智能物流系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)要點(diǎn)與建議

物流系統(tǒng)是智能工廠規(guī)劃的核心，從工廠整體的功能布局、車間布局，再到產(chǎn)線與設(shè)備布局，要始終基于精益原則將物流放在第一核心要素進(jìn)行考慮。因此，制造企業(yè)在進(jìn)行智能工廠規(guī)劃時(shí)要把握好重點(diǎn)與趨勢(shì)，并通過對(duì)標(biāo)桿工廠的學(xué)習(xí)和借鑒，從而科學(xué)地進(jìn)行規(guī)劃并將方案順利落地。

近年來，5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)與制造業(yè)深度融合，為制造企業(yè)提供了眾多優(yōu)秀的智能工廠解決方案，有越來越多的規(guī)模企業(yè)開始積極思考依托新技術(shù)、新裝備實(shí)現(xiàn)數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級(jí)，借助智能工廠、數(shù)字化工廠、燈塔工廠等標(biāo)桿工廠建設(shè)，把握發(fā)展先機(jī)，打造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

然而，智能工廠建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，涉及研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、倉儲(chǔ)物流、市場(chǎng)營銷、售后服務(wù)、信息咨詢等各個(gè)環(huán)節(jié)，需要企業(yè)立足于圍繞產(chǎn)品的全生命周期價(jià)值鏈，實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)和信息技術(shù)在各個(gè)環(huán)節(jié)的融合發(fā)展。目前，有不少制造企業(yè)在智能工廠規(guī)劃建設(shè)中并未找到正確章法，走入了一些誤區(qū)，也出現(xiàn)了不少失敗案例。

近日，本刊記者與就職于廚衛(wèi)制造領(lǐng)域某頭部企業(yè)的一位專業(yè)人士進(jìn)行了交流，結(jié)合其在 “燈塔工廠”和智能工廠物流系統(tǒng)規(guī)劃方面的具體實(shí)踐，請(qǐng)他對(duì)智能工廠與智能物流系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了深入分享。

智能工廠規(guī)劃建議

制造企業(yè)在規(guī)劃建設(shè)智能工廠時(shí)，需要做好哪些關(guān)鍵點(diǎn)？這位專業(yè)人士提出以下建議：

首先，一定要清晰明確工廠的規(guī)劃愿景與目標(biāo)，這是做好智能工廠規(guī)劃的前提，尤其是企業(yè)老板或領(lǐng)導(dǎo)要對(duì)工廠定位和愿景有清晰的構(gòu)思，如要知道工廠生產(chǎn)產(chǎn)品的品類，建設(shè)工廠的目的，想要建成什么樣的工廠（如燈塔工廠、零碳智能工廠、黑燈工廠、“工業(yè)4.0”工廠等），與傳統(tǒng)工廠相比要有哪些升級(jí)，等等。

第二，對(duì)標(biāo)全球范圍內(nèi)的先進(jìn)智能工廠，尤其是麥肯錫等國際機(jī)構(gòu)評(píng)選的燈塔工廠，要大量參觀走訪學(xué)習(xí)成功案例，然后再根據(jù)行業(yè)特征，總結(jié)值得借鑒參考的標(biāo)桿工廠優(yōu)勢(shì)及經(jīng)驗(yàn)，形成一定的知識(shí)儲(chǔ)備。

第三，詳細(xì)了解待建智能工廠的地塊特性。例如，充分掌握地塊形狀，了解哪條路上不可以開設(shè)物流門等控制性規(guī)劃。

第四，一定要掌握整體而科學(xué)的智能工廠規(guī)劃方法論，建立強(qiáng)大的規(guī)劃團(tuán)隊(duì)。頭部制造企業(yè)可能內(nèi)部設(shè)有智能工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，擁有十分專業(yè)的智能工廠規(guī)劃人員、工程師團(tuán)隊(duì)，以及專業(yè)的精益生產(chǎn)、IT、數(shù)字化等規(guī)劃團(tuán)隊(duì)，但在進(jìn)行智能工廠規(guī)劃時(shí)，也可選擇與全球頂尖的規(guī)劃設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)合作。對(duì)于沒有自身規(guī)劃團(tuán)隊(duì)的企業(yè)或者規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)不足的企業(yè)來說，在資金允許的條件下，也要選擇與專業(yè)第三方咨詢規(guī)劃公司合作。

