1 引言

汽车生产制造主要分为四大工艺，分别为冲压工艺、焊装工艺、涂装工艺以及总装工艺。总装车间作为连接汽车生产和整车物流的枢纽，是生产的重点，是整车物流的起点。总装车间是整车下线前的最后一道工艺，即将汽车发动机等全部内外饰件进行组装。汽车的内外饰件要满足各种消费者对汽车性能、舒适度等不同程度的需求，一个车型的内外饰件拥有三千余种零件，其占用的库存面积可想而知。随着工业不断的发展，汽车的生产技术水平不断提高、工艺设备不断进步，传统中占成本份额很高的直接生产成本已被压缩至极限，而原本占成本份额较低甚至被忽略的仓储成本、物流成本、人员成本等成了降本的着手点。

在我国目前的汽车物流仓库管理中，存在着管理意识薄弱、结构设计不合理和缺乏空间利用意识等问题，制约着汽车仓库利用率的提升。在提升汽车物流仓储面积方面，提升仓库的仓储空间是有效的手段之一，在仓库整体布局不变的情况下，可对库位高度进行调整，根据部品的使用频次、零件包装形态、零件重量等因素，设定不同的摆放区域，保证仓库利用率最大化，仓储成本最小化。只有优化仓库的存储空间，才可以最大程度地提升仓库面积利用率，因此，为提升仓库的空间面积利用，要在某些特定区域设计多层料架。

2 现状分析

随着新车型的不断进入，零件点数的不断增加，原有主机厂仓库出现较大的面积缺口，总装车间内再无多余面积被用于零件仓储，鉴于此，大家集思广益，开展头脑风暴，为解决面积缺口纷纷献策。与此同时，响应公司“向生产要效率，向管理要效益”的号召，不仅要对现场生产进行精益改善，也要对管理等方面进行精益改善，克服困难，扫除拦路虎，在汽车行业寒冬时节，我们需要持续降本，因此对某主机厂的小件仓储区域进行重新规划，降低仓库成本。

2.1 仓储现状分析

某主机厂国产小件零件种类共653种，存储方式采用单层平铺于托盘上，托盘是尺寸为1200mm*1200mm的塑料托盘，耗用大量的仓储面积，因小件仓储区域需进行手工集配作业，作业流程如图1小件仓储作业流程所示，因此对应每一个仓储区域，需设定仓储物流通道，如图2小件仓储区域布局所示，且为防止塑脂箱倒塌，堆垛高度均在500mm，导致现某主机厂小件仓库面积利用率仅为30%左右，且空间利用率为10%。

图1 小件仓储作业流程   

图2 小件仓储区域布局 

2.2 作业疲劳度分析

因现场零件均单层平铺置于地面上，作业均属于弯腰作业，根据人机工效学分析，以仰卧时耗氧量为基础，弯腰的耗氧量是150-160%，耗氧量最大，极易产生作业疲劳，如图3作业姿势耗氧量所示，且易产生人体腰部劳损。若人长期处于作业疲劳状态，易产生注意力涣散、作业效率降低、易造成安全事故等。高强度的作业导致现场作业人员稳定程度低，人员离职率高，直接导致公司招聘成本及新员工的培训成本陡增，同时新员工的入职很难保证作业品质，往往会降低客户满意度。

图3 作业姿势耗氧量   

2.3 5S环节薄弱

现场存在5S整理、整顿、清扫、清洁四个环节相对薄弱，因无摆放定置线，料箱杂乱无章地摆放在托盘上，且未能保证一料一位，因此存在着错配、料架堆垛倒塌、部品品质异常等风险。

3 仓库立体规划

现在的仓储存在成本消耗大、面积利用率低、寻找零件难度大等问题。对于此现象，本文提出建立立体仓库，充分利用空间仓储货物。立体仓库可以大大提升仓库利用率、加快货物手工集配作业速度、消除差错、减轻劳动强度、提升生产效率。主机厂小件集配区采用人工集配，因此本文只考虑导入双层料架，便于拿取。

3.1 双层料架尺寸确定

3.1.1 双层料架高度确认

根据某主机厂现场实地调研，当托盘堆积满货物时，托盘高度h=1200mm。为便于使用电动液压叉车将整托货物推进双层料架底部，在托盘高度的基础上，加上适量的修正系数△h=100mm。料架高度计算公式:

底层料架高度H1=托盘高度h+高度修正系数△h (1)由上述公式(1)，可得出双层料架底层高度为1300mm。该料架为双层料架且为保护作业人员作业安全，避免料架高处掉落，双层料架总高度H2计算公式为:

双层料架总高度H2=2*底层料架高度H1(2)

由上述公式(2)，可得出双层料架总高度为2600mm。

3.1.2 双层料架功能高度设定

根据GB10000-88中国成年人人体尺寸(肩高见图4和表1，手臂长度见图5和表2)，计算确定双层料架功能高度。

图4 人体立姿尺寸图 

表1 人体立姿尺寸表 

图5 人体主要尺寸  

因零件堆垛高度应保证95%的作业员可以拿取到，因此百分位数均采用P5，肩高G1=1285mm，上臂长B1=289mm，前臂长B2=216mm，根据人机工程对高度进行穿鞋修正高度△h1=25mm，双层料架功能高度为:

