面向动车段生产作业的节拍式、量份式物流体系研究

侯小祥，丁子全

（中铁第一勘察设计院集团有限公司 环境与设备设计院，陕西 西安 710043）

0 引言

近年来，随着社会经济的不断发展，社会对于交通运输的需求日益提高。以高速铁路为代表的轨道交通行业迅速崛起，为社会的高速发展提供了基础保障。但随之而来的是对于机车车辆运用安全的巨大考验。其中，作为高铁列车运用检修主体的动车运用所和动车基地作为高速铁路装备现代化重要组成部分的重要性日益凸显[1]。而随着车辆检修方式从以磨损理论为基础的计划预防维修向以实际损失状态为准的按需修理方式的转变[2]，传统的作业方式已逐渐无法满足行业发展的需要。

动车段检修环节的维修材料、维修配件等种类多、数量大且造价高，材料配件物流逐渐成为动车段检修领域的重要组成部分。为解决高级修材料配件日常仓储、发放管理等物流工作，各动车段均配置专人负责物料到料验收、上架、仓储管理、日常发放以及旧料回收等工作。车间材料科会根据生产计划，提前提报需求，动车组入修前至材料科领取相应的配件，检修各班组领取使用，并做配件发放台账。配件至班组工位后根据车型、种类、大小、使用频率等因素在工位设置存放区域。

随着动车组检修工作量的逐年上升，为保障正常的检修能力，动车段配备配件数量亦越来越多，仓库分区管理、物资分类标识、配件出入账工作量非常繁重，在日常仓储管理中消耗了大量人力和物力管理成本。且物流配送过程主要依靠纸质记录，造成大量账目的堆叠，需要不断进行整理和清查，在现场检修作业中发生物料需求时，采用人工“叫料、补料”，需要作业车间派人到仓库申领，领料环节花费大量人力和时间成本[3]。传统的物流管理模式存在物流管理信息功能不完善，物流管理浪费严重等问题，造成动车检修作业效率低，无法使动车段物资资源效益最大化，且增加了动车段的物流成本。

1 体系功能需求梳理

为解决动车段仓储管理与物资配送体系之间存在的信息衔接断层所导致的仓储、配送环节松散、功能单一、集成化程度较低等问题[4]，使整体检修物资实现精准化的“点到点”配送及全生命周期监测[5]，利用数字化、信息化技术探索新的动车检修基地物流体系的发展模式，对于高效分配检修资源、精准把控检修质量，提高管理效能，推动高铁动车组检修作业的智能化、信息化发展具有重要意义。

分析动车段各类型工作人员的特点，对于把握新体系的功能定位有重要作用。对于动车段检修作业人员而言，新体系需要能够使其专注于检修作业任务；对于动车段内部物流配送人员，新体系应该能够在减轻其工作强度的同时，使其高效、准确地完成配送任务，减少物流环节程序，为检修作业提供支撑；而对于动车段检修作业管理人员，新体系应该能够使其更为轻松地把握检修作业的整体情况，实现配件在全段内物资总库、检修车间、检修工位的实时管理，便于开展配件清查、盘点，提高配件周转率，从全局视角对于检修作业的全过程进行监控管理。

因此，新体系应该具有以下功能特征：

（1）检修车间的节拍式、量份式自动化输送装置能够将检修物资输送至检修作业位置或将出库货物自动输出至出库端口位置。

（2）节拍式、量份式叫料系统实现自动叫料管理、配送管理、配送情况显示等功能，实现配送过程自动化、信息化，实现物流物资批量出入库作业、库存动态盘点和更新等功能，保障配送过程安全性、有序性，从而有效提升检修作业效率。

（3）新体系应提高空间利用率，全段形成多级仓储结构，方便物料的存取效率和吞吐能力。

（4）新体系能够与动车段视频监控系统有效衔接，实现物流配送环节可视化、可控化，提高管理效能。

2 面向生产作业的节拍式、量份式物流体系

面向生产作业的节拍式、量份式物流体系以企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）供应链管理为理论依据，通过优化企业资源达到资源效益最大化[6]。利用体系的智能化、信息化、功能化特点，以高维度的全流程解决方案俯瞰动车段的整体节拍式物流，得到利用率最高、最适合的节拍式配送方案。以综合性的物流管理体系、节拍式的配送模型，全局性地解决零散的效率短板、流程阻塞等问题，从而完善内部物流全流程。

本体系通过优化动车段仓储管理结构，提供多级仓储、库内仓储缓存，采用统一的仓储管理体系，合理调配物资出、入库等；改善动车段物流流转方式，提供外部物流消息对接，根据生产作业要求，以检修流程的节拍式（流程）、量份化[7]（按需）、工序分割（修程工艺）为指导，实现“点对点”的精准配送。不仅可以帮助动车段加快物资流动的速度，降低成本，保障检修任务的顺利进行，还可以通过全周期生命监测实现对资源的有效控制和管理。

面向生产作业的节拍式、量份式物流体系方案包含四个主要部分，分别为自动化的输送方案、合理的辅料仓储方案、精准的配送方案和全局性的监控管理方案。体系结构主要包括物资总库、线边库、微库、配送体系和全生命周期监测体系，如图1所示。

图1 面向生产作业的节拍式、量份式物流体系结构图

2.1 基于工业自动化的输送方案

基于工业自动化运输方案采用自动出入库运输系统，该系统采用最新的外转子电机技术，去除了齿轮组，传感器，减速箱，极大地提高了电动滚筒的使用寿命，无需传感器即可停机，并提供最高的保持扭矩。该系统将货物自动输送至高速提升机作业原始位置或将出库货物输送至出库端口的水平输送设备，具有以下特点：