第五，在正式規(guī)劃階段有兩點(diǎn)建議：一是一定要借助于具體的PQPR（產(chǎn)品數(shù)量分析）和PFEP（Plan For Every Part，為每個(gè)產(chǎn)品做規(guī)劃）兩大分析工具。PQPR是一個(gè)很簡(jiǎn)單但非常有用的工具，它可以用來對(duì)生產(chǎn)的產(chǎn)品按照數(shù)量進(jìn)行分類，然后根據(jù)分類結(jié)果對(duì)生產(chǎn)車間進(jìn)行布局優(yōu)化；PFEP是精益物流分析工具，意思是為每個(gè)產(chǎn)品做計(jì)劃，對(duì)生產(chǎn)、物流過程中每一個(gè)零件做詳細(xì)計(jì)劃，包括SKU特性分析、需求測(cè)算和需求規(guī)劃、信息系統(tǒng)的設(shè)置、倉儲(chǔ)管理、配送管理、采購管理等，可以精細(xì)到每一個(gè)產(chǎn)品、每一顆物料，目的就是實(shí)現(xiàn)精益管理，減少浪費(fèi)。

二是一定要借助仿真工具進(jìn)行仿真，以發(fā)現(xiàn)并優(yōu)化規(guī)劃中存在的問題，找到最優(yōu)可落地的規(guī)劃方案。此外，一定要聯(lián)合規(guī)劃方案中的AGV、智能立體倉庫、機(jī)器人集成等核心物流技術(shù)廠商共同討論規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。通過共同探討方案，一方面可以保證最終方案的可落地性，另一方面也可以幫助內(nèi)部制造團(tuán)隊(duì)熟悉方案，從而有助于規(guī)劃方案的順利落地。

物流系統(tǒng)規(guī)劃要點(diǎn)

在這位專業(yè)人士看來，物流系統(tǒng)是智能工廠規(guī)劃的核心，從工廠整體的功能布局、車間布局，再到產(chǎn)線/設(shè)備布局，一定要始終基于“精益流動(dòng)原則”將物流放在第一核心要素進(jìn)行考慮。

他還強(qiáng)調(diào)，優(yōu)秀的物流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，從一開始就能夠?yàn)橹悄芄S省去不必要的搬運(yùn)過程，減少搬運(yùn)距離、工作量及由此產(chǎn)生的浪費(fèi)，極大提高工廠整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率與質(zhì)量。在物流系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)，一定要結(jié)合產(chǎn)品工藝流程與產(chǎn)量分析、各功能區(qū)的相關(guān)性重要程度分析、PFEP分析、物流仿真分析，最終確認(rèn)整體園區(qū)、工廠、車間、產(chǎn)線的布局方案。

在智能工廠的物流系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)中，一定要重點(diǎn)考量以下幾個(gè)方面：

1.對(duì)產(chǎn)品工藝流程進(jìn)行詳細(xì)分析，確認(rèn)園區(qū)功能模塊。所有的物流方式都是為了實(shí)現(xiàn)高效的產(chǎn)品流程生產(chǎn)，因此首先要通過對(duì)產(chǎn)品工藝流程分析來確定工廠中所需要的功能分區(qū)，例如不同的生產(chǎn)車間、裝配車間、倉庫、危/廢品倉，以及配套辦公區(qū)、食堂、配電房、垃圾站等。

2.對(duì)各功能模塊的相關(guān)性分析，根據(jù)各功能模塊的緊密關(guān)系找到合理布局方案，消除不必要的物流運(yùn)轉(zhuǎn)。在這個(gè)過程中，可以根據(jù)各個(gè)功能模塊的緊密關(guān)系，應(yīng)用“7Way”的布局方法生成七種不同的規(guī)劃布局方案，并對(duì)各個(gè)方案進(jìn)行評(píng)估，最終選出一種或融合生成一種最優(yōu)布局方案，并通過物流仿真對(duì)規(guī)劃方案進(jìn)行優(yōu)化和反復(fù)驗(yàn)證，以保證整體規(guī)劃和布局最優(yōu)。

3.通過PFEP分析，幫助更好地規(guī)劃車間物流配送方式及配送規(guī)則，以確保規(guī)劃最終能落地。生產(chǎn)線所有工位設(shè)計(jì)都需要與物料配送相銜接，通過PFEP精益物流分析，可以對(duì)生產(chǎn)和物流過程中每一個(gè)零件進(jìn)行詳細(xì)計(jì)劃，從而實(shí)現(xiàn)精益管理，減少浪費(fèi)。

4.要實(shí)現(xiàn)流程數(shù)字化。當(dāng)業(yè)務(wù)流程全部確認(rèn)之后，就要考慮如何應(yīng)用數(shù)字化和信息化解決方案支持整個(gè)業(yè)務(wù)流程的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，應(yīng)用WMS、AGV智能調(diào)度系統(tǒng)以及APS、SRM、MES等系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的銜接和互聯(lián)互通。在這個(gè)過程中，要注意參考行業(yè)最佳實(shí)踐，規(guī)劃基于拉動(dòng)原則的智能物料倉儲(chǔ)及配送方式，提升物流效率，并降低庫存。

先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展

通常來說，智能工廠具有設(shè)備互聯(lián)，廣泛應(yīng)用工業(yè)軟件（如MES制造執(zhí)行系統(tǒng)、APS先進(jìn)生產(chǎn)排程、能源管理、質(zhì)量管理、SPC統(tǒng)計(jì)過程控制等），充分結(jié)合精益生產(chǎn)理念，實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化，注重環(huán)境友好，實(shí)現(xiàn)綠色制造，以及可以實(shí)時(shí)洞察等六大特征。

