汽车工厂群中物流库区平面布置规划设计

摘要：当汽车制造企业拥有多个工厂、多个物流库区时，在总图平面布置设计时需要进行系统考虑、统筹规划，采取科学的物流规划技术，结合自身的运营模式，设计出最优的汽车工厂群中物流库区平面布置方案。

关键词：汽车工厂群、平面布置设计、冲压自制件库

近年来，在物流与供应链系统中对汽车制造业入厂物流系统研究较多，其目标是合理布局供需系统，以缩短装配厂与零部件厂之间的距离，探索符合企业自身实际的运作模式。

同时，行业内对汽车整车厂内部库区的最佳平面布置规划设计研究较少。事实上，汽车工厂群中早期合理的物流库区平面布置规划设计对缩短后期的物流转运距离、降低运输成本、提高作业效率具有不可低估的作用。以汽车冲压自制件库为例，在实际运作中由于日产能和焊装车间需求等约束，有时不得不出现几个冲压件库间倒运模具和制件的情况。

汽车工厂群中物流库区运作

汽车制造企业的物流与供应链系统主要是由入厂物流、厂内运输、装卸搬运、厂内储存、包装、出厂物流和物流信息等环节组成，图1是某汽车制造企业的物流与供应链体系框架。

从图中可以看出，生产物流(厂内物流)是企业物流的关键环节，但由于生产计划和需求的不确定、不稳定的库存件质量和诸多变化的环境等因素，使得生产物流及其库区布置设计变得非常复杂和难以量化。从汽车工厂群规划设计角度而言，工艺规划是龙头和方向，物流是支柱，车间内物流规划是与整个生产工艺过程相伴的，可以说是生产工艺过程的一部分，而厂区物流规划则需要考虑厂际间转运物流和库区的优化布置等情况。合理的冲压自制件库区平面布置设计需要根据换模时间、单品种冲压自制件经济批量等因素综合考虑，例如，某公司冲压自制件库区的冲压件仓储周期为2～3天，仓库类型为地面库，采用专用工位器具和通用料箱三层码放方式进行仓储，并根据返修率设置适当大小的冲压自制件返修区和模具修理间。工厂平面布置的总体规划设计

①物流系统分析

冲压自制件库区是为满足冲压件物流在时间与空间上转移的需要。某些先进的汽车制造企业采用筐式物流或自动化输送链将冲压自制件直接配送到焊装生产线上的相应工位，但为了应对返修率高和计划的不均衡，在实际生产中设置合理的冲压自制件库存尤为重要。

对于冲压自制件转运至焊装车间(冲压车间、焊装车间厂房未相连的情况)，对于自营物流中的取货制和送货制存在一些争论。从生产物流与调度的角度而言，应根据焊装车间准确的生产计划采取送货制的拉动式看板物流配送模式，使得在已设立冲压自制件库的情况下，尽量将焊装工位线边的库存降到最低或者为“零”，再根据计划和冲压件库区盘点情况，结合压力机、模具的产能，合理安排冲压自制件的生产与物流转运。

实行电子看板配送制是减少冲压自制件库存最有效的途径，因为和入厂物流或第三方物流公司相比，公司内的冲压车间与焊装车间在空间距离上拥有绝对优势，焊装车间计划的调整和物流看板的变动，可以让冲压车间立即获得信息，缩短了信息响应的时间，从而大大提高冲压自制件看板物流的反应速度和准确率。对于焊装车间计划准确率高和执行力好的生产线，可以采取排序物流。

②平面布置设计

汽车工厂群中冲压自制件库间的平面布置设计，属于总图和物流应用技术范畴，需要充分考虑几个工厂间的距离、出厂和入厂的签单手续时间、质量检验环节等，规划出合理的运输节拍和适量的物流车辆的投入，可以降低焊装车间内物流仓库和冲压自制件库两边的库存量。总之，合理的冲压自制件库间的平面布置优化设计方案，对降低后期运行中的物流成本和返修率具有重大的影响。

汽车工厂群中物流库区平面布置规划设计按照目标数量大致可以分为：单目标平面布置设计模型(连续空间)、多目标平面布置设计模型(离散空间)，一般适用于解决新建车间、新建工厂平面布置优化的小规模方案求解。当汽车工厂群中设施数目增多时，计算量急剧增加，此时应采用渐推法，目的是找到一个与最优解接近的次最优解。

应用实例

本文以某汽车制造企业4个工厂中4个冲压自制件库平面布置为例，说明汽车工厂群中物流库区平面布置规划设计的方法与思路，并借助渐推法寻找最优的库间平面布局排列方案。

该汽车制造企业现有4个工厂，每个工厂都单独设计和建造了冲压车间、冲压件库区、焊装车间、涂装车间和总装车间，同一工厂的4个专业车间内部物料传输是通过通廊和机械化悬链实现的，不同工厂间物料的运输主要通过卡车转运。由于产能和计划调整等原因，4个单独的冲压车间和冲压自制件库间都频繁地转运冲压自制件。4个独立的冲压自制件库的位置及物流路线如图2所示。

工厂规划设计人员会同物流与供应链管理部门，开始对冲压自制件库间转运的物流量和运输距离进行测量，拟对新工厂群中冲压自制件库间的平面位置进行重新排列，以得到最佳的冲压自制件库规划设计平面布置方案，减少后期运行中的冲压自制件转运距离和物流转运卡车数量。根据公司各个车型生产计划和冲压模具产能的资料分折，结合转运物流路线图，得到各冲压自制件库间的距离和转运物流量测量结果的汇总，如表1所示。

其中，4个冲压自制件库区编号为A、B、C、D，场址位置为1、2、3、4。采用渐推法求总运输量(物流量×距离)最小情况下的平面布置方案。先将A、B、C、D布置到场址1、2、3、4作为初始平面布置方案，其总运输量为1272264。

在此方案基础上，库区位置两两互换，计算其运输量。经计算得到在总运输量(物流量×距离)最小情况下的最优平面布置方案为

上述多个冲压自制件库平面布置设计方案是在一定目标下的最优或较优方案。但在实际运作中，由于排产计划和转运物流量的变化，不能把一次的静态布置看成是最终结果，最优的多物流库区间的平面布置规划设计方案，应适应汽车制造业中长期发展战略规划的需要，同时满足自身市场的变化，具有很好的动态柔性。

总平面动态分析设计应以产品预测和工艺布置为先导，单体设施的可扩展性与汽车工厂群中物流库区总体布置的可调整性相结合，在充分优化的基础上，考量单体扩展协调后提出具有动态柔性合理的物流库区平面布置规划设计方案。

总之，单个汽车制造工厂中由于制造工艺链将各个车间建筑单体在建设初期时就紧密相连，而多个工厂中涉及多个物流库区时，在总图平面布置设计时就需要进行系统考虑和统筹规划，采取科学的物流规划技术，结合自身的运营模式，设计出最优的汽车工厂群中物流库区平面布置方案，真正做到在以后运营中让整车制造厂的自营物流运作环节成为企业获取利润的“第三源泉”。

本文提出的优化布置设计方法对商品车停车场多个库区、发动机成品多个库区间的转运物流库区平面布置规划设计同样适用，当公司有多个自建或租赁的停车场(发动机库)间倒运和调拨时，也常常出现类似情况。