航空仓配的“物联网+运筹优化”攻略

一、案例企业简介

该客户为全球领先的独立飞机工程集团，也是规模最大的飞机维修、修理及大修服务供应商之一。集团透过遍佈世界各地的16间营运公司，为航空公司客户提供全面的飞机工程服务。客户的服务范围包括机身服务、外勤服务、部件服务、发动机服务、航材技术管理、机队技术管理、客舱设计整装方案、私人飞机设计整装方案、客改货、零部件制造及技术培训。

图1.客户客机维修现场

二、航空维修仓配管理行业特点

飞机维修行业因其小众的客户群体较少进入公众视野。飞机维修行业的配件仓储及配送管理，因其高度的复杂性和动态性，严苛的安全和时效性要求，被认为是仓配精益化管理的“塔尖工程”。

（1）多品种小批量SKU

飞机配件管理具有极高的复杂度，一架飞机波音747飞机的零配件数量高达600万个左右。根据独立飞机维修服务的运作特点，各航空公司会根据飞机维修计划，将维修所需航材配件在飞机到达香港机场前发送给维修商。因此飞机零配件复杂性特点，客户企业的航材库存形成了多品种、小批量的特征，常年管理的SKU在16万个左右，仓储配送管理难度极大。

（2）航空配件形态差异巨大

根据不同的飞机维修工程类型，其配件的形态差异巨大。从几毫米的螺栓，到数吨重的发动机整机，以及低温冷藏的危化气体，都可能成为飞机维修仓储配送管理的对象。形态的差异化对仓储的储位空间、装卸搬运设备、人员操作技能等方面都提出了挑战。

（3）超高的实效性要求

在航空维修行业于仓储、配送的实效性有着高度精确的要求。维修时效的保证，直接影响到航班运营的准时性。因此，在航空维修行业中制定了一套复杂的优先级体系以及精确到分钟的时效管控要求。最高优先级任务AOG（Aircraft on Ground）要求在15分钟内完成仓储的拣货、质量检验、出库以及配送到停机坪维修现场。

（4）严苛的安全追溯流程

航空维修对于航材的安全溯源管理有着极高的要求，每一个零配件在入库前都需要有专业资质的检验人员进行质量检查并签署合格证书，每一件航材都要求有独立标识。为确保航空安全，拆卸替换的旧航材也将受到严格管控，会根据航空公司要求进行回收或就地销毁，销毁残骸也需要进行独立标识和拍照记录。

三、项目核心理念

该企业客户经过长期的行业经验积累，形成了一套独具特色管理体系，在行业中树立了领先地位。但其现有的信息管理系统已使用近20年，在前线业务操作、中层流程协调和上层管理控制等方面均遇到瓶颈，难以适应智能化时代的全新要求。

2018年客户正式启动飞机零部件仓配管理智慧化升级项目招标，旨在发现优秀的物联网和企业信息化技术服务供应商，打造智能航空物料管理最佳实践。逗号科技经过多轮激烈的竞标，最终在层层筛选后成功获得此次项目的合作机会。逗号科技团队发挥其在工业工程领域的专业优势，在业务流程整体改造前，先期启动了一轮“微咨询”，针对客户的现有业务流程进行了全方位诊断，并确定了全新的项目建设理念。

【项目名称】

MM Mobility-敏捷型航空物料管理及配件仓储系统化方案

【建设目标】

通过移动终端、智能可穿戴设备、室内定位标签，等相关硬件技术，结合分布式移动化软件系统，设计一套满足现场执行和上层管理全方位需求的敏捷智慧航空维修物料管理一体化方案。

【核心理念】

• 前端作业移动化，便捷化

• 后端数据实时化，精准化

• 任务流程协同化，智慧化

图系统设计核心理念

四、系统技术架构

在该项目中，逗号科技采用“前端可穿戴硬件”+“模块化流程组件”+“智能算法中间件”+“多维度数据看板”四层架构搭建了技术框架。

图3. 系统技术架构

（1）前端可穿戴硬件应用

图4. 前端可穿戴设备应用

在前端数据采集层，根据该企业客户作业现场操作复杂、产品管理对象差异大、移动化作业需求要求高等特点，整合应用了一系列可穿戴设备。包括智能扫码指环、智能手套、智能手表、可穿戴打印机、叉车作业移动端、超远距离扫码枪等前线硬件设备。可穿戴设备的选型全方位考虑到不同工种、不同岗位的作业需求，对其操作模式进行了精准匹配，全面提升了现场作业效率。同时BLE室内定位技术也应用于项目的全场景，对业务环境中移动的人员及其运送的物料可进行实时定位。

（2）模块化流程组件技术

图5. 模块化流程组件技术

在客户的仓配运作场景中，存在多条业务流程，且业务流程的分支复杂。根据配件的属性、优先级、状态等差异，同一个零部件存在多种不同的业务流转可能性。为解决该问题，在该项目中采用了模块化流程组件技术，将每一个操作场景抽象为一个“微流程”，每个“微流程”对应一个标准化移动端界面，可在智能手表、PDA、平板等多种移动终端上跨平台呈现，多个“微流程”可根据业务逻辑进行灵活的定义和编辑，动态适应场景的变化。

