（管理科学与工程专业论文）基于RFID技术的汽车总装物流执行系统应用研究.pdf

基于r f i d 技术的汽车总装物料执行系统应用研究 摘要 随着市场竞争的加剧和汽车准时制生产模式的普及，汽车零部件供应 链的作业方式值得进一步研究。利用r f i d 作为汽车总装物流生产过程中 的数据采集技术，较目前通常使用的条形码技术有效率高、无需人工干预 的优点，能够解决生产过程中物流信息采集不够及时、准确性较差等问题。 在汽车总装供应链中引入r f i d 技术不仅可以使物料信息透明化，还能够 让供求双方共同管理供应链，达到联合库存管理的目的。 本文首先分析了r f i d 技术与准时制背景下的供应链管理现状和汽车 总装物流一般业务模式。重点阐述了供应链管理中准时制生产与数据采集 之间的关系、跨企业的物流执行系统的建设等问题，并描述了r f i d 技术 在汽车总装物流的应用前景。针对汽车总装生产实际环境和技术本身要 求，提出标准器具绑定r f i d 标签的作业模式，制定了r f i d 设备规范、 生产现场作业规范等相关管理规范。其次，引入r f i d 技术改变了传统汽 车总装供应链的协作机制。本文采用联合库存管理思想，提出供应链看板 供货的实现思路与管理方法，达到生产线实际需求信息拉动供应链作业的 目标。最后本文设计了基于r f i d 技术的物流执行系统，从业务执行层信 息系统的角度对该系统进行结构与功能方面的设计。 研究基于r f i d 技术的汽车总装物流执行系统，丰富了供应链管理和 物流管理的内容，为汽车生产企业构建敏捷型的物流供应链提供了可参考 的解决方案和框架。 关键词：无线射频识别；汽车总装生产；物流执行系统；应用规范；协 作机制； r e s e a r c ho nl o g i s t i ce x e c u t i o ns y s t e mo fa u t o m o t i v e a s s e m b l ym a nu f a c t u r i n gb a s e do nr f i d a b s t r a c t a sm a r k e tc o m p e t i t i o ni n t e n s i f i e sa n dc a rj i tp r o d u c t i o nm o d e lo ft h e u n i v e r s a l ，a u t op a r t ss u p p l yc h a i np r a c t i c e sn e e dt ob ef u r t h e rr e s e a r c h e d t h e r f i di su s e da sd a t ac o l l e c t i o nt e c h n o l o g yo fa na u t o m o t i v ef i n a la s s e m b l y m a n u f a c t u r i n gp r o c e s s t h er f i di s a d v a n c e dt h a nt h ec o m m o n l yu s e d t e c h n o l o g yw h i c hi sc a l l e db a r c o d e t h ef o r m e ri sr e l a t i v e l yt h el a t t e r ，t h e r e a r eh i g he f f i c i e n c y , w i t h o u th u m a ni n t e r v e n t i o na n dt h ea d v a n t a g e so fs o l v i n g l o g i s t i c si n f o r m a t i o nc o l l e c t i o ni sn o tt i m e l y ，t h ea c c u r a c yo fp o o ra n do t h e r i s s u e so ft h ep r o d u c t i o np r o c e s s t h eu s eo fr f i dt e c h n o l o g yi na u t o m o t i v e f i n a la s s e m b l ym a n u f a c t u r i n gp r o c e s sn o to n l yt oa c c o m p l i s ht r a n s p a r e n c yo f i n f o r m a t i o nm a t e r i a l s ，b u ta l s oc a nf a c i l i t a t et h es u p p l ya n dd e m a n ds i d e st o m a n a g es u p p l y c h a i n i tc a nt oa c h i e v et h ep u r p o s eo fj o i n t l ym a n a g e d i n v e n t