汽車制造行業零部件倉儲與配送WPSPI模式研究
引言
物流優化是近年來汽車行業新的利潤增長點。降低成本、增強產品的競爭力是汽車制造企業在生產過程中不斷進行物流優化的主要動因[1]。在汽車物流優化的過程中JIT 模式下的物流無疑是汽車供應鏈物流發展的一座里程碑。盡管豐田“召回門”事件給豐田公司，乃至日本企業工業以沉重的打擊，但是不得不承認豐田JIT 生產模式是繼福特流水線模式之后對汽車工業造成深遠影響的生產模式。JIT 模式與其說是一種生產模式不如說是一種物流模式，因為要實現JIT 模式其核心的部分就是要實現準時化的物流模式，即生產節點在確定的時間、確定的地點獲得所需數量的零部件。沒有JIT 的物流模式做支撐JIT 的生產模式也無從實現。JIT 是基于有計劃性地消除生產中一切浪費現象的一種制造哲學，其目標之一便是降低和消除庫存[2]。然而就我國汽車制造行業對于這一模式的應用而言，由于主機廠上游供應鏈中存在著眾多規模較小、管理水平不高的供應商及第三方物流企業，在現有技術能力無法實現真正意義上的JIT 模式的情況下，只能用自己的高庫存來維持下游企業的JIT 模式。這樣更加重了這些企業的運作成本，降低了他們的利潤，因此這類企業一般不愿進行大量的投資采用立體式倉庫進行存貯，使這些企業既想提高物流效率，又擔心成本增加導致企業利潤的下滑。目前我國汽車制造行業在JIT 中普遍采用看板管理的模式，其從倉庫到車間的流程為倉庫根據生產進行前按生產作業計劃提前將小單元配送到工位。生產操作者根據計劃進行生產，消耗完最小單 ( 一箱物料 ) 將看板放入指定位置，由車間巡視配送員攜帶看板和空容器到倉庫取料，然后配送到工位，倉庫進行記帳[3]。在這一流程中倉庫需要將供應商提供的適合長途運輸的包裝形式拆解為工位所學的最小單物料形式。解包和轉換包裝的形式基本上為手工方式，當零件數目很多時，拆包和轉換包裝這一環節便成為整個物流過程的瓶頸環節，而且在這一過程中丟棄了很多紙質和木質的包裝箱對社會資源造成極大的浪費。此外，由于汽車零部件在形狀和性質上的各異，在這一行業各個供應商普遍是按照主機廠的規格要求特制出很多種類的特種托盤，這些托盤大多以鐵質為主。但汽車零件中有很多部件為塑料部件，有很多部件盡管為金屬部件但由于結構原因其重量并不大，在這樣的情況下便會產生貨架本身的自重遠遠大于其所裝載零件的重量。在運輸的過程中無端地浪費了各種運輸、裝卸設備的動力，長此以往則無助于物流燃料及其他能量的節省。
1 汽車制造行業零部件倉儲與配送需求分析
（1）在盡可能低的投資下，提高倉儲利用率。
現代汽車制造行業為了提高自身競爭力和降低物流成本普遍采用第三方物流或自營物流和第三方物流結合的形式，在這樣的環境下很多私營的第三方企業物流倉儲與配送企業大量涌現[4]。這些物流企業緊緊按照主機廠的要求來組織物流活動在很大程度上滿足了主機廠在零部件配送、整車配送等方面的要求。但一方面由于在企業規模和管理方式上的種種局限，使這些第三方物流企業，只注重物流成本和利潤上的得失而忽略了對物流效率及其他方面的關注。對于倉儲方面大部分企業不愿采取大量投資的方式新建立體倉儲、購置立體貨架和裝卸設備，又由于JIT 的生產模式所致，這些企業的倉儲大部分為短期存貯，其很多倉庫也是采用租借的方式進行經營。造成這些倉庫在面積利用率尤其高度利用率上處于較低的水平。這種倉儲效率的低下一方面影響著作為第三方物流企業的利潤率，另一方面站在整個企業供應鏈的高度來看也間接地影響著主機廠整車的生產成本，進而導致整車在市場價位上的提高。正如很多學者所說：現代汽車廠、汽車品牌之間的競爭已不是單單的單個汽車企業之間的競爭，而是以汽車生產企業為核心的幾條供應鏈之間的競爭，因此，供應鏈中每一個環節的改善都將影響到這種競爭力，從而最終影響到企業的市場占有率。
