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专题目录
上汽通用：打造汽车物流全局数字化自动化融合仓储运作新模式（金汇龙 邵骏 陈欢 罗诚 邹哲 何知杰）
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上汽通用：打造汽车物流全局数字化自动化融合仓储运作新模式
上汽通用通过融合数据采集、智能库位、物联网、自动化装备等新技术，通过智能算法、大数据模型等数字化手段实现运作效率的深层次提升，创领打造汽车物流全局数字化自动化融合仓储运作新模式。
作者：金汇龙 邵骏 陈欢 罗诚 邹哲 何知杰
上汽通用汽车有限公司生产控制与物流部
实践背景
在“工业4.0”及智能制造大发展的背景下，现有制造业格局正发生着巨大变革，传统汽车物流行业也面临着诸多挑战，如运营成本逐年递增，对仓储物流造成巨大冲击，仓库物料接收、入库、存储、拣选、配送等各环节运作信息滞后不透明，传统的物料拉动管理模式已无法完全满足现场运作需求，人员、设备同时存在瓶颈和浪费，造成仓储物流运作效率提升空间有限，压力凸显。同时，随着物流行业不断发展和智能化转型深入推进，仓储物流环节也亟待进行数字化、自动化转型。
为积极响应国家智能制造战略，承接上汽集团“新四化”和上汽通用汽车公司的智能制造战略规划，上汽通用汽车生产控制与物流部通过全方面梳理自身业务，深挖低效环节与流程，突破传统操作和管理方式的桎梏，从而引领技术创新和模式变革，实现物流全局信息化、智能化、高效化的管理，使仓储运营效率和服务水平得到有效提升。
主要做法
上汽通用在物流全局数字化自动化融合仓储管理方面的实践，成功打破了低效分散的汽车物流传统运作模式，实现从供应链到仓储、配送的全流程智能化管理。其主要做法包括：
1.透明可视的零部件接收环节
随着上汽通用汽车产销规模快速增长，供应链规模也随之扩大，目前国内外一级零件供应商已增至千余家，下级零件供应商更是以几何级数增长。大规模发展的同时，也带来一系列问题，如复杂的供应链结构和上下游信息不透明，使得仓储接收环节运行效率较低，而在面对突发问题时需要耗费大量人力和时间进行排查和应对。因此，上汽通用汽车通过前端绑定系统打通供应链各环节的信息壁垒，利用数字化对接零部件供应商；同时结合物联感知技术，实现数据自动采集、传输、监控，最终实现仓储接收环节的全链透明及自动化。
（1）前端绑定系统
上汽通用汽车是国内在入厂物流环节最早采用循环取货（Milk-run）模式的汽车制造商之一。当前业务模式下，“供应商－承运商－仓库”之间信息的交互时效性较差，极大阻碍了供应链体系的精益管理。
为解决物流运作各环节信息交互存在的问题，上汽通用通过推进零部件供应商及物流服务商应用移动智能终端技术，在终端上进行零部件以及料箱料架的交接，取消传统的纸质单据，实现“供应商－司机－仓库－空箱管理商”全程无纸化交接；同时将“订单－车辆－料箱－零件”信息进行前端绑定，在入厂物流智能集成平台中实现全过程零件级实时监控。如图1。
图1 前端绑定项目系统架构
①入厂运作环节
取货电子化交接使入厂物流智能集成平台得以第一时间获取“订单－车辆－料箱－零件”的绑定信息，实现供应链全过程零件级实时监控，大幅提升了零部件入厂运输的响应速度，保障入厂供应链的平稳有序。因此，入厂物流智能集成平台得以打通“生产－运输－仓储”三大环节，全面贯通上汽通用、承运商及零部件供应商端运作数据，推进数据在物流数据运营管理平台上实时共享，实现上线有业务运作与信息数据的高效协同，也为物流全局优化建立数据基础。如图2。
图2 物流数据运营管理
电子化交接在入厂运输路线规划层面也发挥出巨大作用。以数学模型和智能算法为核心构建的入厂运输路线模板优化模块，通过将系统生成的路线模板与电子交接输出的运作数据进行对比，发掘潜在优化点，不断迭代优化，进一步强化路线模板与生产需求和承运商运作的匹配度，极大提升了路线模板的可操作性，为入厂运输路线规划的进一步优化提供更多可能性。
