汽車整車物流裝車場道位優(yōu)化

賀 方，李汶陽，李 洋

(東北林業(yè)大學工程技術學院，哈爾濱 150040)

隨著汽車物流公司業(yè)務量的劇增，裝車道位的使用越來越緊張，道位資源逐漸成為其發(fā)展的瓶頸。在土地資源有限的條件下，合理安排裝車流程，建立高效模式，使裝車場信息化覆蓋，是道位利用優(yōu)化戰(zhàn)略的關鍵。周敏等應用JIT看板技術對汽車零部件供應物流運作模式進行研究，建立全面的零部件供應模式體系，對不同的零部件類別進行不同的物流運作管理與控制［1］。徐彬提出了基于RFID的整車物流管理流程優(yōu)化方案，主要工作流程收貨、入庫、出庫、盤庫、運輸進行了流程再造［2］。吳承軍等人通過UG的轎運車建模，實現(xiàn)裝車過程仿真［3］，但在裝車場商品車裝車環(huán)節(jié)上流程優(yōu)化的研究缺少，本文在建立裝車順序模型的同時，采用看板技術及RFID射頻識別技術作為輔助，來實現(xiàn)道位裝車優(yōu)化，提高道位利用率，使裝車流程更透明、更高效。

1 道位安排優(yōu)化

1.1 矩陣裝車模型構建

目前每輛轎運車的裝載量一般為8～12輛商品車，每輛商品車的裝車時間為8～10 min。設轎運車裝載量都為12輛，配設12個道位，構建矩陣裝車模型，其中Xi，j表示第i列商品車到第j道位裝車。為平衡前后兩次一豎列車中各車走位時間及距離，減少時間差影響，設置I批次與I+1批次(I=1，3，5，…，11)商品車裝車位序列，見表1和表2。

表1 第I批次12輛商品車裝車位置 (I=1，3，5…，11)Tab.1 Loading position of the Ith batch 12 commodity cars(I=1，3，5，…，11)

表2 第I+1批次12輛商品車裝車位置 (I=1，3，5…，11)Tab.2 Loading position of the(I+1)th batch 12 commodity cars(I=1，3，5，…，11)

若某道位轎運車裝載量不是12輛，以I+1批次第4 道位裝載量 8 輛為例，表 2 中X9，4、X10，4、X11，4和X12，4處則可不放置商品車，其余情況可類推。

2.2 模型基本運作模式

從左向右以列為單位，按表1和表2中j值所示，向不同道位進行裝車，圖1以I批次第1列與第6列為例分別演示裝車路線。

圖1中，箭頭表示商品車由當前所處位置移動到箭頭所指道位進行裝車，以第1列為例，X1，12先移動，然后X1，11…X1，1排隊依次移動到指定裝車道位。假設裝車時間超過規(guī)定時間h時，第一列商品車只有80%裝載完畢，則啟動第二列。以此類推直到第12列全部裝載完畢，則此批裝載任務完成。針對該種情況，以第5列和第6列為例，處理方式如圖2所示。

圖2 超出規(guī)定裝車時間的應對模式Fig.2 Coping mode beyond the prescribed loading time

當X6，12之前的 5 輛商品車移動后，X6，12所在的商品車需移動到X5，12所處的位置，因為X5，12的商品車正在第12道位裝車，并且只有X6，12所處的商品車移動，X6，12之后的6輛商品車才能繼續(xù)移動到指定道位。保證其他道位裝車順利進行，當X5，12的商品車在第12道位裝載完畢后，再將此車移動到第12道位進行裝車。

2.3 模型預調度模式

當?shù)贗批次前6列商品車全部裝載完畢后，即開始向車庫調度第I+1批次商品車，從第一列開始補充，那么當補充到第6列時，第I批次的商品車基本全部裝載完畢，當?shù)贗+1批次的轎運車來時，即可立即開始裝車任務，從第1列開始裝車。同時第7列還在繼續(xù)向裝車區(qū)補充商品車。此模式使得調度商品車時間和裝車時間重合，同時還可保證任務的無縫銜接，一定程度上提高了效率。

2.4 模型適用條件

設裝車總時間y=m+n+z。其中:m表示將12輛商品車裝載到一輛轎運車上所需時間 (不包括商品車在裝車區(qū)的移動時間);n表示每一列商品車在裝車區(qū)移動所需的平均時間;z表示下一批次商品車調度到裝車區(qū)所需時間。

設優(yōu)化前模式:y1=m1+n1+z1;優(yōu)化后模式:y2=m2+n2+z2。其中因為工作人員、工序相同，所以m1=m2;因第I批次裝車時間和第I+1批次調度商品車時間重合，所以z2=0，相當于節(jié)約了調度補車部分時間。因此當Y=y1－y2＞0，則模型適用。

