：汽车企业随着车型换代升级，备件种类会逐年增多，主流整车企业的售后备件仓储管理规模已达到10万种以上。通过对售后备件仓储的自动化改造，能改善仓库的面积利用率，提升备件的拣货效率，降低仓储管理费用。本文重点介绍东风本田针对售后备件小尺寸零件的仓储自动化改造探索与实践经验，通过建设高位多层货架，利用料箱机器人实现自动存取，升级拣选投放作业方式。应用根据结果得出，通过14台CTU、6套输送线配合分拨墙的应用，不仅节约了25%的区域仓储面积，拣货效率也由人工49件/人/小时提升至81件/人/小时。

  作为全球最大的汽车市场，中国汽车市场面临诸多挑战和变革。新车销售将进一步放缓、汽车车龄逐步增加，由此带来的汽车售后市场规模稳步增长，汽车售后慢慢的变成为整车企业的利润中心。在售后备件订单激增的背景下，传统备件物流仓储遇到瓶颈，需要寻找新的突破口来提高物流效率，减少相关成本。在此背景下，自动化技术成为转变发展方式与经济转型的重要手段之一。

  在汽车售后备件仓储物流领域，拣选作业一直是很重要的工作，同时也是人工劳动强度较大的任务之一。随着科学技术的进步和智能化技术的应用，自动拣选系统也有了较大的发展。以料箱机器人（Container Transferring Unit, CTU）为核心的自动拣选系统在电商（京东物流）、医药仓储（湖北九州云智、中智大药房智慧库房）、烟草（红塔烟草物流中心零备件高架库）等行业均已经展开应用[1]。根据应用场景和技术特点分析，在汽车售后备件的仓储领域，尺寸比较小的售后备件具备应用料箱机器人的条件。

  汽车售后备件依据尺寸大小分为大、中、小物，根据每日出货的订单量分为高、中、低频件。依据这一些分类，不同备件的仓储方法不一样。东风本田汽车有限公司（以下简称“东风本田”）售后备件仓库采用“中心库+多分库”的仓储管理模式，中心库主要承担售后备件的包装、仓储、移库至分库和少量发货至特约店的功能。在中心库仓储的备件中，小物的出库量占整体业务量的34%，同时小物因体积小，在仓库中设置了单独货架存储区域，即小物阁楼区域。小物阁楼区域的仓储面积为2875m2，分为上下两层。高频件因周转速度快，存放于阁楼一层，便于拣货和投放人员存取作业，其出库件数约占整体小物区的70%，小物阁楼一层采用的是塑料周转箱存放，便于快速周转；对于低频件，采用抽屉式料盒，存放于二层。在阁楼区域采用“人工+PDA”的方式来进行作业，模式为“人找货”的作业方式，其具体流程如图1所示。经调研，小物阁楼区域存在如下三大问题。

  （1）人工成本逐年上升，且员工不稳定。该区域的拣货员岗位配置为22人，但拣货件数一直处在波动状态，发货高峰时期的业务量超出正常值40%以上。为满足超出的业务量正常发货，需要员工加班，甚至临时增聘少数小物阁楼区域拣货员。在劳务单价逐年上涨的背景下，小物阁楼区域的劳务费用逐年增高。

  （2）小物阁楼区域的空间浪费较大。在仓储管理系统的现行规则中，采用“固定定位+自由定位”的方式存储小物。受到库存波动制约，固定定位会产生空间的浪费。根据统计，固定定位的空置率已达到了11%。同时，小物阁楼货架的深度为900mm，而采用的三种标准周转箱（CRT432、CRT533、CRT654）的深度分别为400mm、530mm、640mm，货架与周转箱之间的尺寸不成正式倍数关系，不进行合理的尺寸链设计，导致货架空间的浪费。

  （3）小物阁楼区域作业环境差，劳动强度高。当前货架之间的作业通道相对较窄，而在小物上架、拣选环节存在大量的搬运和弯腰高强度动作。小物阁楼仓储区域的作业现状之一，如图2所示。据统计，单月弯腰拣选小物的次数达到41900次左右。在该区域现有的布局环境下，拣货人员采用“S”型路径作业，人均每日在全长880m的通道中需要来回大约10趟，步行路程约18km。

  为解决当前小物阁楼区域所面临的问题，决定通过引入自动化设备、机器人等，升级优化仓储系统的流程，改善作业方式，将现有“人找货”的作业流程升级为“货找人”的操作模式，从而减少该区域拣货人员的数量。同时，采用与标准周转箱相匹配的货架，提高仓库空间利用率。

  本方案旨在应用料箱机器人，使得小物仓储在最小仓储面积条件下保存最多的零件。方案对货架结构和摆放方式进行重新设计，从而优化布局；根据选用的料箱机器人的工作参数（如最大举升高度、设备宽度、运行速度等），对阁楼货架的高度和层数以及拣货通道的宽度做到合理化设计。最后，基于海康公司的RoboMirror软件，对该方案进行仿真分析，以便在设备投入使用前发现潜在问题，规避风险。软件中构建了库内取箱、输送线放箱、作业员的扫码播种和机器人返回充电等主要工作场景的仿线 系统方案仿真