（2）解決解包、包裝轉換效率低效和原包裝的浪費問題
對于任何一個汽車制造企業而言都希望其供應商采用就近原則進行零部件的供應，但是由于供應商在信譽、產品質量、特性和企業歷史方面的因素，主機廠（汽車制造企業）往往只能在其附近地區選擇符合要求的供應商進行供貨，在其附近地區如果沒有符合要求的供應商便不得不從較遠地區選擇符合要求的供應商。另一方面由于運輸對包裝的要求與倉儲配送對包裝的要求不盡相同，這樣，在汽車零件倉儲和配送的過程中會出現大量從供應商送來的需要解包、轉換包裝的零件。加之長途運輸可以采用鐵路運輸、公路運輸和空運，這三種運輸方式在運輸過程中采用的包裝也有很大的不同，這便造成了這些包裝在包裝轉換過程中的大量丟棄和浪費，同時，解包和裝換包裝過程基本上很難實現自動化和規模化，和物流的企業環節普遍采用托盤整存整取的方式相比，解包和包裝裝換環節無疑成為了汽車制造倉儲與配送活動一個重要的瓶頸環節。所以，提高解包、轉換包裝環節的效率，減少原包裝的遺棄和浪費便成為了企業零部件倉儲與配送活動急需解決的問題之一。
（3）特種托盤的輕質化，提高有效運輸和裝卸重量。
托盤的有效裝載率是指某類規格型號的托盤其在一個固定的考察時期內（例如取一年為一個考察周期）其裝載貨物的總重量與貨物和托盤自重之和比值的均值。用公式可表示為：
例如，采用標準的（1.2m×1.0m）木質雙面平托盤在某個生產年度進行了三次裝載，托盤的重量為10 公斤，第一次裝載貨物的重量為200 公斤，第二次為100 公斤，第三次為250公斤，則該托盤在考察期內的有效裝載率為[(200/200+10)+(100/100+10)+(250/250+10)]×100%=94.1%,托盤的有效裝載率在其他普遍以標準的木質托盤和塑料托盤為主的物流活動中常常是可以被忽略的一個因素，因為對于這些物流活動托盤的有效裝載率一般可達90%以上。10%左右的無效裝載產生的成本付出可以通過使用托盤產生規模效益而節省的成本予以彌補，甚至這種彌補一般會大大超過由于對托盤自身運輸產生的費用，從而使托盤的使用變得十分經濟和實用。但對于汽車制造行業的物流，在大量使用各種自重較大的鐵質特種托盤的情況下，托盤的有效裝載便是一個不能不考慮的因素。例如對于汽車制造行業很多的特制特種托盤其自重一般都在50kg 以上，有的甚至達七八十公斤，而對于像儀表板這樣的塑料零部件所裝載貨物的重量有時還不及貨架自重大，故托盤的有效裝載率較低。這意味著在物流的過程中真正有必要運輸搬運的重量在總運輸搬運中所占的比重偏低，致使運輸搬運動力在不必要運輸重量上的損耗過高，隨著燃料、能源價格的提高這種矛盾將會日益凸現出來。
（4）提高管理的規范化程度，從工程技術和管理方法等方面做好安全生產工作。
管理的規范化程度在主機廠上游的很多第三方物流倉儲與配送企業中普遍不高是個不爭的事實，主要表現在物流流程規范化程度不高，尤其在需要手工加工的環節中效率低效、人浮于事的現象比較嚴重。在眾多的第三方物流企業中工人的工作條件、待遇普遍較差，工人對企業的忠誠度較低，在倉儲安全管理方面火災等安全隱患的預防仍然只存在于口號上。
很多第三方物流的倉儲配送中在堆垛上沒有留取必要的防火隔離帶，有的采用本身承載力不高的紙箱進行直接堆垛，致使塌垛、散垛等現象時有發生。這些不規范因素和行為的存在給第三方倉儲企業的安全生產活動埋下了隱患，一旦發生火災等重大生產事故其后果將不堪設想。因此，提高企業管理者的管理水平和安全生產意識已到了刻不容緩的地步。
