为例，产品主要包含结构件、电子料以及相关零部件，结构件中又包含电表外壳和显示面板几部分，电子料中拥有芯片、电阻和电池几部分内容，了解产品生产所需的物料清单，得知产品需要超过 60 种原材料装配完成，且多数材料型号不同，生产工序 500 件零件。企业采取订单驱动生产制造模式，按照零件组合情况生产相应型号的产品，或根据用户需求调整产品功能。
（2）产品配送模式上。直接配送就是在规律化时间间隔下将所需的物料从配送中心直接运输到指定工位。这种运输模式下，车辆受到配送任务后开始装在物料，随后车辆再返回配送中心。直接配送可以只向一个工位提供服务，防止配送时出现缺料问题，所用到的物料数量较小，但是单独车辆配送容易增加配送成本，不适合大批量配送。
循环配送模式下，车辆从统一配送中心出发，车辆内装载的物料不同，需同时完成不同工位的配送任务，最后才能回到配送中心，这样的配送方式下，工位不同，提出的配送需求也会不一样，要求车辆必须在时间限制内完成所有零件配送，且物料总量不能超过车辆载重[1] 。
2.智能制造生产车间物流配送优化设计
2.1 物料配送流程的优化
基于智能制造理念的物流系统自上到下包含三个层次，即资源计划、智能制造执行以及物流作业层。在物流配送流程中，系统决定采用“多级配送”设计方式，完成不同物料的供应，比如一级配送就是将物料从待检区配送到物流中心，二级配送就是将物料运输到车间线边仓，等待下一步传送，三级配送就是将物料准确的 运输到指定工位上。按照物流的大致流向情况，生产车间内物料配送流程主要包含以下几个步骤：
（1）收货，用卡车将带有标签的物料传送到收货位置，工作人员根据清单收货，再用 PDA 扫描 ASN 条码，录入供应商、送货地点与数量等信息，扫码后证明完成收货步骤。
（2）验收入库，收货完成的货物会按照类别划分为待检与免检货物，对待检货物按照收货明细生成具体检验任务，工作人员按检验标准执行任务，并在 WMS 系统内确定检验结果，及时找出不合格的产品。
合格和免检产品应用 PDA 扫描设备完成扫码入库，并在系统指引下来到制定货位，完成入库。
（3）按单拣货，系统下载 ERP 清单后，以此作为拣货需求，对单号、物料编码、拣货时间、交付对象予以明确，确保物料在规定时间内完成拣货并出库。
（4）物料配送，这是仓储与生产的衔接环节，系统按照生产计划和工位位置确定物料配送路径，再由 AGV 输送车实现对不同物料的智能化配送[2] 。
2.2 基于时间窗约束的物料配送路径优化
在智能生产物流系统内加入时间窗约束体系，从物流配送环节开始进行 AGV 调度管理，在明确工位位置与需求量的时候，确定车辆装载量，合理规划配送车辆与运输路径，向时间窗限制下的工位完成物料配送服务，这样的物料配送服务能够使配送路程最短。要求车辆载重量超过运输路径上各个工位配送量的总和，只有这样才能保证所有物料都能运输到固定工位上，车辆在行驶过程中的最大里程需要超过每条运输路径的总里程，避免车辆在运输时出现断电或者故障问题。
工位需求量需要低于车辆的容量，并必须保证可以同时满足所有工位需求。物流配送时减少了人工参与过程，避免了技术操作上的失误，发挥车辆中控系统的作用，协调不同轨道运输轨迹与小车工作流程，并在特定算法下完成物流配送路径的优化设计。
2.3 智能化轨道小车物流传输系统的应用实践
以常规轨道小车物流传输系统为前提条件，应用计算机控制模式，通过智能化轨道载物小车完成物品特定轨道的自动化传输，该系统能够提高物体搬送效率。小车能量来源是电能，支持不间断工作，且小车承载性能很高，可以对 2t 以内的货物一次性托运。系统包含气动式管道运输系统和轨道式小车运输系统两部分，前者是物流配送前的运输方式，工作方法类似于升降电梯，在特定管道内安装储物空间并达到物体运输效果。轨道式小车运输系统是对气动式运输方式的升级，支持物体水平运输，轨道造价成本略高，对轨道铺设提出较高的要求。
智能化轨道小车物流传输系统的应用优势如下：（1）系统功能强大，可运输体积和重量较大的物体，支持多个小车同时运输。（2）可随时运输，不受时间与空间限制，只要为系统通电，运输各环节都能保持工作状态。（3）小车在质量与硬度方面质量较高，运输性能良好，故障率较低，系统故障时可直接找出故障部位。（4）由于车间地势平缓，小车运输时可以避开物体碰撞，运行成本较低，小车采购后可维持长时间连续工作，降低人力成本，彰显系统智能化特色。
总结：
总而言之，智能制造时代背景下，智慧物流已经被广泛应用于各个行业和领域，生产制造类企业在大批量生产过程中需要做好物料的配送与运输，全程需自动化运行，提高物料运输效率。在优化配送流程的同时，对收获、验收入库、按单拣货、物料配送等环节加强管理，使用现代化装置完成物料自动扫描与登记，基于时间窗约束优化配送路径，避免人工参与配送造成的失误，发挥智能轨道小车的应用作用，实现物料的同时运输。
参考文献：
[1]姚创柳，赖超萍.基于精益生产的 SPS 物流配送应用研究[J].装备制造技术，2020(09)：188-190+197.
[2]董家琛，周清.基于可视化看板的车间物流管理系统设计与实现[J].
造船技术，2020(02)：77-82+92.