o r y t h i sp a p e rf i r s ta n a l y z e st h er f i dt e c h n o l o g ya n dj i ts u p p l yc h a i n m a n a g e m e n tc o n t e x to f t h es t a t u sa n dag e n e r a la n a l y s i so fa u t o m o t i v e a s s e m b l yl o g i s t i c sb u s i n e s sm o d e l i ti sf o c u s i n go ns u p p l yc h a i nm a n a g e m e n t r e l a t e di s s u e s s u c ha st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed a t ac o l l e c t i o na n dj i t p r o d u c t i o n ，t h el o g i s t i c se x e c u t i o ns y s t e m sc o n s t r u c t i o no fc r o s s e n t e r p r i s e c o n s t r u c t i o ni s s u e s i ta l s oa n a l y z e sr f i dt e c h n o l o g y sa p p l i c a t i o ni nt h e a u t o m o b i l ea s s e m b l yl o g i s t i c s t h i sp a p e ri sa i m e da tt h ea c t u a le n v i r o n m e n t o fa u t o m o t i v ea s s e m b l ya n dt h et e c h n o l o g yi t s e l f , a n dp u t sa w a r dt h ep r a c t i c e s o fs t a n d a r de q u i p m e n tb o u n dr f i dt a g s i th a sd e v e l o p e dr f i de q u i p m e n t s p e c i f i c a t i o n s ，p r o d u c t i o ns p e c i f i c a t i o n sa n do t h e rr e l a t e df i e l do p e r a t i o n s m a n a g e m e n tp r a c t i c e s s e c o n d l y , t h ei n t r o d u c t i o no fr f i dt e c h n o l o g yh a s c h a n g e dt h e t r a d i t i o n a la u t o m o t i v ea s s e m b l y s u p p l y c h a i nc o l l a b o r a t i o n m e c h a n i s m s i nt h i sp a p e r ，j o i n t l ym a n a g e di n v e n t o r yt h i n k i n gi su s e d ，t h e r e a l i z a t i o no ft h es u p p l yc h a i nk a n b a ns u p p l yi d e a sa n dm a n a g e m e n tm e t h o d s i sp u tf o r w a r d ，a n dt h ep r o d u c t i o nl i n ei n f o r m a t i o no nt h ea c t u a ln e e d so ft h e p u r p o s eo fs t i m u l a t i n gt h es u p p l yc h a i no p e r a t i o n si sa c h i e v e d f i n a l l y , t h i s p a p e rw a sd e s i g n e d b a s e do nr f i dt e c h n o l o g yi nl o g i s t i c se x e c u t i o n s y s t e m s s y s t e ms t r u c t u r ea n df u n c t i o n i sd e s i g n e df r o map o i n to fv i e wo f b u s i n e s se x e c u t i o nl n f o r m a t i o ns y s t