2.4 輔助信息化設施

2.4.1 看板模式

所謂的看板又稱之為傳票卡，是生產現(xiàn)場管理傳遞信息的工具，它可以是一種卡片，也可以是一種信號，一種告示牌。看板實際上是在需要的時間，按需要的數(shù)量對所需要的物品發(fā)出生產運作指令的一種信息媒介體［4］。

在此方案中，看板技術主要運用于裝車作業(yè)中傳遞作業(yè)指令與進程信息，從而保證現(xiàn)場操作的標準有序進行。通過看板傳遞信息，可以確定商品車的裝轎運車的調度問題，在一定程度上可以節(jié)約時間。

每一個道位分別設置一個看板，看板所顯示的信息分為兩部分，即:商品車信息和轎運車信息。轎運車信息包括:工作人員1編號、車牌號、最大裝載量、需裝載量、道位序號、可否裝車 (紅色代表是;綠色代表否);商品車信息包括:工作人員2編號、商品車型號、各商品車應到第j道位裝車。裝車現(xiàn)場設置總看板，協(xié)助工作人員調度，顯示內容如圖3所示。

圖3 總看板顯示內容Fig.3 The contents of the general Kanban

看板模式的應用有如下優(yōu)勢:①提高了裝車效率;②通過看板和信息平臺，保證了信息的透明化，可使得管理者更好的控制現(xiàn)場;③現(xiàn)場工作人員更清晰各自的任務，通過看板可知道當前所需做的事情如將某位置的商品車調到某到位，在看板上都有詳細的顯示;④保持原來優(yōu)點，仍然利用備用道位，保證了緊急訂單的及時處理，而且每一批次來12輛轎運車，可以防止倉庫入口處擁堵;⑤權責更加明確，每次裝車任務都有大量的信息記錄，可以作為考核績效的憑證。

2.4.2 RFID技術

無線射頻識別 (Radio Frequency Identification，RFID)技術，又稱電子標簽 (E－Tag)，是一種利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息的技術［5－6］。射頻識別工作原理:RFID系統(tǒng)工作時，先由閱讀器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當RFID標簽進入閱讀器的工作場時，其天線產生感應電流，從而使RFID標簽獲得能量被激活并向閱讀器發(fā)送自身的編碼等信息。

在此方案中，通過射頻識別技術可以采集商品車的信息，進而通過提示的標碼信息確認相應的商品車信息是否正確，而且通過信息的綜合可以規(guī)劃現(xiàn)場調度，進行待裝商品車的補車，實現(xiàn)現(xiàn)場信息的反饋。

(1)信息掃描采集。商品車在出庫時貼標，利用RFID和看板管理模式對現(xiàn)場信息進行回饋，具體方式如下:第I批調度任務，當轎運車到達指定道位，工作人員1對其進行掃碼，此時轎運車的基本信息就顯示在看板上，如車牌號、最大裝載量和需裝載量。當裝車任務準備就緒時，工作人員1啟動按鈕，此時看板顯示此道位可以裝車，于是裝車任務開始。每裝完一輛商品車，工作人員1按結束按鈕。此時看板信息需裝載量“－1”，同時顯示此道位可以調度下一輛商品車來進行裝載。

每調度到某一列商品車要裝車時，由工作人員2對其進行掃碼，此時商品車的信息就顯示在對應看板上，如總看板上顯示X1，12應到第12道位裝車和商品車型號，用來提示商品車應到第12道位裝車。同時此商品車的信息還會顯示在第12道位的看板上，以方便工作人員1確認前來的商品車與轎運車所需商品車是否對應。總體的裝車信息也可匯總上傳至企業(yè)物流信息平臺的資源信息采集，確認業(yè)務訂單的完成。

(2)補車及預調度模式。總看板與每個道位看板的需裝載量同時更新，當∑Gi需裝載輛到達70輛時，看板顯示可以開始補車。即第I+1任務的商品車啟動，開始向裝車區(qū)補車。補車以列為單位。總看板上會顯示正在調度的第P列和要調度的第P+1列的商品車應移動到裝車區(qū)的哪個位置。如第P列商品車對應第j道位。當?shù)赑列補車完成后，工作人員3按下按鈕。總看板即顯示可以啟動第P+1列商品車進行補車。此時總看板顯示正在調度的第P+1列和要調度的第P+2列的商品車應移動到裝車區(qū)的哪個位置，依次類推。