2 汽車制造行業零部件倉儲與配送WGPI 運行模式的提出
國內絕大多數企業的托盤都是在企業內部周轉使用，對于生產企業來說，托盤的使用范圍僅限于企業倉庫和運輸環節間的搬運。即產品發貨時把貨物逐件裝車，到達目的地后再把貨物逐件卸下進行倉儲或堆碼到對方的托盤上，再放上貨架。企業的產品要經過多次倒換托盤，增加了人工搬運裝卸作業，極大地降低了工作效率，也增加了產品在流通中發生破損的概率，從而增加了產品的流通成本，降低了產品在市場上的競爭力[5]。所謂WGPI 模式是指全過程架盤合一物流模式的縮寫，其英文表述為Whole process Goods shelf & Pallet Integration，即從供應商開始經第三方物流企業再到企業主機廠整個物流過程采用一種貨架和托盤合二為一的特殊托盤(下文均簡稱為SPI 托盤)，進行全過程一箱制運輸和周轉的汽車制造業的倉儲與配送模式。其運行機制中的核心部分包括SPI 托盤的設計、基于SPI 托盤的解包、揀選及轉換包裝業務流程的設計和整體運作模式設計幾個方面。
2.1 SPI 托盤的設計
如上所述 SPI 托盤采用鋁制可折疊結構的形式，其結構如所示。（圖1~圖6是托盤在Pro/ENGINEER proewildfire5.0 中的設計圖）其中圖1 為折疊后的效果圖，折疊后的SPI 托盤與普通的標準平托盤在體積相當。圖2 展開過程中的效果圖，圖2 中“1”和“2”為堆垛時左右咬合的部件,其咬合的結構如圖2-1 所示。“3”為長邊上可折疊圍板，“4”為短邊上的可抽拉圍板。
3 至圖為展開過程中的效果圖，其中需要指出的是圖5 中標示的數字“5”處表示短邊上的可折疊圍板為雙層的抽拉式結構。其側視圖如圖5-1 所示。
圖 為折疊后的底部的效果圖，底部四個支撐腳內有四顆可以采用手動液壓方式升降的滾珠，撐起四顆小珠后可實現短距離的移動。其支撐腳的結構如圖6-1，，圖中數字“1”
處為液壓缸體，“2”為外部的套筒，“3”為減少球體轉動阻力的滑動部件，其詳細結構如所示，整體組合后的如所示。
上述 SPI 托盤支撐腳在設計時之所以沒有采用傳統的腳輪方式，目的在于增加該種托盤在堆高后的穩定性，并保證在需要進行短距離人工移動時擁有一定的靈活性。
2.2 基于 SPI 托盤的解包、揀選及包裝轉換的業務流程設計
傳統解包裝換包裝的流程如圖7 所示。其主要流程為：貨物通過叉車搬運至解包區（理貨區），對于汽車配件物流其主要的包裝方式有三種，分別是：木箱包裝、紙箱包裝、特種托盤承裝。解包區的工人用手工的方式及一些簡單的工具進行拆包，拆包后將零件取出放置到事先準備好的周轉箱或特種貨架上。在此過程中有時工人還要對零件進行標記處理等簡單操作。轉換好的零件在發貨員的安排下通過叉車裝運到運輸車輛上，在所需零件都已裝載完畢后發貨員對裝好的貨物進行再次的清點以確保無誤，零件被運輸到主機廠的車間或倉庫以待使用。
在這一流程中拆包和轉換包裝的過程工人只能對每個零件進行逐一的轉包和處理，物流效率比較低下。采用SPI 托盤后其流程變為圖8 所示。
上述的流程以X 零件揀選為例，假設X 零件所需的零件可用N+1 個SPI 托盤來承裝，叉車工首先搬運N 個整托盤的該種零件進行裝運，然后再插取1 個整托盤的該種零件到理貨區。其中N 個整托盤部分不需要揀選可以直接裝運；另一部分為不足一個托盤的零件，該部分視情況進行不同方式的揀選，如果所需不足一個托盤的部分大于1/2 托盤，則將多余的零件從1 個整托盤中取出，放入另一個空的SPI 托盤或是其他周轉貨箱，將剩下的部分以SPI 托盤為單位進行裝車；如果所需部分小于1/2 則從1 個整托盤的零件中取出所需個數的零件放入另一個SPI 托盤中，再將該托盤裝載到運輸車輛上。以此類推，其他的流程與傳統的流程基本相同。