②仓库运作环节
a.车辆调度
通过IIIP系统、前端绑定APP、门禁系统间数据信息对接，综合考虑多库、多道口、多泊位、取空箱、自运、短驳、集卡等多业务场景，架构能够覆盖多种运输模式下的车辆排队需求，并独立配置不同库区所需的系统设置及排队优先规则的车辆排队系统。多库车辆排队实现了车辆从入库到出库运作数据的透明，跟踪库内等待时间、规划单圈运作时间，实现车辆入库资格核准，规范库内车辆运作，有效管控安全风险。同时，入库采用预见式自动排队，无需到达后停车人工操作，库内采用拉动式自动排队，避免库内拥堵，高效使用泊位资源及人力资源。如图3。
图3 基于电子化交接入厂车辆调度系统逻辑
b.整单一键接收
由于在Milk-run运输模式中，一辆卡车每个轮次需提取多家供应商零部件，单家供应商又有多张订单，因此司机与仓库交货时会携带大量纸质单据，单据校验工作较为繁琐且容易出错，消耗大量运作资源。
通过前端绑定，实现司机与供应商交接信息提前传递到收货系统中，司机到达卸货道口后向接收人员出示携带的大SN二维码；卸货人员扫描二维码后系统自动匹配该SN对应的订单及零件数量，逐箱扫描零部件后完成收货，同时将收货信息反馈供应商及承运商系统。实现“供应商－司机－仓库－空箱管理商”全程无纸化交接，实现全供应链的效率提升及多方共赢。如图4。
图4 基于电子化单据收货流程
③包装器具精益化管理
对空箱端实施电子化交接，消除了空箱流转全业务链的数据盲区，实现针对包装器具流转节点库存的精准管控，以确保能够以最低成本为生产物流提供高效、快速响应的包装器具供应保障。同时，基于未来上汽通用物流关系网点及路径分析算法架构与应用，以电子交接空箱端应用终端为抓手的数据采集技术，也会促进空箱业务模式及供应链过程向智能预测与规划方向不断迭代升级。
（2）物联感知技术
基于窄带物联网（Lora）技术传输距离远、硬件功耗低、终端接入量大、综合成本较优的特点，上汽通用引入适用于特定物流业务模式的物联自组网技术，即通过在包装器具上安装物联终端，实现数据自动采集。如图5。
图5 物联网运作模式
基于数据中台建设理念，物联智能平台与企业ERP及各业务应用系统互联互通，实现供应链全管道包装器具及零件的全过程数据采集及监控，不断提升管理能级，助力供应链运作质量提升。如图6。
图6 硬件技术架构
利用物联感知技术，可实现以下内容：
①智能化账务交接、追溯：物联网系统与前端绑定系统对接后，可在卡车发运及道口零件接收时，第一时间对实物与运单数据进行校验，实现差异及时发现、及时预警、及时处理，将缺料、错料风险“扼杀在摇篮之中”。如图7。
图7 接收业务流程
②全管道库存可视化：物联终端在包装器具及各运作节点的全覆盖，实现了各库存点的包装器具及零件库存的“一键”精准查询，极大提升了盘点业务的执行效率及准确性，为物料及包装器具的精准快速分配奠定基础。如图8。
图8 盘点业务流程
③包装器具/零件状态跟踪：零件及包装器具物理位置的实时定位采集，结合后台系统的大数据分析，实现零件及包装器具异常状态的实时报警推送，业务方及时发现、及时处理，确保零件及包装器具的良性周转循环，物尽其用。如图9。
图9 包装器具管理业务流程
④四地周转包装器具及零件状态跟踪：针对四地周转零件运作节点多、周期长、管理困难的业务现状，物联感知硬件优势尽显，不但能够实时定位周转包装器具的周转位置，还能通过大数据分析采集不断优化理论数据。如图10。
图10 江海运零件运输业务流程
⑤零件运输状态质量跟踪：通过智能传感器采集零件温湿度、震动等状态信息，辅助各运作功能块及时发现潜在的质量风险，为零件运输安全保驾护航。如图11。
图11 质量追踪