e m s t h er e s e a r c hi sb a s e do nr f i dt e c h n o l o g y ，a u t o m o b i l ea s s e m b l yl o g i s t i c s e x e c u t i o ns y s t e m s ，i te n r i c h e st h es u p p l yc h a i nm a n a g e m e n ta n dl o g i s t i c s m a n a g e m e n tc o n t e n t t h er e s e a r c ha l s op r o v i d e sas o l u t i o na n df r a m e w o r kt h a t c a nb er e f e r e n c ef o r b u i l d i n g a g i l el o g i s t i c ss u p p l yc h a i no fa u t o m a n u f a c t u r e r s k e y w o r d s ：r f i d ；a u t o m o b i l ea s s e m b l yp r o d u c t i o n ；l o g i s t i c s e x e c u t i o n s y s t e m ；a p p l i c a t i o no fn o r m s ；c o o r d i n a t i o nm e c h a n i s m s ； 插图清单 图2 1j i t 整车生产一般模式8 图2 2 生产物料配送流程9 图2 3排产计划下达业务流程图l3 图2 - 4物料清点业务流程图1 3 图2 5供应商实时物流监控业务流程图1 4 图2 6总装厂实时物流监控业务流程图l5 图2 7物料交割，零部件入库业务流程图1 6 图2 8 工位配送流程图1 7 图2 - 9器具回收业务流程图1 7 图3 1物料交割工作系统18 图3 2工位配送工作站1 9 图3 3数据采集示意图1 9 图4 1全过程拉动模式2 9 图4 2 看板环管理模型3 1 图5 1物流执行系统及相关系统体系功能结构3 6 图5 2基于r f i d 技术的看板管理系统的实现框架3 8 图5 3物流管理系统功能模块图3 9 图5 4软件体系结构图4 1 图6 1系统硬件网络拓扑图4 3 图6 2开发源代码软件架构图4 4 图6 3供应商出货扫描4 5 图6 4 供应链看板实现4 5 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得 盒日巴王些态堂 或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 学位论文作者签字：夏蔷乡签字日期：加p 年乒月夥日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 金胆王些态堂 有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人 授权 金胆些太堂 可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权k ) 学位论文者签名： 炭嘭- , - 9 - m i 戳, 身吻 签字日期：，口年u 月易日 签字日期；渺年吖月哆日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 致谢 终于要写致谢了，不得不感叹两年半的时光转眼即逝，光阴似箭、日 月如梭。不禁回忆起了项目启动时的迷茫与困惑，在工厂调研时两点一线 的奔波，在漫长的生产线上从不停歇的吊具；想起了图书馆黑漆漆的消防 通道，编写调试程序时的苦闷 毕业之际，首先感谢我的导师梁昌勇教授。不论是在专业课程的课堂 上、项目研究过程中，还是撰写论文的时候，我都深切感受到一个学者对 学术的热爱之情。从论文材料收集到选题、开题、定期汇报直到完成论文 的每个阶段，都是由梁教授严格要求、仔细审阅。梁教授严谨求实的工作 态度、一丝不苟的学术风格，为我的人生树立了榜样，谨向梁教授致以衷 心的感谢和深深的敬意! 感谢蒋翠清教授对我的严格要求与敦敦教诲。蒋教授严于律己、诲人 不倦，在学术上见解独到又紧密联系实际。正是蒋教授对我孜孜不倦的指 导，让我在这段时间里，迅速提高了专业技能与学术能力，我个人的成长 离不开蒋教授的批评和指导。感谢俞家文老师对我的教导和指点。俞老师 不拘小节、敢想敢做，我从俞老师身上学习了很多做事的思路和方法。在 此对两位老师表示由衷的感谢! 感谢已经毕业的师兄曹镭、徐彬、李刚，给了我很多的支持和帮助； 感谢项目组的同学张怡远、周伟、王保敏、王浩远，我永远不会忘记大家 在实验室、在芜湖朝夕相处的日日夜夜；感谢陆鑫、叶娟、马琳、朱义生、 刘松旺、夏原野，子日：见贤思齐，虽然你们是我的师弟师妹，但我从你 们身上学到很多东西! 