采用以 SPI 為主要裝載單位的物流模式后，將傳統的所需零件完全倒換包裝轉變成了零星部件的揀選與倒換托盤，這樣做一方面可以大大提高轉換包裝和配貨的效率，解決傳統物流模式下的這一瓶頸環節，另一方面較之傳統模式沒有對原包裝的遺棄和浪費，SPI 托盤可以循環往復使用，且折疊后翻空占用空間面積小，在提高效率的基礎上減少了浪費和工人的勞動強度。
2.3 WPSPI 模式的整體運作模式
汽車制造行業零部件的物流按零部件的最終用途可分為兩類，一類是制造所需零部件物流，另一類為專門用于售后的配件物流。這兩種物流在總的零件物流中所占的比重相差較大，其中制造所需零件的物流就零件數目而言占總零件物流的比重在90%以上，專門用于售后服務的配件物流占的比重不足10%，該部分零件一般不經過主機廠而直接由主機廠的外部配送中心負責接收供應商的供貨并按照主機廠的計劃配送到全國各個分配送中心及各級的4S 點、服務站中，而WPSPI 模式主要適用于對制造所需零部件進行的物流。此外，還需要說明的是WPSPI 模式是以SPI 標準托盤（1200mm×1000mm）為載體進行的物流活動，對于汽車制造行業而言，零件的形狀千差萬別、大小也不盡相同，因此要實現對所有零件都采用SPI 是不可能的。但是就大多數零件的體積而言是可以用SPI 托盤進行承載的，為了適合不同零件的形狀有必要在SPI 箱式托盤內根據不同的零件設計出不同的可活動夾層，來保證零件在運輸和搬運中的安全和穩定性。對于一些在單個尺寸已經超過SPI 托盤最大容積的零件還必須采用傳統的特種托盤的形式，例如儀表板總成，但此類零部件在物流總零件中的比重并不占多數，因此實際中該模式采用以SPI 托盤為主，其他特種托盤為輔的物流承載模式較為適宜。其他托盤與傳統模式基本相同，下面以制造所需零部件物流為研究對象，以SPI托盤為線索來構造新的運作模式。其總的物流模式如所示。
其中圖中“基于SPI 托盤的揀選流程”即為圖6-3 所示的流程。整個流程實現了SPI 托盤的循環使用，減少了中間包裝和轉換包裝環節，提高了庫存的空間利用率。
以 SPI 托盤為核心的WPSPI 物流模式的提出是根據汽車零部件物流過程中包裝轉換、包裝的丟棄、浪費，效率低下這個事實而提出的新型的物流運作模式，本文僅以制造所需零部件部分，以SPI 形式的托盤為對象展開研究，對于配件部分及其他汽車行業使用的特種貨架部分仍以傳統方式為宜，本文不做詳細闡述。
3 WPSPI 模式的主要特點
3.1 該模式的特點主要有以下幾個方面
（1）可提高倉庫的高度利用率，堆垛后形成的貨架具有較高的穩定性和安全性。
其采用 SPI 托盤設計方案，將托盤設計為可堆高，貨架之間上下左右可以咬合，有一定強度的形式。使物流企業在盡可能少增加成本的同時，提高倉儲的空間利用率，尤其是高度利用率。此外，該種托盤不同于傳統的柱式或箱式托盤，其增加了堆高后托盤左右之間的咬合，故其可堆高的高度，穩定性和安全性都要較傳統的柱式或箱式托盤有一定的提高。
（2）空托盤占用空間少，返空容易。
該種模式下的SPI 托盤在設計上采用了可折疊方式，折疊后托盤還可以作為一般的平托盤來使用，滿足了物流中多方面的需要；另外，這種設計的最大好處在于托盤返空比較容易。折疊后的托盤其總體積大大縮小，可以實現對大量托盤的一次性返空運輸，這對于托盤的重復利用有很大的好處。