（3）智能算法中间件

图6. 室内定位智能算法

在该项目的业务流程中，涉及到业务层面的仓储拣选策略优化算法、配送路径规划策略优化算法。优化算法的应用从根本上将依赖于人工经验的业务决策进行科学系统化的处理，全面提升业务的运作效率。；另外，针对以信息处理层面的室内定位信号分析，也设计的相应的优化算法用于提高室内定位的准确性。所有的智能算法以中间件形式进行了封装，可独立与业务逻辑灵活部署。使本系统在数字化的基础上，真正实现智能化。

（4）多维度数据看板

图7. 多维度数据看板

多维度数据看板为各部门和企业管理层提供了一个全方位，多视角实时化的数据呈现。该数据看板根据不同部门、不同权限以及不同的管理角色提供了差异化的呈现方式和数据颗粒度。管理看板的数据整合了来源于MM-Mobility项目的前端实时数据以及客户原有信息管理系统中的核心数据，并设定了一系列的规则对异常状态进行预警和提示，真正做到了以实时数据指导前线运作。

系统应用场景及效果对比

（1）可穿戴设备 实现 移动作业决策前移

场景：航空配件收货检验环节

根据客户业务特点，每天将接收大量来自各大航空公司委托接收和暂存飞机零配件，将用于各类维修项目。收货作业部门操作包括物流企业签收、报关单据处理、拆箱清点、质量检验、出具合格证书、入库上架等环节。由于业务特殊要求，每个环节都面对大量的非标准的文件单据，和大量的信息录入、文档扫描数据传输工作。来自不同物流公司、不同航空公司的纸质文件格式和作业流程均不同。

【系统上线前】

由于代收件的航空配件数量庞大，体积差异巨大，在收货区无法进行多次搬运，且所有单据均附在物流包装箱上，因此收货操作人员必须将装箱单、运单、客户订单等相关单据逐一从包装箱上拆出，逐一编号，再从收货区回到办公室在PC端逐一进行数据录入、单据扫描，录入完成后，再回到收取区，将对应单据逐一放回原物流包装箱，进入下一流程。在开箱检验环节，需要用数码相机对产品进行全方位拍照，并在每天工作结束后，回到办公室处理照片分类存档。此过程及其耗时且容易出现错误。

图8. 系统上线前PC端数据录入模式

【系统上线后】

收货组员工通过移动化可穿戴设备，可在收货区现场对到达的航空配件逐一完成所有的数据采集和录入工作，包括运单扫码，订单信息确认，数量确认，初步外观质量验收等。可穿戴设备和客户原有的收货管理后台全面打通，所有处理结果会实时同步后台，操作人员无需再离开现场，可完成所有数据操作。同时，收货人员可利用可穿戴设备的高清拍照功能，对需要扫描存档的单据进行拍照、对货品外观进行拍照，所有影像资料直接和订单关联，大幅减少文件扫描和图片整理工作。

图9. 系统上线后移动化作业模式

（2）智能优化算法 实现 仓储拣选策略优化

场景：仓库拣选备货环节

该客户的仓库分为大件仓、小件仓、客户托管仓、危险品仓、工具仓等多种类，10余个仓库。仓库拣选任务由维修前线的工作进度实时驱动。根据不同的维修任务优先级，拣货任务对应的优先级从15分钟到24小时不等。货品拣选完成后，将根据不同的优先级和目的地进行打包，等待配送到相应的维修点。

【系统上线前】

当维修前线产生物料需求，各仓库管理员将通过原有系统相关信息，并打印出拣货标签。仓库管理员将凭个人经验对拣货标签进行分类，排序，并根据大致预估时间，将纸质标签分发给相应的员工入库进行拣货。原有的PDA系统仅仅用于货品ID确认，无任何业务逻辑。在执行过程中，各仓库的作业效率严重依赖于仓管员的个人经验，优先级错误，目的地分组错误问题时有发生。

【系统上线后】

项目组分析了该企业客户前三年的历史数据，设计了全新的智能化仓储拣选派单算法。前线维修需求产生后，将首先进入到MM Mobility系统的拣选订单池，智能算法将会对订单池中的所订单进行动态排序和分组，该算法同时考虑到了订单优先级、货架位置、目的地、物料大小、以及当前人员空闲情况等多种因素，形成最优化的拣选方案。算法完成拣选方案优化后，会将拣选任务推送到库内拣选人员的可穿戴设备，无需再预先打印拣选单。拣选人员只需根据指示完成拣选， 算法生成的拣选计划在确保优先级能够满足要求的前提下，实现了最短拣选路径的规划。

图10 仓储拣选任务历史数据分析

（3）室内外定位 实现 配送任务动态推送

场景：物料配送环节

客户的物料配送队部分负责将各仓库拣选完成的维修配件按要求送往3个大型机库维修点和数十个场外停机坪维修点，同时也负责将各维修点拆卸下的废旧零件带回回收部门进行处理。配送具体从几十米到10余公里不等，配送路径多达几十条。