2.自动精准的零部件入库环节
随着上汽通用新能源及传统车型的不断增加，往往会导致对应厂内仓库储存面积需求变化以及资源不足，需要通过厂内零件搬迁至外库，同步结合高效的自动化设备来满足新车型零件入库的需求。
（1）仓储外迁系统
上汽通用结合物流规划业务需求，在业内首次尝试涵盖仓储布局规划、库位规划、效率评估及联动应用的物流规划全过程数字化推进；通过仓储部局成本精算系统功能应用，实现复杂业务场景下，物流运作成本的快速、精准测算，规划方案的多维度对标及高效评审，进一步提升物流规划的精度及效率。
①业务模型介绍
上汽通用的制造零部件交货大致分两种模式：一是从零部件供应商直接取货（循环取货或自运）交货工厂；二是从零部件供应商取货并在外库收发，经过外库整合分拣再按需拉动配送厂内。
物流运作综合成本由仓储运作成本、短驳运输成本及仓库租赁成本等构成，其中触发成本的计算因子主要为零部件流量及仓储面积，计算覆盖大件、小件、排序件及相应功能区域，其流量、面积计算公式也各有差异。如图12。
图12 物流仓储布局规划业务模型
当前人工测算基于经验，往往局限于零件类型优先级布局决策，忽略了零件级差异及其他各种复杂影响因素，如入厂运输路线对应的零件组合关系、排序响应时间等。同时，测算需要的生产数据、物料主数据及各类成本效率参数，也依赖人工信息收集及经验评估。
②系统约束逻辑
仓储布局模型约束涉及7大类，数十种系统外迁清单决策约束，结合场景拓展，可进一步完善优化模型约束。
此类系统约束与测算案例强关联，前期通过用户人工标注并维护，后续通过同类案例的索引及复制，实现相应参数的推荐引用，减少参数维护工作量。
除此以外，零件主数据、生产主数据以及包装主数据等通过系统对接，实现此类数据量大、变化频繁的参数的自动抓取和调用，避免物流数据的交叉维护及手工处理过程中可能存在的遗漏或录入错误，提高数据维护的完整率和准确率。
规划数据库同样包含物流运作费率、效率指标等相关运算参数，此类参数数据量大，但维护频次低，通过模块化的参数模板功能开发，可实现参数的批量维护及上传，减少规划测算数据准备工作量。
上汽通用联动仓储布局成本精算及智能库位规划系统，针对厂内外零件分布及库位规划合理性，结合当前人工规划与系统决策方案的对比分析，对系统功能完成验证并推广应用。
通过仓储布局模型搭建及系统开发，可快速响应生产波动，综合全局约束，实现仓储布局成本的快速、精准测算，规划方案的多维度成本对标及高效评估，高效决策精益仓储布局方案；同时，输出结果中包括每个零件的多维度成本项，帮助业务实现物流运作模式数字化，形成管理闭环，提升规划效率及管理能级。
（2）无人叉车的应用
叉车作为特种设备，对于操作人员有较高的技术及专业水平要求，同时上汽通用为使料箱在运输过程中装载率最大化，对其所使用料箱的叉孔高度要求为60mm，远远小于物流行业中100mm叉孔的要求。这也对实现全面自动化提出更高技术要求。为此，上汽通用物流部积极拉动供应商，整合当前物流行业中最先进的技术进行无人叉车的技术攻关：
①在无人叉车上安装自研的双目视觉系统，通过视差计算和视觉融合来实现物体的立体感知，从而精准识别出料箱距离叉车本体X、Y、Z三个方向上的坐标差，精度可达±1mm，从而避免外部环境沉降、料架变形等外部因素对料箱叉孔位置坐标的干扰。
②基于AI智能学习模型，通过对模型中投喂大量的料架叉孔数据，进行算法模型训练，使无人叉车可根据料架种类自动调节叉齿距离，从而实现对不同种类料架的兼容。
③无人叉车本体的定制化改造，通过在叉车本体上安装高精度传感器及更换控制精度更高的电磁阀等元器件，从而使无人叉车在运行过程中的停止及运行精度达到±5mm，最终实现无人叉车对于60mm叉孔料架的接收及搬运任务。如图13。
图13 无人叉车
3.灵活韧性的零部件仓储环节