  考虑到通道区域小，料箱机器人工作运行平均速度为0.8m/s。计算满足系统运行需求的机器人数量需要考虑拣货效率、机器人自身的运行状况（如停车、转弯减速、运行避让等）。仿线台料箱机器人，可以满足拣货效率81件/人/小时，投放效率50件/人/小时的目标。

  根据系统仿真结果，系统布局设计如图4所示，其中区域整体面积807.5m2，额外占用面积为9.5m2，整体合计面积817m2，存储区面积599.4m2，机器人换电区面积27.6m2，人工区面积190m2。根据原有的小物阁楼区域选用的存储料箱规格，料箱机器人搬运的料箱为塑料折叠周转箱：CRT533(530mmx365mmx325mm)和CRT422(400mmx298mmx165mm)（深×宽×高）。货架中CRT533仓位数8188个，CRT422仓位数1900个。分拨墙和输送线个工作站承担拣货发货任务，1个工作站站承担上架和循环盘点任务。

  如图5所示，方案选取海康料箱存储机器人MR-F0-50DCH，外形尺寸1730mm×950mm×6500mm(长×宽×高)，运行时通道宽度1100mm，车体旋转直径1850mm，取放货高度为320mm～5800mm，额定负载210kg，组件额定负载30kg。其具备自主定位导航能力，通过惯性导航和视觉导航等技术实现在存储区的精确定位。在运动控制方面，采用柔性运动控制，具备双轮差速驱动，支持前进、后退、旋转等功能，运动过程平滑柔顺，其运动性能参数如表1所示。

  为保证设备安全生产，料箱机器人具有多重安全防护按钮，即前后激光避障、前后碰撞检测、前后急停按钮，实现安全可靠的运动控制。通过前后各安装激光轮廓传感器，扫描机器人周围障碍物的距离，快速形成2D轮廓，配合感知库算法，从而实现对障碍物的检测。前侧激光避障安装高度182mm，监测250°范围内的水平视野，最大监测距离8m；后侧激光避障传感器安装高度246mm，监测240°范围内水平视野，最大监测距离8m。同时在设备前后两侧安装的2个碰撞传感器，具备当设备碰撞到物体时触发紧急停止功能。

  机器人供电具备智能电源管理功能，支持多等级电量阀值控制，低电量时自主到达换电点位充电。电池采用48V磷酸铁锂电池，在额定工况下可正常工作6～8小时。同时人机交互界面友好，支持液晶显示屏、声光告警提示。与控制系统RCS采用无线网络通信，支持Wi-Fi网络通信和无缝漫游，可在其网络覆盖区域无障碍运行。

  输送线主要实现“货到人”功能，料箱机器人在取到货后送到“U型”输送线入箱位，输送线获取信息后传送至人工拣货位，作业员取放至分拨墙。

  分拨墙设置了分拨墙亮灯拣选系统（Pick to Light，PTL）PTL与WMS联动。在拣选环节，当在输送线上料箱中拣货完成投放时，PTL中对应仓位的电子标签亮起，并显示投放数量，作业员投放完物料后，按下电子标签上的按钮，完成投放。分拨墙的应用保证了拣选过程中的准确性，同时提高了拣选效率。输送线 输送线.软件交互

  在整体设备中存在信息交互的系统主要是：仓库管理系统（WMS）、机器人调度控制系统（RCS）、料箱机器人管理系统（CMS）、输送线控制系统（PLC控制器）、分拨墙亮灯拣选系统（PTL），如图7所示。RCS对接的硬件设备有料箱输送线、料箱码识别相机。RCS与输送线PLC采用TCP/IP协议通信，交互的信息为料箱位置、输送线电机动作和传感器识别的信息；RCS与料箱码识别相机采用TCP/IP方式通讯，料箱到达识别位置，光电开关识别的信息通过输送控制PLC发送至RCS，RCS触发相机拍照识别，读取料箱码，与WMS联动，识别料箱内物品。分拨墙亮灯拣选系统，与WMS采用REST方式通讯，交互拣选的数量信息。

  在料箱机器人应用后，小物阁楼区域的拣货方式由“人找货”升级为“货找人”。“货找人”拣货方式下主要自动化设备的布置方案，如图8所示。料箱机器人根据机器人管理系统指令，自动存取立体货架上的料箱在U型输送线上周转，输送线上设置的视觉相机自动识别料箱码，可读取相关零件信息、料箱信息；操作站设有扫码枪，可快速读取包装二维码信息；在操作站上的显示器可显示当前作业对应的操作信息，并自动核对作业的准确性[2]。在日常拣选作业中，主要有入库和出库2个流程。