感谢同在一个研究所的陆文星、丁勇、金鹏、张恩 桥四位博士，感谢龚前伟、易成成、杜伟、胡俊妍、蔡美菊等同学，为我 创造了一个轻松愉快、团结和睦、奋发向上的工作环境。 感谢合工大2 0 0 7 界研究生2 7 班的同班同学及远在各地的好友，有了 你们的支持和鼓励，我的论文才得以顺利完成。 最后我要特别感谢我的父母和远在他乡的女友，没有你们的理解和支 持，我才能圆满的完成学业! 在此我想说：你们辛苦了! 在今后的日子里 以我会用自己的努力回报家庭、回馈社会! 吴彬 2 0 1 0 年4 月 第一章绪论 1 1 研究背景 随着市场竞争的加剧，制造业的竞争模式从产成品的竞争转变成为核 心企业领导的供应链之间的竞争。目前汽车制造厂商普遍推行准时制的生 产方式( j u s ti nt i m ej i t ) ，进一步催化了供应商与汽车制造企业合作方式上 的转变。在汽车总装制造过程中越来越强调零部件的配送节拍与生产节拍 相适应，避免物流过程中库存浪费、搬运浪费、等待时间浪费的出现【l 】。 因此，汽车整车制造商通常与零部件供应商结成战略合作伙伴，建立密切 的供应链体系，部分汽车零部件实现“看板 供货，这需要在整车制造商 与零部件供应商之间建立有效的供应链协同体系。 汽车制造企业的物流与供应链系统均建立在现代发达的网络通信技 术基础之上。整车生产厂商通过现代网络通信技术向零部件供应商发布生 产所需零部件( 物料) 信息，供应商根据整车制造商提供的信息进行配套零 部件的供货作业【2 】。目前，当前汽车零部件供应的一般流程如下：供应商 按整车制造商的订单进行供货作业；整车制造商收到各供应商的货品后， 直接存入存储仓库或各生产车间的临时仓储中，根据具体生产过程中使用 的货品数量交付供应商货款。 在日常业务过程中，供应商通常在物料及料箱容器上贴有各类标示性 的条形码，提供物料出入库及生产流水线上扫描之用。整车制造商收到各 供应商的物料后，通过对条码的扫描完成零部件的统计工作。这种对零部 件的数据采集工作成为汽车制造中组织j i t 生产的基础【3 j 。据统计采用准 时制生产后，欧美汽车生产企业的物流成本占销售额的比例大约在8 左 右，日本汽车厂商可以达到5 ，而中国汽车生产企业这一数字普遍在1 5 以上。 这种供求管理流程存在一些问题：整车制造商反馈给供应商的零部件 计划需求较生产线的实际需求有滞后性，这里有不同系统间数据交互造成 的原因，同时也有现有数据采集技术低效的结果；零部件于工人操作不当 或加工过程问题导致货品消耗，这类问题的责任、原因不易跟踪，同时可 能掩盖生产过程中的重大隐患；同时由于条形码需要逐一扫描以记录信 息，因而数据库中记录进货信息的粒度一般为箱级、包级、袋级，不可能 跟踪到货品个体，这为供货信息的实时、准确采集、统计制造了难以克服 的困难，在一定程度上阻碍“精益生产模式”在汽车制造企业的推广应用。 数据获取与数据采集是物流执行系统的基础，准时制背景下的汽车制 造供应链正向着直接化、透明化的方向发展。r f i d 技术作为比条形码更 高效的数据采集技术，在汽车准时制生产物流跟踪中有着广阔的应用前 景。整合r f i d 技术的物流执行系统，可以适应当前汽车制造竞争日趋激 烈的产业现状，以及企业管理水平持续提高的内在要求4 】；同时，新技术 的出现和不断完善也会淘汰老旧的技术，在带来经济效益的同时，产生供 应链管理方法的变革。 1 2r f i d 技术简介 射频识别技术( r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ，r f i d ) 是一种非接触的 自动识别技术，它的基本原理是利用射频信号和空间耦合传输特性实现对 被识别物体的自动识别 5 1 。电子标签与电子读写器构成一个r f i d 系统的 两个基本部分。工作时，r f i d 通过集成电路向读写器发出信号；读写器 受到信号后，产生一定的电场或磁场，标签在外界电场或磁场的作用下， 产生一定的内部电流，进而形成不同的电压，产生“0 或“1 来表示的 信号。读卡器接受这些信号后再转换成数字信号，由集成电路识别出来【6 】。 r f i d 产品的分类很多。依据电子标签工作所需能量的供给方式分为： 有源标签、无源标签和半有源标签。根据产品的工作频率可分为：低频 ( 1 2 0 k h z 1 3 4 k h z ) 、高频( 1 3 5 6 m h z ) 、超高频( 4 3 3m h z 、8 6 2 9 2 8 m h z ) 和微波( 2 4 5 g h z 及以上) 。根据标签与读写器的数据交换方式可分为：主 动式、被动式和半主动式。依据产业标准可分为：i s o 与e p c 两种标准。 r f i d 技术相对传统的条形码采集技术有很多优点。例如：标签存储信 息量大；不受标签污染和变形的影响；非接触式读取，无源超高频r f i d 标签配合线极天线读取距离可达1 0 米以上；读取速度快，可以实现标签 群读等功能；安全性高，可以通过加密手段对标签内的数据进行保护。 r f i d 技术也有应用难点，很少有行业通用的应用模式。而且r f i d 电 磁波本身特性决定了液体和金属物体对r f i d 设备的强干扰性；在复杂环 境需要功能强大的中间件支持；产品成本比条形码高，不适合做为条形码 的替代品一次性使用，必须形成规模化才有应用价值。 