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新能源汽车工厂数智化物流体系构建与LES系统创新实践
本文结合某知名新能源车工厂的具体实践，对一体化的数智化物流系统的构建要点进行了分析，并详细介绍了涉及物料管理的LES物流执行系统的建设情况，尤其是每个模块的创新功能特性和所带来的成本优势。通过“大道至简，难度守恒”的理念，实现LES的标准化、可配置性和可复制性，从而满足数智化时代的需求。
作者：王永锐
国内某知名新能源汽车工厂物流体系团队负责人
在数智化发展的大背景下，我国汽车行业正经历着从燃油车向新能源车的深刻转型。这一转型，不仅体现在产品层面，更在生产物流领域显现出巨大变化。相较于传统燃油车工厂，新能源车工厂在物流数智化方面展现出更高的体系化水平，且实施更为容易，所形成的物流场景也更具动态性和创新性。
一般而言，传统燃油车工厂的物流场景具有高度稳定性，一旦物流模式定好之后，往往多年都保持不变。
以某2018年全国销量超过200万台的燃油车工厂为例，其先通过Milk-run运输入厂，再通过PPS方式拉动小件上线，通过Call button方式拉动大件上线的物流模式，即为经典的汽车工厂物流模式（库位规划动态调整这类变化，不属于物流场景的变化）。
此外，传统燃油车工厂在长期发展过程中，物流相关系统的建设往往呈现出多点开花、分别发展、各自为政的局面。如拉动系统、库存管理系统、包装器具管理系统、运输管理系统、卡车排队系统、盘点系统等大都独立运行，由物流部内部不同的功能块分别提出需求并独立实施，即使物流部有专门与IT部门对接的功能块，但也通常会因为能力受限，或者缺乏全面消化吸收所有系统的功能的机会，而最终难以形成一体化的数智化物流系统。
相比之下，新能源工厂则呈现出不同态势。一是传统主机厂中深耕多年的专业人员，已经对物流系统以及一体化的数智化物流解决方案形成较为深刻的理解，从而培养出优秀的人才队伍，使得新能源车工厂能够具备一体化数智化物流系统的整合规划和设计能力；二是新能源车工厂大多是从零开始建设，这为其打造一体化的数智化物流系统提供了契机；三是体系化、数字化的物流系统本身也符合新工厂的成本和效率需要。
因此，在能力、契机、需求的三者共同作用下，新能源汽车工厂一体化的数智化物流系统得以快速发展。
一体化的数智化物流系统的构建，绝非对系统功能的点状思考和理解，其核心首要在于体系化的思维，以及体系化的落地。在规划设计物流系统架构前，我们需要深入思考，并构建数智化物流体系蓝图。图1是某新能源汽车工厂的一体化数智化物流体系示意图。
图1 某新能源汽车工厂的一体化数智化物流体系示意图
如图1所示，一体化数智化物流体系共有五个层次，最底层的基本要求是，强调各类交付需要往标准化、在线化的方向推进，而不是通过诸如Excel表来传递信息。
再上一层是“体系+赋能”层。体系是确保正常、有序、高效运作的基础性管理，必须在体系化解决方案中予以保障，包括EHS双体系（ISO14001/45001）、质量体系（ISO9001/IATF16949）、信息安全体系（ISO27701/27001）、物流管理/物流评审体系（MMOG/LE），全方位地以体系为指导。同时，物流人员的能力建设也不可或缺，由于组织有分工，不同的分工就需要有不同的核心知识，因此需要建立岗位知识矩阵进行知识分类，并有的放矢地进行知识赋能，以确保团队能够有效运作。
当然，仅有体系是不够的，还需有流程来保障体系的要求被执行。因此，再上层是完善的运作流程以及SOS（标准化作业指导单）体系。在设计流程时，我们会先构思流程的框架，然后基于这一框架去设计物流系统。同时，物流系统设计的过程当中也会反作用于流程，可能会基于系统设计方案再来调整流程的编制。而SOS相当于挂在各个流程之下的具体工作和操作指导，对于与系统强相关的SOS，通常需要在系统上线后才能具体编制，并包含大量的系统操作截图。
在清晰定义完整的流程体系后，就可以进而定义物流系统解决方案。我们把数智化物流体系的系统定义为三个：一是与生产计划/物料计划相关的APS系统（Advanced Plan & Schedule）；二是包含几乎所有物料管理的LES物流执行系统（Logistics Execution System）；三是VLM整车物流管理系统（Vehicle Logistics Management）。这三个系统覆盖了主机厂物流管理的计划、零件、整车等三大板块。