  作业人员将料箱放到输送线人工对接点；输送线传感器检测到有料箱放到位；料箱机器人管理系统（CMS）通过输送线PLC获取料箱放到位信息，触发相机扫描料箱码；相机扫描条码，并返回箱码信息；CMS获取该料箱的箱码信息，并将箱码和位置信息上传仓库管理系统（WMS）；工作站操作人员将备件品种、数量信息与料箱码绑定，绑定完毕，向机器人调度控制系统（RCS）下发入库指令，指定目的仓位；输送线转动，料箱输送到输送线检测点，输送线触发预调度任务；CMS调度一台空闲CTU前往入库对接点等待；料箱输送到入库读码点停止，等待读码；输送线传感器检测到料箱到达入库读码点；CMS通过输送线PLC获取料箱放到位信息，触发相机扫描料箱码；相机扫描条码，并返回箱码信息；CMS获取该料箱的箱码信息；CMS触发CTU执行入库任务；CTU到达输送线取货点，申请取货；输送线PLC反馈允许取货；CTU执行取货；CTU取货完成后，CMS通知输送线取货完成；输送线接收取货完成信息；CTU将料箱搬运至目的仓位；CMS向WMS系统上报料箱到位信息。

  工作台作业员查询出库单据，执行出库单据,WMS系统分配库存，向CMS下发出库任务，指定库区仓位和出库工作台；CMS调度CTU执行出库任务；CTU前往库区对应仓位取料箱，取料后，前往对应输送线放货接驳点，到达放货接驳点后，申请取货；输送线PLC反馈允许放货；CTU执行放货，放货完成后，CMS上报WMS系统放货完成；WMS系统获取箱码和料箱位置信息；CMS同时通知输送线放货完成；输送线接收放货完成信息；输送线将料箱送至工作台拣货位；输送线传感器检测到料箱到位；CMS通过输送线PLC获取料箱放到位信息，触发相机扫描料箱条码；相机扫描条码，并返回箱码信息；CMS获取该料箱的箱码信息，并将箱码和位置信息上传WMS系统；WMS系统获取箱码和位置信息；人工从料箱中取货，WMS系统与分拨墙对接，拣货完成后WMS判断料箱是否为空；如果为空，人工取走料箱，并在WMS系统中确认，WMS系统向RCS系统下发空箱取走信息；空箱取走接口CMS接收空箱取走信息，并反馈输送线，如果输送线上还有待拣货料箱，则待拣货料箱移动至拣货位；如果料箱中有余料，则转入库流程。

  小物阁楼自动化升级改造后的效果如图9所示，14台CTU精准依靠地面位置二维码和设定的路径智能运行。在输送线和具备亮灯拣选系统的分拨墙的应用下，实现了拣货效率和精度的提升。自动化变更后，小物阁楼自动化区域流程变化如图10所示：自动化流程新增了料箱绑定，用于机器人设备自动识别；在搬运上架环节，自动化流程利用料箱机器人消减了高强度的弯腰搬运上架动作；拣选环节中，料箱机器人快速寻找定位和拣选，提升了拣选速度，也优化了作业人员的作业环境；在自动化环节中，新增了机器人将料箱回库上架的环节。

  料箱机器人在实际运行中，原定路径在切换时，出厂设定规划路径为原地90°转弯，在项目实施中，为提升料箱机器人行驶速度，提高料箱的投放效率，对机器人的转弯方式来进行优化性测试。通过对机器人运动参数的分析和测算，在路径规划中加入45°转弯，如图11所示。通过转弯方式优化，使机器人送箱区域的路径增多，行进避让方式更多，机器人灵活性增大，避免机器人在搬送料箱过程中发生堵车现象。转弯半径优化是产品在项目实践中的初次尝试，使得料箱周转效率提升了13%。

  料箱机器人在取到料箱后，需按照顺序送往输送线，当前一台料箱机器人正在输送线作业时，另外一台料箱机器人需在等待点等到前一台机器人送箱和取箱作业完成。预先设置的等待点在不干扰机器人运行的后区等待点，当机器人作业完成后，需要1～2min另外一台机器人才能到达输送线。为提高送货效率，节省等待时间，在输送线前端设置了更多的泊位等待点，通过对等待位置的优化，日均节省作业员等待时间35min。机器人工作时作业等待的现状，如图12所示。

  根据售后备件的存储现状，通过对小物阁楼存储区域的现状梳理和自动化改造，配合仓库管理系统和料箱机器人的应用，提高了小物阁楼零件存储的管理上的水准，区域存储率提高20%，拣货效率提高39%。不仅如此，区域的作业环境得到提升，消除了高强度的人工弯腰拣选作业；在分拨墙应用下，拣选投放的作业精度也得到了提升。

  随着企业新车型的持续开发和投放，汽车企业的数字化变革深入推动，以及“to B”至“to C ”销售模式的变化，售后备件的仓储业务量持续扩大，业务模式日趋多元化，对于物流的柔性需求也日益增强，售后备件仓储的物流自动化慢慢的变成了了必然趋势。小物阁楼自动化改造的成功实践，不仅为汽车售后备件仓储变革树立了典范，也为未来物流自动化的逐步提升奠定了坚实的技术基础。

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