軌道交通車輛製造企業的數字化車間物流管理系統建設論文

生產物流是製造企業生產活動中必不可少的活動環節，是企業實現利潤增長的重要“利潤源”。所以，如何優化生產物流，降低物流成本，提高企業利潤是製造企業不容忽視的戰略決策。杭州中車車輛有限公司作為軌道交通高端裝備製造企業，充分利用物聯網及RFID等信息技術手段打造了地鐵車輛組裝的數字化生產車間，實施了過程控制、異常觸發及作業人員動作追蹤等信息化的關鍵技術，從而實現了倉儲管理、配送管理、異常管理、現場管理、質量管理的自動化與信息化，使得車間的生產物流成本大大降低，年增經濟收益達1000萬元，取得了良好的社會效應與經濟效益。

隨着人力成本不斷上升，製造業的生產成本頻頻上漲，加之消費者對商品多樣化與個性化的需求不斷增加等因素，製造企業的利潤越來越低，如何增加利潤成了製造企業最為關心的話題。在工業發展進程中，曾作為“第一利潤源”的資源領域與“第二利潤源”的人力領域，經過長期的發展與應用後，這兩個領域所能創造的利潤已所剩無幾，尋找新的利潤增長點迫在眉睫。1970年，日本西澤修教授在其著作《流通費用——不為人知的第三利潤源》中，認為物流可以為企業提供大量直接或間接的利潤。此後，物流領域的潛力越來越受到眾多企業管理者的重視。相關研究表明，在產品生產過程中，加工和製造的時間佔比僅為5%～9%，其餘90%多的時間都消耗在存儲與運輸等生產物流環節中，物流費用佔到生產總成本的50%[1]。

根據國家發改委發佈的《2015年全國物流運行情況通報》中顯示，2015年度的物流成本佔全國GDP的16%，而同期歐美髮達國家的這一數據僅為10%。

拋開高速收費、税費過高等因素之外，國內企業在物流，尤其是生產物流領域中的技術管理水平與國際先進水平存在差距也是其中一個重要的原因。因此，目前越來越多的國內製造企業開始重視生產物流，並把生產物流管理作為企業戰略管理的一個新的着眼點，同時積極採取物流優化策略，來尋找新的利潤空間，從而增強企業競爭力。

梳理文獻發現，國外學者在生產物流方面的研究起步較早，主要集中在物料搬運設備的選擇[2]、作業排程[3]以及物料搬運設計與設施佈局之間的相互影響[4-5]等方面。而國內學者主要從生產物流計劃模式[6]、廠內物料配送[7]、供應鏈環境下的生產物流[8]以及物流技術裝備與信息系統的運用[9]等四個方面展開了相關的研究。地鐵車輛是城市交通邁向現代化的一個重要標誌，也是城市基礎設施建設和形象建設的重要組成部分。各個城市的地鐵車輛大多融合當地城市特色及相關業主需求，是一種典型的定製化生產產品。地鐵車輛製造過程中，零部件眾多，結構複雜，工序繁瑣，這些特點使得離散定製生產的管理實踐具有一定的複雜性。在針對離散製造企業生產物流的研究中，學者們主要是生產物流系統設計[10～11]、優化[12～13]及發展狀況[14]來進行研究的。但是如何利用當今的信息技術來優化生產物流，同時降低成本並將其運用到具體的製造企業中，特別是軌道交通行業的研究則很少。本文將以杭州中車車輛有限公司的地鐵車輛總裝車間為研究對象來闡述如何利用數字化來提升工作效率、降低企業的生產物流成本，並對實施與應用之後的效益進行了分析。