（3）減少了托盤的自重，減少了托盤的銹蝕現象。
托盤制造材料采用強度高重量輕的金屬鋁，其優點在于，一方面由于鋁的密度為2.7g/m3 ,而鐵的密度一般為7.8~7.9g/m3，故同樣結構的鋁制托盤是鐵質托盤重量的1/3，這樣便可以大大提高托盤的有效裝載率，從而節省運輸和搬運動力；另一方面，金屬鋁在抗銹蝕方面比鐵有著很大的優勢，其暴露于空氣中會在鋁的表面形成一層致密的氧化鋁，這層氧化鋁進一步阻止了深層鋁的氧化，加之鋁有較好的天然色澤，故一般鋁制容器和制品上不必要進行涂漆等特殊的抗氧化處理。而金屬鐵則不然，其易生銹的特點使得不得不在鐵制品的表面進行特殊的抗氧化處理。
（4）減少了物流中間轉換包裝環節，優化了解包、揀選這一物流瓶頸環節。
采用 SPI 托盤標準化與系列化的設計思想，并使其在從供應商到主機廠的全物流過程中適應不同物流過程的要求，在長途運輸、周轉、搬運、倉儲中采用“一箱制”的方式，消除傳統模式中拆包后遺棄原包裝造成的資源浪費，同時盡可能減少了包轉轉換這一物流的瓶頸環節，當然，包裝裝換有時候由于某些特殊需要是必不可少的，但采用SPI 托盤的方式在這些托盤之間進行倒轉，其效率要比傳統紙箱、木箱倒裝到托盤和周轉箱中的方式大大提高。再此過程中還可以實現一些半自動化的包裝轉換。
（5）提高了倉庫生產的安全性，預防了火災等事故的發生。
可以從 SPI 托盤本身的設計和流程設計上杜絕火災等安全隱患，在托盤四周的擋板中增加防火絕熱層，這樣即使托盤外部以發生火災也不會引起箱內物品的燃燒，盡管對于汽車零部件而言，大部分為金屬制品，但這些金屬制品外一般都有紙質、塑料等材質的小包裝，有的涂有易燃燒的油脂，故這樣的設計對于杜絕火災有著很大的作用。此外，采用該模式后貨架與貨架之間均留有一定的間隙，雙排貨架之間有專用的通道，一方面便于叉車的取貨，另一方面也起到了防火隔離帶的作用。
（6）可以用低位叉車實現較高的堆垛。
對于主機廠上游的很多中小物流企業而言，在優化流程的同時盡可能的采用低成本的投資方案是這些企業十分關注的。采用WPSPI 模式可以一方面可以減少對貨架的投資，因為SPI 托盤在堆高后便可形成形式上的貨架；另一方面可以使用現有的很多低位和普通叉車實現較高的堆垛。已知SPI 托盤展開后的高度為1 米，假設普通低位叉車的最大舉升高度為2m，那么該叉車可以首先進行兩層SPI 托盤的堆高，然后再在另一處進行兩層SPI 托盤的堆高，最后將該處的兩層SPI 托盤用叉車置于已經堆垛好的兩側SPI 托盤上，這樣便實現了采用最大舉升高度為2 米的叉車實現4 米高度的堆高。對于傳統貨架由于其高度不統一，對于高度高于叉車最大舉升高度1/2 的貨架便無法完成上述堆垛方式，此外由于堆垛后穩定性和安全性的原因普通箱式托盤一般不宜進行兩層以上的堆高。
4 結論
本文給出了以SPI 托盤為核心的汽車零部件物流的WPSPI 模式，該模式在汽車零部件物流的全過程中使用了“一箱制”的模式減少了解包、包裝裝換環節的低效以及對各種包裝材料的浪費，同時實現了用SPI 托盤堆高后形成穩定性較好貨架的目的，并且在實現這一過程中不需要專門購買高位揀選叉車，使原有叉車得到了更好的利用。從投資方面來考量，其唯一的投資只在于用于制作SPI 托盤方面的投資。而無需進行貨架、高位叉車購置方面的投資，以較為經濟的方式實現了提高倉庫空間利用率，減少物流環節包裝浪費，優化物流瓶頸環節的目的。
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