双层料架功能高度G=肩高G1+上臂长B1+前臂长B2+修正高度△h1(3)

由上述公式(3)，可得出双层料架功能高度为1815mm。

3.1.3 双层料架长度确认

塑料托盘尺寸为:L*W=1100mm*1100mm，为节约料架占地面积，建议一个双层料架底层放置多个托盘，但考虑当多个托盘紧密相连时，作业员在进行手工集配作业时，步行距离将增加，增加移动浪费，因此在制作料架时，底层料架放置3个托盘，为方便托盘进出作业，对托盘长度进行修正，△L=100mm，料架长度度计算公式:

底层料架长度L1=3*(托盘长度L+修正长度△L)+4*隔离柱宽度△l(4)

由上述公式(4)，可得出双层料架底层长度为3800mm。

3.1.4 双层料架宽度确认

根据实际托盘尺寸设定双层料架宽度，为方便托盘进出作业，同样对托盘宽度进行修正，△W=100mm，料架宽度度计算公式:

底层料架长度W1=托盘宽度W+修正宽度△W(5)

由上述公式(5)，可得出双层料架底层宽度为1200mm。根据上述尺寸确定双层料架样式，具体如图6双层料架样式图所示。

图6 双层料架样式图   

3.1.5 双层料架零件摆放能力设定

根据到货类型、零件重量以及使用频次设定零件的上下层摆放基准，具体摆放基准见图7零件摆放基准。

图7 零件摆放基准  

根据GB12330-1990，男性搬运作业单次重量极限为15kg，且同时需要对塑脂箱进行搬举作业，需在此次基础上降低，根据表3男性受试者对搬举MAWL和RWL时的竖肌肌电幅度，采用fr，水平距离为25cm，设定上层料箱重量极限为12.4kg，高于12.4kg的零件均放置于下层。

表3 男性受试者对搬举MAWL和RWL时的竖肌肌电幅度

根据如上原则对小件集配区域的零件进行上下层摆放区分。

3.1.6 双层料架材质选取

双层料架承重梁采用Q235材料的屈服强度235Mpa为最大扭转切应力计算扭矩2651N.m*0.6安全系数=1590N.m倒推挠度值约为0.05m，负载9600N。综上，如使用双层货架静负载>9600N货物，货架将发生倒塌，考虑安全系数，一般货架安全系数取值0.3-0.5(因货物无法均匀布置与货架上)，因此货架理论最大承载9600*0.4=4800N≈384kg，根据材料的选定，限定双层料架上层承重不得超过384kg。

3.2 双层料架布局摆放

根据不同的布局原则，可节省的面积也有差异，通常的仓库料架摆放方式有I型摆放(单排顺序摆放)及Ⅱ型摆放(双排背对背摆放)。对于I型摆放，可以快速取到位于货架靠后位置的货物，但是由于搬运物流通道过多，浪费了大量的空间面积，降低仓库的面积利用率，而Ⅱ型摆放存在不利于货物拿取的劣势[1]。结合Ⅰ型及Ⅱ型优缺点，延伸出U型摆放及L型摆放，详见图8料架摆放方式，根据不同的库位形状以及库位的料架数量，采用不同的布局模型。

图8 料架摆放方式 

根据现场实际调研情况，分别对1G、2G、3G+5G、4G、6G小件集配区导入三十个双层料架。各个区域零件点数及改善前面积情况如表4发点信息数据所示。

表4 发点信息数据

根据各个发点的尺寸及零件点数，计算出对应导入的料架个数以及选择最优的摆放原则，详见表5导入后发点面积及料架个数。由于该小件区域作业员最主要作业为小件零件的集配，最大的作业浪费为搬运浪费，根据以上四种摆放方式，我们最终选择I型摆放可缩短移动距离，减少搬运浪费。各发点仓库布局图见图9发点布局图。

表5 导入后发点面积及料架个数

图9 发点布局图   

最终6个发点节约面积340m2，可节约仓库租赁费用10200元/月。

4双层料架仓储模式结论分析

双层料架的投入使用，不仅仅可以为我们带来仓库面积利用率的提升，全年节省仓库租赁费用122400元，与此同时，为我们带来无形的效益。现场作业环境5S更加亮丽化;保证仓库库位的一料一位，避免产生错配现象;作业员在寻找料位时更加便利，减少寻找浪费，搬运浪费等作业，降低作业员工作强度，增加员工的稳定程度;为增强目视化管理，在后期使用时，为双层料架投入料位看板，实现料位信息化、可视化、数据化，让集配准确性得到质的提升。

5空间仓储模式应用展望

立体仓库是仓储规划技术的再提升，在日后仓库布局中的地位日益重要。随着工业4.0的推进，自动化立体仓库将逐步取代传统的立体仓库，自动化立体仓库将计算机与信息管理技术进行功能集成，并将巷道堆垛机作为工具实现对货物的存取，通过对仓库内装卸搬运设备的控制实现物料的自动出入库操作[2]。自动化立体仓库技术的应用实现了对仓库空间利用率的有效提升，同时节省了人力和物力成本，提高了仓库的工作效率。后期将推进研究自动化立体仓库。