笔者有幸主导了所在企业的整个LES系统的流程体系、系统模块、系统功能设计，所以下面将着重分析介绍LES系统的建设与特点。
LES系统覆盖几乎所有与零部件原材料管理相关的核心功能，包括拉动执行、库存管理、物流包装器具管理、运输管理、卡车调度管理、智能库位规划、盘点及差异分析、人员管理、供应商物流体系管理等9个模块。这些模块之间能够实现主数据的共享与顺畅衔接，确保信息流通的高效性。同时，LES系统还具备与其他相关系统进行交互的能力，进一步提升物流管理的整体协调性和一体化水平。如图2所示。
图2 LES系统模块及与其他系统的联系示意图
针对LES系统各模块的独特之处，下面将分别进行介绍。
1.库存管理——IWM（Inbound Warehouse Management ）
（1）模块化配置
库存管理模块可以无限配置增/删工厂、仓库、库区、库位，与SAP无缝同步。由此可实现新增、删除、变更工厂和（或）仓库时，无需承担任何额外的开发成本，即额外开发成本为零。如图3所示。
图3 工厂1相关的各个仓库皆可无限配置，工厂2到工厂n 以及其所需的配套仓库也都可以自定义无限配置
在当前的汽车行业中，新工厂仍在不断涌现，并且由于新车型产量规划的变动，外部、内部仓库的增删也时常在发生。而传统主机厂的库存管理系统（通常称为WMS）往往采用定制化开发方式，这就意味着每当发生仓库的增删变动时，都会产生额外的开发时间和开发费用。
（2）多物权共存
该模块可以实现VMI物料和主机厂公司产权物料的多物权无感共存，结算点可任意配置，即使在同一个排序料架中，不同零件号也可拥有不同的物权，这对降低管理成本和库存成本都会带来显著效益。相较于传统的不同物权库存分别管理方式，无感共存可使管理成本降低40%。如图4所示。
图4 传统模式：不同物权区分管理
创新模式：多物权前台无感共存，同时还能自由配置物权转换仓库
（3）库存形态灵活转换
该模块支持托盘级、料箱级、散件级库存形态能够轻松地互相转换，可用/冻结/质检/已分配等多种库存状态管控与互转也很容易。虽然这类形态和状态的管理在各类WMS系统中也很常见，但WMS系统往往在实现互相之间的形态转换时会比较麻烦。而我们使用了一种极其简便的算法来实现托盘转料箱，或者料箱转托盘的操作，只需要操作层面正常扫描作业即可，可最大限度地不增加额外的拆托或者组托的操作；相较于传统WMS，操作效率可提升约30%以上。如图5所示。
图5 多形式来料、多形态互转、多状态互转
2.拉动执行——MCO（Material Call Off ）
（1）拉动执行模块的创新功能特性
①模块化配置。该模块可无限配置，适配任意物流场景，以及物流链路上的各个库存环节的拉动。
②支持多种拉动模式。该模块可以支持JIS排序、JIT MIN/MAX、SPS、PPS、Call button、传递拉动等多种拉动模式。
③支持组合拉动。该模块不仅支持单箱实时拉动任务，还支持定时多箱任务集合，以及各库存环节上的各环节组合拉动。
图6 从车间生产线旁向厂内LOC仓库的拉动全过程
以图6为例，从标注序号①的生产线旁区到标注序号⑧的收货暂存区，区与区之间都存在拉动，传统的拉动系统都是定制化开发，也就是告知系统开发人员说自身的物流场景是从①至⑧，系统将会以写死开发的方式，去满足各个环节的拉动，每个环节的拉动可能都不一样。
然而，在当下快速变化的时代，物流场景中的拉动环节可能随时发生变化，例如，图6中画圈的地方，会将平叉车和高位叉车优化成由一部高位叉车来完成作业，不再需要序号为⑦的高位待上架区，如图7。在这种情况下，难道系统就需要做变更开发吗？同理，假设经由⑤高位待发区的操作也优化成由一台高位叉车一步到位叉到④ASRS待上架区，难道系统也需要做变更开发吗？如果在传统的系统中，往往就需要做变更开发。
图7 岗位优化，合并平叉车和高位叉车后相比图6环节减少