3 安吉物流裝車場道位優(yōu)化實證分析

安吉物流華東某倉儲公司現(xiàn)有60個倉庫裝車道位用于商品車發(fā)運，每個裝車道位可供一輛轎運車發(fā)運商品車，調度安排發(fā)運的轎運車裝載量為8～12輛商品車不等。裝載中盡量希望滿載，否則容易造成資源的浪費，同時裝載時間必須在3 h完成，否則影響后續(xù)轎車的裝載。60個道位分為45個正常運作道位和15個臨時備用道位。正常運作道位每小時安排15個道位的調度指令，可供15輛不同轎運車裝運商品車。每個道位理論占用時間為3 h，每3 h作為一個循環(huán)，每3h會用到45個道位，剩余15個作為臨時備用道，供那些不能在3 h內裝車出庫的后續(xù)有調度指令的轎運車所用。表3為道位調度安排時間表。

表3 道位調度安排時間Tab.3 Path scheduling time

如果每個道位轎運車的裝載量都為12輛車，那么每小時的裝載商品車總量則為15×12=180輛。每天裝載從8∶00開始，到晚上22∶00，共15個批次，一天裝載總量最大值則為180×15=2 700輛商品車。

3.1 利用矩陣裝車模型的優(yōu)化過程

將方案中60個道位調整為48個正常運作道位和12個臨時備用道位，道位分配時間表修改為表4。

表4 道位分配時間調整Tab.4 Time adjustment for path allocation

(1)最大裝載量。運行矩陣裝車模型，道位安排優(yōu)化模式最大裝載量可達12×12×22=3 168輛。最大裝載量提高了 (3 168－2 700)/2 700=17%。

(2)備用車道的利用。備用車道除了在某批次商品車在規(guī)定時間內很大部分沒裝完情況下啟用外，還通過看板提示接受拼裝車及個別轎運車緊急裝車任務，利用信息化技術緩解備用車道利用率低下問題。

3.2 模型求解的幾種情況

設裝車區(qū)每個商品車所占位置為一個單元，則原模式每一列商品車在裝車區(qū)共移動了792個單位，此模型模式共移動1 298個單位。則n1∶n2=792∶1 298。根據(jù)矩陣模型適用條件，要求Y=y1－y2=z1－506n1/792＞0。其中，n1=180－m1－z1(原模式要求保證3 h內裝完)，即要求z1＞506(180－m1)/1 298。

一般情況下裝1輛商品車所需時間為8～10 min，因此分為3種情況討論:①m1=8×12=96 min，則結果為z1＞33 min;②m1=9×12=108 min，則結果為z1＞28 min;③m1=10×12=120 min，則結果為z1＞24 min。由于矩陣裝車模式限制每批轎運車停留時間為160 min。則設n'1為每輛商品車在裝車區(qū)的平均移動時間，n1=n′1×12為保證此模式更節(jié)約時間，則按以下3種情況運行。

(1)m1=96 min時，m1+n1×1 298/792＜160，m1+n1＜180 －33，得n′1＜3.25 min。所以當每輛商品車在裝車區(qū)平均移動時間小于3 min且裝載一輛商品車所需平均時間為8 min時適用此模式;

(2)m1=108 min時，m1+n1×1 298/792＜160，m1+n1＜180 －28，得n′1＜2.67 min。所以當每輛商品車在裝車區(qū)平均移動時間小于2.5 min且裝載一輛商品車所需平均時間為9 min時適用此模式;

(3)m1=120 min時，m1+n1×1 298/792＜160，m1+n1＜180 －24，得n′1＜2.03 min。所以當每輛商品車在裝車區(qū)平均移動時間小于2 min且裝載一輛商品車所需平均時間為10 min時適用此模式。

4 結論

本文構建了矩陣裝車模型，提出了基于看板模式的道位裝車優(yōu)化方案，采用RFID技術同時，用看板顯示現(xiàn)場信息，實現(xiàn)信息回饋，使流程更科學透明化。且可使用預調度模式，補車環(huán)節(jié)上節(jié)省了時間，提升了裝車效率。解決了安吉公司裝車場道位利用優(yōu)化、預調度應用等問題，說明此方案有較強的實用性。

【參 考 文 獻】

［1］周 敏．基于JIT汽車零部件供應物流運作模式研究［D］．大連:大連海事大學，2011．

［2］徐 彬．基于RFID的整車物流業(yè)務流程優(yōu)化與實現(xiàn)技術研究［D］．合肥:合肥工業(yè)大學，2009．

［3］吳承軍，趙新明，宋 健．基于UG的轎運車建模與裝車過程仿真［J］．計算機仿真，2006，23(12):260 －263．

［4］陳榮秋，周水銀．生產運作管理的理論與實踐［M］．北京:中國人民大學出版社，2002．

［5］張欽軍．電子標簽在自動化生產線中的應用設計［J］．微計算機信息，2007，23(11):232 －234．

［6］任志宇，任沛然．物聯(lián)網與 EPC/RFID技術［J］．森林工程，2006，22(1):67 －69．