库位的布局合理性及规划水平，会对生产运作的质量、效率和成本产生重大影响。在传统模式下，基于人工经验和手工测算的库位规划方式需要耗费大量人力和时间成本，无法高效应对生产波动，快速给出合理的库位布局方案。同时受限于人力的上限，也很难突破复杂多变的制约因素，从而提高仓储整体运作效率。
上汽通用通过搭建成本模型，创新引入智能算法引擎，开发仓储库位智能规划系统；同步配合高效的车身线束智能物流运作中心及智能货柜，持续提高现场运作效率及面积利用率。
（1）仓储库位智能规划系统
仓储库位智能规划系统正式上线后，上汽通用生产控制与物流部借助数字化系统提升现场库位布局规划与对标分析能力，精准定位库位布局优化方向，并从面积利用率、人员运作效率等方面进一步提升现场运作精益水平；同步建立覆盖目标制定，预算审核，过程跟踪等环节的全过程管理及跟踪机制，形成有效闭环，为管理决策和成本优化提供有力支撑。如图14。
图14 系统规划流程图
仓储库位智能规划系统用户常用功能，可归纳为三个使用场景：
场景一：所有高位货架及落地库位布局不变的前提下，规划其中零件级库位；该场景更多适用于日常小幅度由存储货量变化或个别存储品种变化引起的库位调整。
场景二：所有高位货架布局不变，落地库位及其通道布局可变的前提下，进行场地布局调整规划及零件级库位规划；该场景更多适用于较多存储零件发生变化时的中等幅度库位调整。
场景三：所有高位货架及落地库位布局均不固定的前提下，进行整体布局规划及零件级规划；该场景相当于从无到有地进行整体仓储区域规划，更加适用于新仓库的全新规划场景。如图15。
图15 系统规划优化效果图
系统II期在I期的基础上进行大范围推广的适应性开发，同时将规划区域从大体积零件存储库位延伸至各个关键功能区，如SPS随车配载线、小体积零件存储库位、零件排序操作区域、空箱存储区域等。如图16。
图16 系统实现功能拓展图
（2）车身线束智能物流运作中心及智能货柜
车身线束智能物流运作中心是上汽通用物流首次在总装车间内利用小件高速堆垛机及AGC设备的一次集成应用；通过高速堆垛机使现场垂直空间得到最大化利用，并可实现每小时100+箱的出入库；同时在补料及上线环境中通过使用AGC设备，实现物料在车间内的自动运输，最终形成“补料－仓储－拣选－上线”全物流业务环境的无人化运作模式。如图17。
图17车身线束智能物流运作中心
在人工工时占比高、运作面积占用大的SPS场景，引入智能拣选舱的垂直回转式仓储技术，相较原有占地面积可节省约75%，同时因货物实时通过链条和料斗直接传送至操作员工，不仅节省了操作员工走动距离，也实现了“货到人”。拣选舱的引入，实现60+零件的仓储，并可实现每小时50+的零件出库任务，进一步突破自动化新技术的应用场景。如图18。
图18智能货柜
4.柔性敏捷的零部件拣选环节
上汽通用汽车车型配置多，颜色、尺寸、SKU多，并且不同车型具有明显差异性。因零部件种类繁多，往往需要增加大量拣选人员对零件进行配载或者排序，但拣选效率难尽人意，人机工程差且人工拣选准确率也无法100%保证。
为此，上汽通用在拣选场景首次引入复合移动机器人，摆脱硬件束缚，具有灵活路径、自主调度的优势，可以在不同布局的料架间运行，配合3D投影相机技术和柔性抓手技术，可高精度捕捉零件特征点，实现不同种类物料的柔性拣选，改善人机工程并充分提高拣选质量；同时采用快换装置，在3秒内实现零件抓手和包装抓手的切换，提高设备对包装的处理能力，在拣选零错误的基础上进一步丰富机器人的功能性，增加集成度。此外，设备采用诸多先进的智能传感器，以提高感知能力和设备的本质安全。在复合移动机器人中采用毫米级感知精度的激光雷达，确保机器人移动范围内的安全。
在数字化软件层面，复合移动机器人的自动化控制系统与物流订单系统实现了实时交互，自动化与数字化互融互通，确保整个流程准确无误，并有效保证零件拣选的时效，满足现场生产节拍需求；同时通过RCS远程控制系统自主调度多功能补料AGC，将料箱送至准确位置，大大降低补料放错位置的风险，保证精准且实时匹配物料使用需求。如图19、20。