1 項目背景

杭州中車車輛有限公司作為軌道交通高端裝備製造行業的地鐵車輛總裝集成企業，自2013年8月建成投產以來，先後承接了杭州地鐵1號線、2號線、4號線車輛的生產製造任務。由於地鐵整車技術複雜，安全性要求高，交貨期緊，而地鐵車輛的零部件達數千種之多，物料零散，生產製造車間內部管理非常繁雜。雖然公司已經實施了ERP系統、PLM系統、OA系統等，並對供應鏈管理也採用了信息化進行管理，但是生產製造的過程仍然出現了很多不利因素。比如，第一，採購到貨後待檢區物料積壓比較多，沒有統一管理，經常發生貨到不能及時入庫影響生產的情況;第二，倉儲管理未能實現模擬工位化，從而經常出現物料擺放錯誤與發放錯誤;第三，運料工裝沒有實現套餐化，工作效率不高，物料配送常常脱節;第四，缺件拉動的效應不明顯，未能實現聯動機制;第五，車間的剩餘用料沒有建立良好的回收機制，導致出現浪費，造成生產成本上升;第六，工時的管理與質量的管控沒有實現數字化、實時化，進而導致成本測算出現偏差;第七，地鐵車輛的生產週期長，交貨時間緊，生產過程的影響因素眾多且不可控。在這種情況下，如何通過信息化技術手段，打造數字化工廠，提升總裝車間的物流管理水平，提高生產效率，確保生產系統的平穩運行、促進產品質量的提升，降低物流成本和費用，是擺在生產管理者面前一個刻不容緩的問題，實施數字化車間物流管理系統顯得尤為重要。

2 項目實施

2.1關鍵技術

本項目採用的互聯網、RFID及形碼掃描的信息化手段對物流管理流程進行固化，按照工位節拍進行倉儲管控，實現對各個工位的配料及送料的信息化動態跟蹤。實現實物流與信息流雙流同步、信息化與工業化兩化融合，具體技術如下。

1)過程信息化控制。物流倉儲配送全過程實現了條形碼管理，貨位、物料、物料包、配送車、作業人員、工位現場地面、交接單據都有對應的條形碼。指派任務、進車備料、備料完成、掃描檢查出庫、配送發出、送至車間工位、空車及單據回收等每個步驟都通過掃描條形碼觸發。實現了配送任務網絡管理，工作進度量化管控。

2)異常自動觸發。信息系統會對生產計劃進行節拍式管控，任何一個節點沒有按照計劃執行，屏幕顯示會進行顏色變化提醒，同時根據異常等級分別向相關領導及責任人自動觸發短信提醒。出現異常的責任人將會納入工作量化考核，工作狀態也可以像10086查話費一樣，進行實時查詢。

3)動態的電子任務看板。通過在生產現場佈置一些電子任務看板，並與管理信息系統同步實現總體進度跟蹤、反向物料跟蹤處理、工位配送狀態跟蹤、套餐式配送狀態跟蹤等功能。

4)可實現作業人員動作追蹤，隨時隨地掌握作業人員去向與工作動態。

5)可實現條形碼電子動態盤點，實時掌握帳卡、帳物的準確性。

6)可實現對各個節拍的工時管理，並能進行質量問題的追蹤。

7)可實現與ERP系統的高度耦合與集成，並確保各信息系統數據的實時性、準確性和共享性。

8)支持多種客户端移動辦公。可支持電腦、IPAD、智能手機、車載終端的移動應用，滿足人員異地辦公、頻繁出差的管理需求。

2.2系統功能

本項目的數字化車間物流管理系統的功能主要如下：

1)倉儲管理：到貨管理、入庫管理、出庫管理、帳卡物管理、 工位庫管理、貨位管理。

2)配送管理：配送計劃、配送模型、生產模型、過程控制、信息採集、實時監控、實時統計。

3)異常管理：管理異常、生產異常、安東燈。

4)現場管理：工時定額、工時管控、質量跟蹤。

5)短信平台：基本管理、授權管理、信息觸發。

6)質量管理：供應商管理、到貨質量管理、過程質量管理、售後質量管理、質量信息統計、供應商評價。

3 項目效益

自軌道交通產業數字化車間物流管理系統項目的實施後，實現了企業的制度流程化、流程表單化、表單信息化，打造了數字化地鐵車輛製造車間，實現全生產過程的數字化管控，同時產生良好的社會效應與經濟效益。