（1）输送机配置导向保护装置；

（2）输送系统各端口设置机械挡块；

（3）在入库输送机处设置尺寸检测及称重系统，对尺寸或重量超限有报警提示；

（4）输送系统设置安全联锁系统。

灵活设置出入库输送线提高货物出入库环节的自动化、智能化程度，同时衔接AGV、提升机等输送设备，以保障输送效率和准确性，提升出入库效率、节约人力。

2.2 基于车型、修程及工艺设计的工具辅料仓储方案

动车段目前的仓储管理体系包括传统的物资总库以及线边库系统，但是传统的物资总库仓储功能以及形式都较为单一，管控设备不科学缺乏合理性[8]。针对目前动车段仓储存在的问题，面向生产作业的节拍式、量份式物流体系在以智能化、信息化技术优化传统物资总库和线边库的基础上，建立第三级智能微库系统，形成多级仓储结构，优化资源管理。

智能微库主要由智能储物柜、视频监控设备以及配套的信息系统组成。其主要用于工器具、偶换件、油脂辅材、低耗劳保等物资的存储和管理。其主要功能有：人员信息管理；工具精细化管理；基于修程、工艺、工位的领用管理；临时领用管理；归还管理；库存管理；异常预警和提报功能。

智能微库系统是工具、偶换件和辅料等物料的智能化存储单元，可以很好地随取所用物料，大大提高物流整体的存取效率和吞吐能力，通过微库自身的精细化管理功能，当物料过期时系统会给予提示。通过自动化库存量预警，打通物资仓储和生产作业物流链，进行及时补料、配送，大幅度的减少工位与物料库之间来回领料的时间浪费。

2.3 基于车型、修程、工艺的精准配送方案

以检修作业的顶层视角，综合解决多维度效率短板，物料信息不健全等全局性问题。

节拍式精准配送方案是以作业调度计划或者作业指导书作为依据，结合检修配送人力、工位的数量和分布，物资资源，产生节拍式配送信息，达到点对点的精准节拍式配送。节拍式、量份式叫料系统精准卡控作业节拍，使分解、检修、组装作业流程有序进行、精准衔接。系统配送过程如图2所示。

图2 系统配送过程

系统主要划分为6个过程：系统信息维护、基本信息维护、预约配送申请、拣选配送配件、空箱送还、配件/工具送还申请。系统信息维护主要是对系统参数做维护；基本信息维护主要是对机车、车型、修程和模板配置做维护，得先对货物、货物类型、工位分类、缓存区、缓存区分类做维护；预约配送申请是对配件进行预约申请，可按预约的时间对配件进行配送；拣选配送配件是指导拣选员对配件/工具进行配送；配件/工具送还申请是对剩余的配件和使用完的工具进行送还的申请；此外，还有退换配件/工具的操作。

该方案支持多种配送形式，如人工配送、AGV导航小车等，衔接人工拣选区与检修车间各个工位、缓存区，打通整个生产链，提升了叫料、供料的响应效率，形成自动化的备品备件、零部件配送。系统支持固定操作终端、智能手持终端等多终端，使用更为便捷。此外，通过对信息系统使用过程中形成数据进行清洗、整理、分析，还可以为用户重要决策的制定提供数据支撑。

2.4 基于图像识别和视频分析的现场环境监控

使用监控摄像、通讯和计算机等技术，组成一个多功能、全方位监控系统。整套系统为使用单位的安防信息化提供支撑，同时，也为使用单位提供回溯依据，为整体信息化奠定基础。该监控系统包含多项检测：

（1）人员检测：可对图像中的单一对象进行目标追踪，防止目标进入危险区域或进行不安全操作。

（2）防盗检测：移动侦测、入侵识别、越界侦测、取走识别、场景变化识别。

（3）入侵检测：警戒区域、穿越侦测、徘徊侦测、场景变化识别，当人员或任何物体进入警戒区域和边界时，即触发报警。

（4）微库检测：柜格检测，监控微库每一柜格，实时监控格内库存情况、货物状态；柜体检测，实时监控微库柜体周围情况，提供可追溯依据。

系统围绕实时监控、录像回放等核心业务的构建，聚焦于整个智能物流业务中关键的工作环节，帮助管理员稳定、高效地完成相关工作。其不仅是提高管理精细度的创新方法，还能够对现场人员进行实时有效地提醒。

综上，节拍式、量份式配送体系与多级仓储管理体系进行高度集成、配合，有效联系仓储、拣选、配送等多个环节，打通从仓储到检修环节的业务流、数据流。以“专业人做专业事”为导向，将检修和配件配送业务解耦和分离，实现专业工种、工位效能最大化，从而减少人工劳动强度，提高生产效率，实现检修工位效能的最大发挥。采用全生命周期监测，从智能仓储到人机结合的自动化拣选到“点对点”精准配送，覆盖了全流程的业务流转，形成流程闭环。通过精细、动态、科学的管理，实现物流的自动化、可视化、可控化、智能化、网络化，从而进一步提高资源利用率和生产力水平，提升企业价值，扩大社会效益。

3 结语

面向生产作业的节拍式、量份式物流体系利用多级仓储管理体系进行信息化、自动化管理，实现高效、快捷的自动化出入库以及物资的“随取随用”；与节拍式、量份式配送体系结合，实现精准的“点到点配送”，形成业务流程闭环；通过全生命周期监测，实现“数据不落地”的信息流，提升数据准确性和流程效率的提高。整个体系解决了当前物流体系中的缺陷，形成一条高效的供应链，实现优化资源配置，达到物资效益最大化的目标。强化管理机制、进一步完善了零部件的追溯机制；提供开放接口，能与现有信息系统无缝衔接，避免信息“孤岛”，降低检修作业物流成本，提升了检修作业自动化和智能化水平。