r f i d 技术于2 0 世纪9 0 年代开始兴起，在国外的应用已经较为普及， 涉及到工业、农业、商业、交通、运输、电子、计算机等诸多领域。在汽 车制造物流中配合j i t 生产模式的实现，r f i d 作为数据载体和基础数据采 集手段，有着广泛的应用前景。 1 3 相关研究综述 1 3 1 准时制背景下的供应链管理 1 3 1 1 国外研究现状 作为丰田汽车公司和精益生产的创始人，丰田喜一郎提出了j i t 生产 2 方式作为汽车制造过程中的核心思想。大野耐一在j i t 的基础上引申出拉 动式系统、看板作业、生产平顺化等具体措施，成为丰田进行j i t 的作业 基础【7 】。这一系列举措不仅降低了汽车厂商响应市场需求的滞后性，保证 了企业运作的目的性和有序性，并且让管理学界开始关注j i t 理论的研究。 在1 9 8 2 年s c h o n b e r g e r 在给出j i t 的定义是：在需要的时候才采购零 部件共生产所需的生产模式i s 】。同年，h o e f f e r 认为j i t 可以在生产、销售、 物流避免制造产生的浪费1 9 j 。h a l l 认为j i t 不能狭义的认为仅仅是改善生 产的零部件管理技术，而是一种让零部件从制造企业到终端客户都可以看 见的手段，提出了物流透明化【l0 1 。进入上世纪9 0 年代j i t 理论得到进一 步的发展，并拓展到如何在供应链间施行j i t 。1 9 9 5 年v o n d e r e m b s e 等人 研究了j i t 生产对于企业在采购和供应物流方面产生的变革【1 1 1 。i n m a n 和 m e h r a 将“及时供应商策略 归纳成企业实行j i t 模式的必要条件之一【l2 。 2 0 0 3 年c l l a i 利用系统动力学原理，阐述了供应物流看板机制，提出了 采用策略、行动步骤和存货控制以及优化生产力方面的改进l l 引。 美国一些研究机构吸收日本精益生产的思想，结合本国企业文化的特 点，利用美国本土企业在信息化方面的长处，提出的一种不同于大批量生 产方式的一种新的生产方式，被称为敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ，a m ) 。 美国亚柯卡研究室1 9 9 l 出版的2 1 世纪制造业发展战略中指出：制造 业企业应当通过长期合作建立虚拟企业组织，加强整体竞争力去适应市场 中不可预知的风险和变化。以高素质与协同良好的工作人员为核心，实行 企业间网络技术，从而形成快速响应市场的社会化制造体系。如何在供应 链中引入敏捷制造思想，将是今后美国经济振兴的关键l l 引。相对精益生产 而言，敏捷制造更注重企业间战略盟友之间的建立，通过对市场变化的快 速响应达到抢占市场的目的。但与精益生产相吻合的是，都强调对市场知 识的吸收，强调供应链的建设和企业小批量多频次的交货能力。 1 3 1 2 国内研究现状 国内管理学界研究j i t 起步较晚。1 9 9 8 年魏大鹏通过系统科学理论为 指导全面系统地分析研究了丰田公司的准时化生产方式技术支撑体系。特 别着重分析了构成这一技术支撑体系的每一个技法的特殊作用，以及各个 技法间的相互关系，为国内企业施行j i t 模式奠定了理论基础【l5 1 。2 0 0 0 年 河北工业大学孔造杰教授【16 】从准时化生产方式的基本思想入手，分析了人 们对准时化生产方式认识上的两个误区：准时化生产方式并等同于看板管 理；准时化生产方式不代表零库存。进而明确指出了准时化生产方式这一 先进制造模式的真正内涵是在于不断消除浪费和连续改进完善。 随着国内学术界对j i t 理论研究不断深入，一些具体的管理方法也浮 出水面。为了避免企业走入过分追求零库存的误区，周永强( 2 0 0 4 ) 针对 实施j i t 的现有库存控制方法进行了探讨，阐述了过分追求“零库存不 适合我国制造业产业现状，并从供应链管理的角度引人提出了与j i t 相匹 配的无b c 类成品库存供应链管理策略方法，将企业内部j i t 管理扩展到 企业间应用i i7 。 1 3 2 汽车总装物流中的r f i d 技术 1 3 2 1 国外研究现状 r f i d 技术在国外汽车制造厂商中应用案例不少，但通常在整车制造 和整车物流环节作为数据载体使用，且很少使用读写距离远、速率高的无 源超高频标签。在供应链使用r f i d 技术涉及到企业自身物流标准化作业 水平、供应商协作能力、r f i d 产品性能、企业现场实施能力诸多因素的 制约，因此成功的案例只到最近几年才涌现出来。 2 0 0 8 年韩国现代汽车集团应用无源超高频e p c 2 0 标准的r f i d 设备 追踪管理汽车配件供应链，具体由现代汽车属下物流公司格路维斯负责实 施【l 引。具体分两个阶段实施：第一阶段，格路维斯将总量达十三万枚的 r f i d 标签附着在包装汽车配件的皱硬纸板箱和包装箱上；第二阶段，格 路维斯追踪从总部运往世界各地的已贴标的包装箱和集装箱，r f i d 标签 年使用量将达两千万枚。