3.1經濟效益

1)採購入庫實時化。建立到貨三天存貨制，並進行表單管理。以三天時間為計劃區間，倉庫管理部門根據ERP系統裏的生產計劃，綜合考慮倉庫的物料存儲情況，列出採購清單，拉動採購工作，保證物料及時入庫，讓待檢區井然有序，降低了資金成本，釋放了被佔用的資金。

2)倉儲管理工位化。根據工位制的要求在倉儲庫區，推行物料按按項目與工位來進行存儲。物料入庫之後，貨架是按照生產工位劃分設置，並建立模擬工位，同時將每個項目的物料存儲按照車間對應的工位分區擺放，從而提高揀選效率，減少差錯。屆時，物料上架和揀選都由同一人負責，職責明確 。

3)物流配送套餐化。根據物料屬性、各工位工藝文件和物料清單及物料形狀開展目視化管理，為每一輛轉運車製作物料存放平台，並按照工藝文件和車型製作標誌進行區分，使物料過目成數;倉儲配料過程在自己所管工位區域內完成，每個配送車內都有物料標識，配料時只需要按照標識編號對號入座，這大大提高了工作效率。

4)缺件拉動規範化。按照生產計劃提前72小時循環模擬缺件情況，對採購員實現點對點式的拉動管控。

5)物料配送精細化。採用條碼掃描方式登記揀選的工位物料，並和工位的物料BOM進行比對，交接物料和未交接的物料系統會自動進行篩選，確保送入車間的每個台位物料都是準確與齊全的'。

6)電子看板目視化。生產現場佈置一些電子任務看板，可以實現配送總體進度跟蹤、反向物料跟蹤處理、工位配送狀態跟蹤、套餐式配送狀態跟蹤等功能。

自系統正式上線運行一年後，生產車間物流管理水平有了明顯的提升，產生了良好的經濟效益。第一，由於實現了三天存貨制，倉庫中原料的積壓現象明顯下降，釋放了被佔用的資金額高達600多萬;第二，生產物料配送錯誤事件的發生率由原來的30%下降到0.02%，大大提升了設備運轉率及員工的工作效率，節省了單列地鐵車輛生產製造的工時額到816.33個小時，根據目前規定的時薪是12.25元/小時和年產量300列車來計算，可節省300萬元左右(816.33*12.25*300≈300萬元);第三，伴隨着生產工時的減小，則生產車間的管理費用(包括風、水、氣、電等能源及物耗)也大大下降了100餘萬元。綜上所述，該系統的成功實施上線可給企業帶來年增經濟效益1000萬元左右。並且，杭州中車車輛有限公司作為中國中車眾多軌道交通高端裝備製造企業之一，系統的成功實施上線具有典範效應和標杆作用，在條件成熟時把該系統面向中國中車下屬各子公司推廣，帶來的經濟效益將在數十億元，同時還能提升整個軌道交通高端裝備製造行業的生產組織與管理水平，具有十分重要的意義。

3.2社會效益

在公司積極實施推進軌道交通產業數字化車間物流管理系統項目的後，有效地提高企業的勞動生產率，降低了生產成本，提升了產品質量管控水平，並在地鐵車輛的交貨進度及列車運行的安全性方面提供了強有力的保障，為浙江省打造了最便捷的綠色出行交通方式，帶來顯著的社會效應。

4 結束語

生產物流是製造企業實現利潤增長的“第三利潤源”。伴隨着當今信息技術的快速發展，充分利用信息技術手段來優化企業的生產物流，降低物流成本，提高企業競爭力是製造企業刻不容緩的戰略決策。杭州中車車輛有限公司作為軌道交通產業的製造企業正在積極利用併發揮先進的信息技術來助推企業生產製造過程的順利升級，從而實現企業的數字化生產，打造智能化生產模式，從而響應國家智能製造2025的戰略部署，緊跟工業4.0的步伐，全面提升企業的經營管理水平，提高企業的市場競爭力。