图19 复合移动机器人
图20多功能柔性抓手
5.精准高效的零部件配送环节
在传统物汽车流运作中，配送、补料环节存在人工工时占比高的现象，也面临着劳动强度高、零件包装多样、补料操作难度大等问题。上汽通用创新引入“UWB超宽带”定位技术及移动设备数据采集技术，实现工厂内运作数据的实时采集，同步对接工厂的生产拉动系统，实现物料配送任务的预测性发布；结合智能集成多功能补料AGC技术、智能相机扫码技术、超声波检测技术，在补料、配送环节首次引入多功能AGC上料新模式。
（1）物流运作预测性智能调度系统
物流运作过程中的数据无法实时采集，对现有数据之间没有实现互联互通，导致智能算法无法基于零散数据去建立算法模型，不能做到多车型柔性共线的复杂生产模式下的人员、设备等资源效益最大化。针对以上业务痛点，上汽通用采用“UWB超宽带”定位技术及移动设备数据采集技术，实现运作数据的实时采集，同时对接生产拉动系统，实现物料配送任务的预测性发布。如图21。
图21 系统架构
通过搭建智能算法模型及数字化平台，实现以下内容：
①任务的智能组合，减少零件在配送过程中的等待浪费，提高单个员工的送料组合率及优化送料路线，提升整体的运作效率
②全局多点库存的精准采集，提升库存的管理水平，降低全管道库存数量
③实时呈现人机运作过程及库存转移状态，完成工厂物流运作全过程的可视化及数字化。如图22。
图22 数字运营
（2）智能补料机器人
智能补料机器人集行走功能、升降功能、取放功能于一体，挖掘AGC上方立体空间，可同时携带数个料箱，极大提高搬运效率，实现垂直空间内小件料箱的自动取放和空满交换。多功能AGC采用智能全局相机扫码技术， 基于深度学习AI读码算法解析料箱码，可兼容多类型、多尺寸料箱20余种；同步设置溢库区，多功能AGC将溢库零件先放在溢库区暂存，待线旁货架有空位，自动生成补料任务，进一步提高设备自动化水平；结合RCS智能调度系统，统筹线旁三种货架（超市货架、机器人货架和龙门货架）补料需求和电池电量、设备任务状态等因素，基于效率优先原则，合理调度多台多功能AGC，高效执行满箱补料和空箱返回任务。如图23。
图23 智能补料机器人
实践效果
1.降低成本，有效提升物流运行效率
借助项目实施，在接收、入库、仓储、拣选、配送等主要环节中，上汽通用已实现智能仓储数字化规划及自动化应用。通过数字化自动化融合的仓储管理实践，已累计提升现场操作人员效率近40%，提升物流设施设备利用率近20%，实现面积优化节省近万平方米，累计为上汽通用节省物流仓储运作费用上亿元。
2.打造试点，协同推进智能物流发展
通过物流全局数字化自动化融合仓储管理实践，上汽通用也进一步推动了国内汽车物流行业的转型升级和质量效益提升。例如，上汽通用积极参与国家智能制造成熟度落地的相关研讨，为智能物流管理相关标准的制定提供建议；同时，作为中国汽车制造业的领军企业，通过探索智能物流管理的应用试点和实施示范项目，积累了一批可复制、可推广的物流数字化及自动化管理新模式和新机制案例，获得商务部等八部委颁发的第一批全国供应链创新与应用示范企业及中物联等行业组织颁发的数十个各类奖项，为国家智能制造和智能物流发展做出重要贡献。
总体而言，通过数字化、自动化创新措施的实施，上汽通用成功将物流业务提升到全新高度，并为整个行业提供了可借鉴的经验和参考。未来，随着相关技术不断更新和发展，相信这种全局数字化自动化融合仓储管理模式将会越来越普及，并推动整个行业进一步发展和变革。
———— 物流技术与应用 ————
编辑、排版：罗丹
本文内容源自，有删改。
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