通过r f i d 标签，现代物流公司可以对物流供应 链各个环节和步骤的运行情况进行追踪监管，并实时采集数据信息：包括 运往格路维斯配送中心的运输环节、重新打包装箱环节、由配送中心运出 后的环节、运往位于美国加利福尼亚州的科斯塔梅萨和阿拉巴马州蒙哥马 利的配送中心以及最后到达总装工厂。 本田汽车英国制造公司( h o n d ao ft h eu km a n u f a c t u r i n gl t d ) 采用英 国r f i d 厂家s t o c k p o r t 的r f i d 标签和相关软件，在本田c r v 和本田思 域的零部件供应链上利用r f i d 技术进行物品跟踪和数据采集【l 引。本田汽 车英国制造公司将在供应商运往到的本田工厂集装箱和金属容器上贴上 e p c 2 0 的标签，标签内的数据与数据库中某汽车部件信息对应联系。当贴 标的集装箱和金属容器运离供应商工厂，经过出入口时，员工用手持r f i d 设备对标签进行读取，并把读取到的相关信息通过软件，以电子方式发送 到本田公司。当集装箱和金属容器到达本田工厂时，工厂里每个卷帘门上 的固定式r f i d 读写器都会对标签进行扫描并把数据传送到本田公司的物 流系统中去，达到过程跟踪和数据采集的目的。 1 3 2 2 国内研究现状 在我国专门从事r f i d 企业数量和规模都有限，在应用方面与发达国 家有很大差距，在汽车制造业中鲜有r f i d 应用的案例。在供应链中推广 r f i d 技术，必须汽车制造厂商与其供应商相互配合才有可能实施。我国 汽车生产企业和零部件供应商之间有以下特点：自主品牌的零部件供应商 4 大多也是本土企业，而合资汽车企业的供应商大都属于外方企业控股的供 应商或者与合资外方相关的外资供应商。国产汽车厂商大都还处于供应链 合作战略建设、物流标准化规范建立的阶段【2 0 1 因此，受到产业规模和供应 商信息化条件制约，在自主品牌当中大都采取条形码加人工采集物流数 据。 但国内汽车厂商已经注意r f i d 技术在汽车制造过程中的应用。例如 中国重型汽车公司卡车技术部开发的车辆r f i d 标签，包含该车辆的订单 号、车架号、内部车型号等9 项最重要的信息。r f i d 技术衔接了物资条 码管理系统、生产管理系统、整车质量档案管理系统、整车库存管理系统、 售后服务系统等系统，实现了汽车生产、销售、服务各环节的信息化管理 【2 1 】 o 随着国产自主汽车品牌的成长，供应物流标准化作业成熟，配套供应 商长期合作关系的建立，现有r f i d 技术完全有可能应用在国内汽车供应 链管理中。 1 4 论文研究的主要内容 汽车制造供应链运作的核心在于：如何将精益生产、j i t 模式从企业 内部延伸到供应链当中。汽车制造企业在进行业务规划和流程设计时，不 仅仅要考虑自身的利益和需求，更需要从供应链一体化的角度出发，为战 略合作伙伴提供获利的条件【2 2 1 。在供应链敏捷制造的背景下，汽车制造企 业施行供应链战略必须面对以下几个问题：第一、如何以汽车制造需求为 源动力，在企业间施行拉动式配送。第二，如何对供应链日常业务进行管 理，满足供应链供应平顺化的要求，避免敏捷制造带来的负面影响。第三、 在技术上如何选择和实现。 r f i d 技术作为新一代的数据采集技术拥有传统条码无可比拟的优势。 特别是无源超高频r f i d 标签具有可群读、读写距离远、不需要人工操作 的优点，作为汽车制造物流中零部件的数据采集单元有着较高的可行性。 若将r f i d 技术应用到汽车生产物流中，可为汽车制造业实现精益生产和 敏捷制造提供有力的武器。 综上所述，本论文的研究内容主要有以下几点： ( 1 ) 基于r f i d 技术的汽车零部件物流作业规范研究 选用适当标准和封装的r f i d 标签对物流各环节中的关键零部件零部 件进行关联，结合现有的作业方式和流程，设计一种含有r f i d 标签电子 标示的规范作业流程。 ( 2 ) 汽车制造供应链协作机制研究 以j i t 生产为背景，以整车制造企业为供应链的主体，研究如何以信 息流指导物流，对供应链中的各零部件供应商进行协作管理，实现拉动式 生产和平顺化供应的双重目标1 2 引。 ( 3 ) 基于r f i d 技术的物流体系研究 以国内某自主品牌汽车公司的j i t 生产具体业务模式为蓝本，利用 r f i d 技术采集各种物料所处不同物流状态的信息，建立起一套供应物流 和生产物流的管理体系，并在需求分析的基础上，进行物流配送体系的详 细设计。 同时本论文的研究内容也是导师的国家8 6 3 项目“r f i d 在汽车制造过 程控制与质量跟踪系统中的应用 的一部分。 1 5 论文组织结构 第一章：绪论。主要介绍了本文的研究背景，提出了要研究的问题。 并且介绍了汽车生产物流理论方面的研究现状和r f i d 技术在该领域的应 用现状，以及论文的研究内容和论文的结构组织。 第二章：汽车总装物流业务分析与再造。对汽车制造中的生产供应物 流管理机制进行分析，介绍目前汽车制造企业如何进行企业间j i t 协作， 再造汽车总装业务流程，并在此基础上指出物流作业的相关问题和改进之 处。 