【系统上线前】

因物料需求动态多变，且各需求点和仓库的实时数据难以掌控，因此客户设计了固定路径固定时间表的“公交巴士”型配送模式。由不同的配送组负责按照给定的时间表循环固定路线，串联起相应的仓库和维修点，无论仓库是否有物料配送需求，均按固定班次运作，该模式下的运力资源利用率十分低下。

【系统上线后】

MM Mobility通过BLE室内定位技术和GPS技术的结合，实现的全场景对物料配送人员的全程实时位置信息获取。同时，各仓库的拣选、备料进度也可通过仓储可穿戴设备实时获取，因此，对于将固定路径固定时间表的配送模式改为类似“滴滴打车”型的动态任务分配提供了技术可行性。定位系统将实时获取仓库和维修点的物料运输信息，同时将该运输任务动态推送给距离最近的一名配送人员，该模式将大幅提高运力资源使用效率。

图11 实时配送状态查询

（4）实时透明数据 实现 多部门联动协同

场景：仓储配送部门与现场维修部门协同

在飞机维修过程中，维修作业部门和物料仓储配送部门需紧密协同，方可实现对维修项目的进度进行精准把控。因物料从送达至客户，需要经过收货、报关、拆箱、检验、入库上架、拣货下架、打包、配送签收等多个环节。物料的物流处理过程占据了整体维修时长的主要部分。维修作业部门需要实时了解物料在物流环节处理的进度，以便动态调整现场作业的次序，特别是对一些紧急任务，物料的物流状态是现场决策的重要依据。

【系统上线前】

维修作业部门可通过原有信息系统对物料的准备状态进行查询，但是由于缺乏有效的实时数据支持，可查询的状态只有“在途”和“到达”两个状态，完全无法满足维修现场对是实时数据的要求。在物料收货后，就进入黑箱状态，针对一些紧急任务，维修作业部门需不断通过电话，甚至亲自到仓储和配送部分查询某一配件的物流状态，实时数据的缺失，导致了部门协同的严重脱节。

【系统上线后】

通过MM Mobility系统的应用，航空配件从进入到客户业务的第一个环节，即进入了全时的透明化状态监控，每一个操作流程以及对应的地理位置和经手人员都会通过移动端应用进行实时记录并向相关的数据需求方进行呈现。在物料进入配送阶段，维修作业部门还可以通过室内室外定位系统，获取配送员的实时位置，可精确的估算收到配件的时间。另一方面，针对加急配件需求，维修作业部门还可将相关信息通过MM Mobility系统反向反馈给物流作业部分，针对改配件打通“绿色通道”，在检验完成后通过“越库”模式跳过入库环节直接配送维修现场。

（5）多维度数据整合 实现 全面KPI绩效管理

场景：各级管理人员对于现场作业及绩效的管理

作为该企业客户的部门主管和上层管理人员，需要在不同维度获取前端信息执行各层面的管理工作。仓储管理人员重点关注拣货时效性保障以及重点物料的库存情况；配送管理人员重点关注配送时效的达成以及配送人员的排班；上层管理人员重点关注各部分整体运营绩效。

【系统上线前】

仓储和配送方面，不同优先级的拣货及配送时效控制，由仓储和配送管理人员通过各种线下报表管理，数据收集极为耗时，且针对超时任务，无法及时发出预警。针对危化品的管理，各仓库有库存上限的严格现实，但具体的库存水平，由仓管员通过线下数据控制，存在安全隐患。上层管理方面，对于各部门的绩效分析，数据均来自于部门提供的纸质报表，准确性低且数据粒度过粗，难以达到管理要求。

【系统上线后】

针对不同优先级的仓储拣选和配送任务，MM Mobility将根据系统设定的截止时间，自动生成实时动态的任务倒计时，对于超时和异常的任务，将在管理员看板进行呈现并进行预警。对各仓库的危化品库存水平，也将形成动态预警机制并通过系统自动提醒调拨。对于上层管理的数据分析需求，MM Mobility提供了100余项KPI指标，并可自动生成报表，全面提升企业的整体管理水平。

五、项目总结

该企业客户将MM Mobility作为近“20年来最重大的智能化提升项目之一”，投入了大量的资源和支持。项目的成功落地离不开来客户管理层的高度重视和精细的工作部署。在项目试运行准备期，客户进行了连续的宣传预热工作，包括设计MM Mobility 项目LOGO，制服、宣传海报等。项目落地后，从前线员工到管理层给予了该项目多方面的认可。

逗号科技作为项目执行方，在该项目中又一次成功实践了“物联网结合运筹优化”，“硬件+软件+算法”一体化的技术理念，在航空维修物流智能化领域树立了行业标杆。未来将进一步完善相关解决方案，在相关行业内进行进一步的深入推广。

图12 项目上线启动仪式