为消除因场景变化而导致的系统开发时间和费用，我们总结出每个环节拉动的规律，并提出“大道至简”拉动。该方法的核心在于，将复杂的物料拉动过程抽象简化为两个区段之间的拉动，我们将两个区称之为“区段”，将多个区段相连接形成的拉动链条称为“轨迹”，设计一套可配置的区段、轨迹拉动算法，就可轻松覆盖所有的拉动场景。
在大道至简拉动中，每个区段的拉动方式均可配置，可以是PPS（按件拉动），可以是JIT，也可以是Call button（按需按钮拉动）等。同时，还可以配置是否允许超额拉动，例如当拉动任务产生的是拉动5箱A零件，但5箱A零件在一个由7箱A零件、3箱B零件、1箱C零件组成的托盘中时，如果设置为允许超额拉动，则可以在执行该拉动任务时拉动该托盘，并完成A零件5箱拉动任务。如果系统中同时还有其他拉动需求（如正好有B零件2箱的拉动任务），也会被一并自动完成，而剩余的不在拉动任务中的箱数，系统将会在完成库存转移时备注其为连带拉动，这就可带来极大的便利性。当然，也可在实际执行拉动任务时只抽出托盘中的5箱A零件进行箱标签的扫描，那么托盘就会自动拆出5箱A零件，而剩余的2箱A、3箱B、1箱C零件，仍然留在原来的托盘形态库存中。这里就可以看出拉动模块和库存模块的巧妙结合。
（2）所获成本优势
①物流场景变更通过配置即可满足拉动，额外开发成本为零。
②预置能覆盖所有单一环节的点对点拉动方式5种。
③多任务模式和拉动方式的排列组合，拉动场景满足率100%。
3.物流包装管理——LPM（Logistics Package Management）
（1）物流包装管理创新功能特性
在系统上，供应商节点上的库存初始状态都为空箱。当供应商在主机厂的门户系统点击订单发货时，空箱库存会被转移到供应商对交货地的在途库存状态，并标记为满箱；随后，当卡车抵达交货地仓库时，仓库工作人员会对交货单和每箱物料或者托盘进行扫描收货操作，此时满箱库存会相应移动到收货仓库节点，完成入库流程。我们可实现物料收货的库存管理和物流包装器具信息的深度联动，而非将两者独立分开管理。
当满箱在仓库内使用完后料箱返回至空箱整理区时，该区域会执行生产返空操作，完成满箱向空箱状态的转换，并将料箱库存转移到空箱整理区节点。
然后，空箱区会创建器具流转单，表示空箱器具从空箱区向发送目的地在途状态。最后，由发货目的地（可能是供应商，也可能是外部仓库，总之是任意节点）对流转单进行系统接收，从而完成流转闭环。
图8 包装器具流转全景图，节点可任意无限配置
在此过程中（如图8），物流包装管理模块呈现以下特点：
①模块化配置。该模块可无限配置增/删包装器具流转全部节点，如供应商、在途、仓库及其细分区域。
②空/满箱状态、不同物权能区分管理，且易于转换。
③具备精确的差异分析能力，每个差异都能精确追溯到包装器具的流转单。
（2）所获成本优势
①新增、删除、变更任意包装器具管理节点，均无需额外的开发成本。
②管理维度提升3倍，使系统具备与物料计划联动的能力。
③包装器具库存管理精度提升50%，差异分析效率提升50%。
4.卡车调度管理——TDM（Truck Dispatching Management ）
在卡车调度管理模块下，卡车司机通过LES系统的司机端小程序，扫描交货单并与车牌号进行绑定。结合北斗卫星导航系统对车辆的精准定位，实现对卡车的高效调度管理。交货单上详细记录有交货地址和仓库道口信息，这使得系统能指引和分配卡车去相应道口。同时，调度人员可以实时查看车辆排队信息，并可以根据道口排队的实际情况，通过在PDA或者电脑上拖动卡车图标的形式，把车辆拖到其他空闲道口，从而方便快捷地完成调度操作。
（1）创新功能特性
①该模块提供可视化的卡车及交货单实时定位，并可实时更新订单预计到货时间。
②可实现卡车智能调度及与司机交互，包括入厂出厂、道口分配、排队调整等。
③能自动记录车辆超速违规等行为，提高安全管理水平。
（2）所获成本优势
①取代人工电话协调的联系方式，使用物料跟踪效率提升80%。
②避免道口的无序拥堵现象，使道口运作效率提升50%。
③违规记录电子化，结合处罚，车辆违规超速行为减少95%。
5.智能库位规划——ILP（Intelligent Logistics Planning ）