第三章：采用r f i d 技术的总装物流规范研究。根据汽车总装生产实 际环境和技术本身要求，提出标准器具绑定r f i d 标签的作业方法，制定 了相关应用规范和管理规范。 第四章：供应链协作机制研究。针对目前汽车制造供应链现状，阐述 信息技术在j i t 生产中的重要性，并引入联合库存管理思想解决汽车制造 企业单方面进行零库存管理对供应链造成的负面影响。结合j i t 生产中的 传统技巧，设计拉动式作业、看板作业、自动化技术相结合的供应链协作 机制。 第五章：基于r f i d 技术的总装物流执行系统体系设计。根据前文介 绍的业务需求和管理模式的改进，设计基于r f i d 技术的汽车生产物流执 行系统，包含体系结构设计与系统功能模块划分两个部分。 第六章：原型系统实验研究。以前一章提出的系统体系结构设计和物 流规范研究为指导，开发以作者项目研究对象的物流执行系统，并对实验 结果进行分析。 第七章：总结和展望。对本文所作的工作进行总结，并基于本文的研 究成果做出下一步工作的展望。 6 第二章汽车总装物流业务分析与再造 2 1 汽车总装生产工艺简介 汽车制造大致经过四大工艺流程：冲压、焊装、涂装和总装。其中汽 车总装过程是指：按照一定流程与技术，将除车身之外的汽车零配件按规 定的要求组装至车身上，并经过调试、检验使之成为合格汽车的过程。经 过冲压、焊装、涂装三道依次工序后，形成的是带有色漆的汽车车身，并 存储至总装厂与涂装厂之间的p b s ( 喷涂车身存储区) ，等待总装生产的调 度。 当总装厂开始生产时，吊具将待装配的汽车车身从p b s 吊进装配生 产线开始作业。在总装生产线作业采用模块化装配方式，生产线沿线设有 许多工位，各工位负责专门一道工序。车身随着流水线向前移动时，各工 位依次在车身上装入相应的零部件。汽车总装涉及的主要工序有：前后桥 安装、制动控制器安装、动力总成安装、仪器仪表及电气线路安装、各种 溶液的加注等。 按照现代汽车工业生产的发展方向，汽车总装厂在经行正常工序和保 证整车质量的前提下，还需要考虑装配工艺的优化问题。例如：如何减少 总装生产线占地面积，提高单位面积的生产率；优化安排装配顺序和工序， 满足装配周期的要求，提高装配效率；提高生产线自动化程度，合理安排 人工作业与机器作业的工作范围等。 2 2 总装零部件物流业务分析 企业的生产模式决定了配套作业如何开展。在汽车生产生产行业，生 产模式一般分为：j i t 生产方式、j i s 生产方式和计划生产方式。相对应的 生产物料采购也分为j i t 采购、j i s 采购和计划批量采购。 j i t 生产是汽车行业为适应市场需求的多样化、提高自身产品质量、 降低生产成本，以日本丰田公司管理思想为蓝本，所推行一种强调准时生 产的生产制度。大野耐一在丰田生产方式 2 4 】一书中阐述到：所谓准时 制就是在通过流水作业装配一辆汽车的过程中，所需要的零部件在需要的 时刻，以需要的数量，不多不少的送到生产线旁边。也可用五个恰当表示： “在恰当的时间、恰当的地点、以恰当的数量、恰当的质量提供恰当的物 品”。j i t 的出发点是不断消除浪费，进行永无休止的改进。所谓浪费一是 指不增加价值的活动；二是指增加了价值，但所消耗的资源超过了“绝对最 少界限的活动圈 2 5 , 2 6 j 。 j i s 生产方式不仅要求零部件供应商及时对汽车生产企业进行配送， 7 而且还要求对所提供的物料进行有序排序，目的是方便汽车生产企业在汽 车装配时按照排产计划操作，减少生产部门对物料重新排序的时间，提高 工作效率。j i s 生产方式是在j i t 生产方式的基础上，要求整个供应链体系 具有高度信息共享能力和敏捷生产协作能力，是j i t 生产方式的延伸和扩 展【2 7 】。计划生产是传统的企业决策部门按照经验制定生产计划，生产部门 按照计划执行的过程。 2 2 1 相关业务描述 在现代汽车生产中，提倡以客户实际需求制定生产排产计划和采购计 划，基于客户实际需求的生产流程如图2 1 所示。 整车制造漉程 消费需求收集 生产计划翻定 采购计划制定生产物科配进 生产阶段) 齄收集客户需 强 求 釉 一 着 l 制定捧产计i哥 1 翊t - ：三 i l 爿 嚣 l 世争恒f 刊雠理醛i 甓 创建开放式i 霉 订单r _ 堑 话 协 tit 匠由 恒 l 响应开放式l 理 订单 毯 薹1 。 j 抽符士声 旨 准备生产 螽 图2 1j i t 整车生产一般模式 生产物料配送涉及到汽车生产企业内部物料采购部门、零部件物流部 门和生产职能部门和外部供应商四个责任单位。 在传统的计划生产模式中，采购部门是创建采购订单的主要决策部 门。在计划排产中，采购部门获知企业下一阶段的生产计划后，以此制定 批量采购计划，向供应商发布，供应商在确认后在指定的时间内将物料送 至公司指定的仓库。 零部件物流部是具体负责生产线配送工作，对生产物料的配送情况掌 握的更直接，采购公司和零部件物流部协商后，双方进行采购订单执行工 作交接，由零部件物流部决定具体的采购计划。零部件物流部门还负责生 产物料接收、物权转移、物流配送、物流人员车辆调度等工作。