智能工廠不僅在生產(chǎn)過程應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、透明化、可視化、精益化，而且在產(chǎn)品檢測(cè)、質(zhì)量檢驗(yàn)和分析、生產(chǎn)物流等環(huán)節(jié)，也應(yīng)當(dāng)與生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)閉環(huán)集成。智能工廠的建設(shè)，需要充分融合信息技術(shù)、先進(jìn)制造技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)和人工智能技術(shù)。智能工廠必須依賴無縫集成的信息系統(tǒng)支撐，主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系統(tǒng)?？偠灾悄芄S涉及領(lǐng)域眾多，極其復(fù)雜。

目前，中國大部分制造企業(yè)對(duì)智能工廠的規(guī)劃與建設(shè)還缺乏深刻理解。因此，制造企業(yè)在投資規(guī)劃建設(shè)智能工廠和智能物流系統(tǒng)時(shí)一定要謹(jǐn)慎，要在科學(xué)的理念、方法支持和專業(yè)團(tuán)隊(duì)加持下，做好需求分析和整體規(guī)劃，穩(wěn)步推進(jìn)，不可貿(mào)然實(shí)施。與此同時(shí)，國內(nèi)外已經(jīng)涌現(xiàn)了一批燈塔工廠，截至2023年1月13日，全球“燈塔工廠”共計(jì)132家，其中中國擁有50家，占比超過三成，是世界上擁有最多“燈塔工廠”的國家，這為我國制造企業(yè)建設(shè)智能工廠樹立起標(biāo)桿并營造出很好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

表1 中國50家燈塔工廠情況匯總

智能工廠的物流系統(tǒng)，通常需要打通生產(chǎn)計(jì)劃－供應(yīng)商送貨預(yù)約－物料檢驗(yàn)－物料入庫－物料揀選－物料供應(yīng)上線－成品包裝－成品存儲(chǔ)－成品揀選－成品發(fā)運(yùn)等全流程信息化/數(shù)字化系統(tǒng)，并需要配套建設(shè)智能立體庫、自動(dòng)貨柜、輸送分揀系統(tǒng)、AGV智能搬運(yùn)系統(tǒng)、智能包裝、智能裝卸等智能化物流系統(tǒng)，是集數(shù)字化、智能化于一體的集成化系統(tǒng)。

智能工廠物流系統(tǒng)涉及的場(chǎng)景復(fù)雜，相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)品和供應(yīng)商眾多。因此，在選擇物流技術(shù)時(shí)，既要格外注意物流技術(shù)與產(chǎn)品的場(chǎng)景適用性，還要注意物流技術(shù)與產(chǎn)品的可靠、穩(wěn)定性，以及技術(shù)廠商的智能工廠項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，由于目前國內(nèi)很多物流技術(shù)與產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化體系不健全，在選擇時(shí)更要重點(diǎn)考慮其“可集成性”，注意不同技術(shù)廠商的產(chǎn)品兼容性、信息接口標(biāo)準(zhǔn)性等問題，否則極有可能造成技術(shù)與產(chǎn)品無法高效銜接。此外，評(píng)估技術(shù)與產(chǎn)品供應(yīng)廠商的長期可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，是項(xiàng)目售后服務(wù)得到保障的重要基礎(chǔ)，也不可忽視。

目前，智能工廠與智能物流系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)甚至優(yōu)化改進(jìn)中的一些技術(shù)，正在加速創(chuàng)新。例如，一些全球領(lǐng)先的數(shù)字化軟件技術(shù)正逐步在智能工廠建設(shè)中展開探索，除數(shù)字孿生、物流仿真類技術(shù)軟件外，數(shù)據(jù)挖掘、流程挖掘類軟件也在逐步引入，致力于以數(shù)字化手段高效助力智能工廠的業(yè)務(wù)流程優(yōu)化；規(guī)劃設(shè)計(jì)集成化平臺(tái)也在從產(chǎn)品設(shè)計(jì)端向工廠規(guī)劃端拓延，可以更好地幫助實(shí)現(xiàn)智能工廠規(guī)劃設(shè)計(jì)，讓不同部門、不同工廠甚至身處不同國家的規(guī)劃設(shè)計(jì)人員能夠?qū)崟r(shí)溝通、高效協(xié)作。

在物流系統(tǒng)優(yōu)化方面，越來越多的企業(yè)開始嘗試應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、視覺技術(shù)、AGV/AMR混合智慧調(diào)度技術(shù)，以及大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等技術(shù)，挖掘智能工廠物流布局及物流系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)機(jī)會(huì)，以實(shí)現(xiàn)更低庫存、更低成本、更高效的物流運(yùn)作。