传统的库位规划主要依赖“非数字化”的手工操作，通常是物料规划工程师利用Auto CAD软件进行平面图的绘制。由物流规划工程师根据零件上线工位及其他属性，使用CAD画草图，并根据Excel表格进行一个大致规划。如图9所示。
图9 传统的CAD手工规划
然而，这种方法存在诸多弊端，如规划效率低。每次进行库位规划，都需要人工绘图不仅耗时费力，还经常需要工程师加班加点调整线边规划，且规划与实物变更存在时间差。
并且，这一方法难以应对生产节拍（JPH）的频繁变动。由于乘用车市场需求波动较大，JPH也会随之波动。在现有人工规划手段还不靠谱的情况下，要能够在变化的生产JPH下规划出精益的小件摆放面积，是不可能完成的任务。因无法做到整体最优库位配载数字量化输出，实际运营时库存可能会溢出（整体为新车型+老车型），且难以判别是规划问题、运作问题，还是生产时的实际JPH与规划JPH不一致问题。
而智能库位规划，是基于料架每层的长宽高，以及物料料箱尺寸和所设定的MAX值，直接一键生成模拟配载图，如图10，每一列是一个料架每一层的俯视图，可以直观看出哪些规划不合理，会造成物料从料架上溢出。
图10 智能规划生成的料架每层配载俯视图
（1）创新功能特性
①一键生成物料库位摆放图纸。
②自动计算物料库位容积率，超容报警，及时调整规划参数。
（2）所获成本优势
①库位物料规划效率提升90%。
②运作实施前调整规划参数，避免运作停线。
6.盘点及差异分析——PCA（Physical Count Analysis ）
盘点及差异分析模块最大的功能特色，除了全数字化精确记录盘点过程外，还能够在盘点过程中同时完成库存的纠错。例如，盘点时一个料箱系统库存在B库位上，而这个零件在A库位上被盘点到，那么系统就会把该零件的系统库存从B库位移库到A库位，同时在系统库存操作流水记录中以“盘点移库”的移动类型进行标注，从而极大提升盘点和库存纠正的效率。
（1）创新功能特性
①全数字化精确记录盘点全过程，支持同时进行托盘、料箱、散件、异常物料多状态盘点。
②盘点过程中同时校准库存，包括物料系统库位、托盘或料箱状态。
③一键生成差异报表，包括实盘结果、LES系统库存、SAP系统库存。
（2）所获成本优势
①全过程无纸化，过程数据库全追溯，盘点效率提升50%。
②库存校准直接与实盘联动，库存校准效率提升50%。
③无须手工整理差异报表，差异分析效率提升80%。
7.运输管理——TMS（Transportation Management System ）
（1）创新功能特性
①改变订单数量满足装载率最大化的逆向智能配载。
②兼容传统的3D智能配载。
（2）所获成本优势
①结合装载率最大化决定订单数量，装载率提升20%，同时准点率提升35%。
②使用灵活性上多一种选择。
8.人员管理——IDM（ID Management ）
（1）创新功能特性
①以零件操作历史管理思路对运作人员进行全过程管理，包括入职、培训、岗位调动等，形成一张大表数据库。
②岗位与系统权限自动挂钩。
（2）所获成本优势
①可定义可配置人员全过程管理，数据结构全面且简单，基于数据库可生成多种维度的统计分析数据，效率提升80%。
②人员系统权限高效、安全、无缝配置，效率提升80%。
9.合作伙伴物流体系——PLS（Partner Logistics System ）
以上，通过研究零部件原材料物流运作管理中的规律、关系，打通所有相关的主数据和环节，从而实现大道至简的物流执行系统。同时，所有的运作数据都将形成多层次、多维度的KPI，明确问题点，提供运作改善方向。以此，满足数智化时代的需要。
“大道至简”，力求建立同类逻辑配置出不同场景的需要，用可配置的同一功能模块来适配传统系统按场景定制化开发的不同功能，并从操作使用角度打造操作层面的“至简”，降低培训成本，提升操作可靠性，从而形成标准化、可配置性、可复制性的基因，提升作业标准化和效率。
“难度守恒”，旨在要实现操作使用角度的“至简”，那么系统的设计开发就必然更难；虽然“难”了设计开发的少数人，却“简”了成百上千的使用人。
编辑、排版：罗丹
本文内容源自《物流技术与应用》2024年8期(点击查看掌上电子刊)，有删改。
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