其工作的 中心是维持生产线的正产运转；保障供应商供货交接及时；生产现场仓库 的有序运作；防止在生产现场出现生产物料遗失。零部件物流部是j i t 供 应模式下管理核心部门和内部物流过程的配送执行单位。 8 生产职能部门是生产装配流水线上的具体操作者，是零部件供应商物 料配送的对象。 供应商是汽车生产企业的业务合作伙伴，是采购订单的接收方，是生 产物流配送的外部物流过程的执行单位。汽车生产企业对供应商管理涵盖 了从新产品开发阶段的供应商的搜寻，询报价管理到合同的签订，到日常 的采购之至到采购的索赔等业务的管理。其业务一般包括：新项目开发供 应商资源开发与管理、供应商开发费用、项目进度、质量、成本控制；以 及供应商审核、供应商质量( 批量、项目) 控制、供应商支持与培训、供 应商考核、供应商索赔与质量改进。 ( 1 ) 采购流程 汽车生产商在组织j i t 生产前，通常与零部件的供应商达成供货协议， 创建一份开放式的采购订单。所谓的开放式订单业务是指汽车生产企业与 零部件供应商之间签署的一份约定了零部件规格，而没有具体数量，并且 默认在协议有效期内零部件供应商配送的零部件都是基本合格可以接受 的。这是一种为了满足提高供应链敏捷度的订单方式，是日常j i t 供货的 基础。 而实际的零部件数量需求是由生产线的具体需要来制定的，汽车生产 商通过企业间的信息沟通渠道( 如：s c m 、s r m 系统) 向供应商发布采购 信息。每次具体的物料需求信息被称为一份j i t 订单，由零部件物流部负 责发布，j i t 订单中包含所需物料号、需求量、需求开始时间和时间底线， 对供应商配送作业批次不做要求。供应商可在规定时间范围内自行安排供 货时间，也方便供应商安排物流车辆调度。 供应商通过系统接收j i t 订单后，自行组织配送。每个月底，零部件 物流部门通过统计零件的消耗数据及入库数量，并将统计结果反馈给供应 商。供应商在确认后，制定发票。之后，采购部门在收到发票后，进行发 票校验，产生财务凭证。财务部根据产生的财务凭证进行结算开票。 ( 2 ) 物流配送流程 如图2 2 所示，零部件从供应商处配送至生产线边由以下几个环节组 成： 物流运输生产缓存工位配送 图2 - 2 生产物料配送流程 供应商向物流部门配送。供应商接收生产线的实际需求后组织配送， 其中包括运输在途、物料核对清点、质量抽检、单据签收等过程。 现场仓储环节。在总装厂内部均设置仓储区，目的是接收和存放供应 9 商提供的生产物料，为生产线的零部件配送提供缓存作用。因为仓储环节 占用零部件是为了保障生产线的正产供应，因此如何精确控制仓储零部件 的多少，既能维持生产线的正常消耗，又能减少仓储库存成本，是生产现 场物流配送管理的重点。 工位配送环节。在汽车总装厂设有巡检员，当巡检员发现生产线工位 上的物料数量低于安全库存时，总装内部物流人员会将现场仓库内存储的 物料配送上工位，保证生产线的整车运行。 ( 3 ) 周转器具使用与管理 在汽车生产行业中，零部件的配送过程时利用各式各样的周转箱( 也 称：器具、料箱) 作为容器在物流配送环节使用。在外部物流过程中由大型 货车完成物流搬运工作，在生产现场作业一般都由叉车完成。 汽车生产厂商在与供应商进行合作之前，一般都会按照供应商提供零 部件的大小、形状等条件，特别订制相应的周转箱作为放置零部件的容器。 这样做目的一是容量固定，方便清点和管理，二是方便叉车作业，防止在 搬运过程中损坏。 汽车物流配送过程中所使用的周转箱，按照材质主要区分为：塑料制 周转箱和铁制周转箱。塑料制周转箱多盛放形状规则、通用的零部件。而 铁制周转箱多为形状不规则、需要悬挂、装配方式或工艺要求特殊的零部 件设计。 器具的使用者大致有四类：供应商、第三方物流公司、总装厂生产部 门、总装厂零部件物流部门。其中供应商和第三方物流公司是满箱流的发 货方和空箱流的收货方。总装厂生产部门和零部件物流部是满箱流的收货 方和空箱流的发货方。 周转箱随零部件运送至汽车生产厂家，被零部件物流部门连同零部件 接收后，在仓储和生产线配送都一直运用。当整箱零部件被送上生产线后， 里面的零部件被消耗，空的周转箱再被物流部门回收返还给供应商循环使 用。 2 2 2 管理重点问题分析 汽车生产企业在实际业务过程中，与多达上千家的供应商有业务往 来，配送的零部件种类不计其数。因此在供应链环节实施j i t 时必须考虑 下面几个问题： ( 1 ) 企业间物流执行系统的建立 汽车零部件物流配送作业是从企业间协作延伸到生产企业内部各部 门协作的整体过程【2 引。供应链整体的角度出发，覆盖物流过程的各个环节， 是建立物流作业平台的关键。看板式作业是j i t 生产的重要手段，在实现 物流作业全过程拉动时，建立看板式的物流作业执行系统是汽车j i t 生产 1 0 的重要手段。有效的物流作业模式，包含了企业间的协作看板和总装车间 与零部件仓库之间的工序看板两个方面。这涉及到得人员单位的不同、工 作职能的差异、相关信息的流通与查阅权限等，这都是物流执行跟踪系统 所必须考虑的问题。 ( 2 ) 准时制生产的驱动问题 看板管理制度设立的初衷是保障生产线正常供应的前提下，对物流供 应链进行精益生产【2 9 1