【物流】尹军琪：​人机一体化智能系统系统中的物流问题

　　最近10年来，我国人机一体化智能系统兴起如火如荼。众所周知，物流是智能制造系统的重要组成部分，智能制造中的物流问题有许多共性问题，也有许多个性问题，本就这样一些问题做一些探讨。

　　生产线模式：从目前的发展看，过去的流水线和CELL生产线模式有重大改变，柔性生产线成为一个重要的选择。尤其在汽车生产线上，柔性化的生产线%以上的比重。但在一些重型装备生产线上，流水线还是首选。柔性化的生产线其最大优势有两点：其一是快速切换不相同的型号的产品的生产，这对定制化生产带来极大的便利；其二是有利于优化生产的基本工艺，尤其是不一样的产品生产的基本工艺的调整。

　　原料库、零部件库、成品库与线边库：智能生产系统的基本构成，无外乎是零部件生产和总装两部分，其中零部件生产车间可能有多个，对应的仓库也会有多个。零部件生产的物流，主要是面对原材料和零件问题，一般来说，零部件生产产品和工艺都比较单一，生产的工期比较长。因此，对物流的需求也最简单，物流量相对较少。总装车间要面对的主要是零部件配送，有自制件，也有外购件。由于零部件名目繁多，型式多样，因此，其储存和配送型式也多种多样，这是物流很难的地方。储存存在托盘和载具的标准化问题，储存型式一般会综合平置存储和立体存储，立体存储要求托盘和载具的型式越少越好，这样有助于载具共用和方便作业管理。平置存储虽然要求会低一些，但标准化也是很重要的工作。仓库的设置要求与生产线紧密相连，这样做才能够最大限度的减少配送距离，但真实的情况也并不尽然，但这种就近的原则是不会改变的。线边库更是如此。所谓线边库，就是在工位旁边设置一定的储存空间，以便可以维持连续生产。线边库的设计，要根据不同工位对物料的需求来确定，因此其型式是多样的，这是充足表现生产独特性的地方。产品下线后，有时也会形成库存，尤其是作为配套的生产系统，如汽车配套件厂，往往需要较大的成品库存，以保证产品的即时供应。成品库一般视产品情况，通常也采用平置库，或者立体库。

　　拣选和配送：智能生产系统对物料的需求，尽管多种多样，但都与生产产品有关。即产品决定了物料的需求。无论是流水线还是CELL线，还是现在的柔性生产线，一旦确定下来，每个生产节点在一个时间段对物料的需求是基本固定不变的。物流既要保障配送的及时性以维持连续生产，也要根据现场条件，最好能够降低配送次数。这样才可以达到预期的目的。在很多情况下，由于生产现场空间存在限制，配盘和立体存储是必要的，配盘解决了高效配送问题，而立体存储则充分的利用了空间。一般来说，2~4小时配送一次是一个合理的尺度，但对于一些地方狭小，零部件尺寸又比较大的场合，更短的时间间隔也能接受的。

　　输送系统：从仓库（指原料库或零部件库）到生产工位线边库的输送，也是一个重要的过程。输送方案多种多样，有最简单的人工配送（叉车、地牛、牵引车等），有输送机系统输送（包括托盘输送线、料箱输送线、穿梭车等），有AGV地面配送，还有空中输送等。如何明智的选择输送方式，要结合实际物料和路线的情况确定。对于一个智能物流系统来说，采用AGV输送越来越成为一种趋势，但也不是唯一的选择。更多的情况是多种输送方式的组合。

　　笼统的谈人机一体化智能系统，其实对物流系统模块设计是没多少指导意义的。因为不同的产品所对应的工艺流程不同，材料形态不同，生产节拍不同，产品复杂度不同，产品和零部件对质量的要求不同，产品要求的环境不同，因而表现出极大的差异性。智能制造系统从根本上讲，就是一个高度定制化的系统。比如汽车制造、飞机制造、高铁列车制造，无论从工艺流程还是从产品形态上看，其差异就非常大。即使是面对同一类型的产品，其生产的基本工艺流程也千差万别，因此对应的物流方案也是如此。如吉利汽车生产与奔驰汽车的生产，在工艺流程方面差异就很大，不同时期的生产线设计也出现非常大的差异，这些都充分说明了差异性这一现象。

　　要说明智能制造系统中物流的特殊性，我们仍旧是从库存和拣选配送几个维度来描述。

　　库存：物料的分类储存是智能制造系统中常用的方式，不要去特意追求库存方式的一致性和统一性。一般的中小件货物，能够使用统一的托盘或料箱等单元器具进行存储，但异形件和大件就未必适合于统一的单元器具，而是要量体裁衣的进行定制化设计。有些形状怪异的物料，在大多数情况下要设计适合于它们的特殊工装，这对于物流设计人员，显然是很大的挑战，不仅费时费力，而且不一定获得理想的结果，这时，经验和用户的支持就显得很的重要。

　　线边库可以说是智能生产系统的一个特殊存储系统。它的特殊在于：物料、场地、工艺往往表现出很大的差异性。即使是一条生产线的各个工位，也是如此。线边库的设计是人机一体化智能系统物流系统模块设计的一个重点和难点，尤其是对生产的基本工艺和设备不熟悉的设计者来说，要一次就设计出十分恰当的线边库，几乎是不可能的。有些线边库即使在使用了很久后，仍然在一直在优化。线边库也可以视作人机协作的一个典范，存储的合理性，装卸的便利性，工作的舒适性，作业的效率等都是线边库设计的难点和重点。

　　拣选和配送：如果只是简单的讨论流程，可能并不是很困难的一件事。毕竟对于智能制造系统来说，所面对的物料供给也并没有十分特别之处。但实际上令人感到困惑的是，不仅每一个工位的物料组合有其特殊性，而且对于一些笨重的零部件，就连如何搬运，以及以什么样的角度、方位完成搬运，需要借助什么样的辅助工具，都需要精心设计。这显然不是一件简单的工作，要求具备丰富的现场操作经验，并且对特殊问题有着敏锐的洞察力和即刻提出合适的解决方案的能力，更多的情形是，所提交的解决方案是没有先例的。

　　环境：智能制造车间往往并不如我们想象的整洁有序，它们有时是很多的装备拥挤在一起；有时要面临人工作业和AGV作业的相互干涉和影响；有时作业环境布满了油污，空中弥漫着烟尘；有时必须面对嘈杂的环境，就连网络也不是期望的稳定，以及各种出人意料的干扰。所有这些都为物流配送提出了挑战，这对于习惯于整洁环境的工程师们来说，很难适应。

　　物流属于从属地位：工厂物流（当然包括智能制造系统）的另一特殊性在于：物流始终是处于从属地位的，这与流通领域的差异很大。流通领域的一个物流系统，完全是以物流的需求为主的，甚至建筑规划设计也要从属于物流的需求，这在工厂设计中是不可想象的。虽然在设计生产系统的时候，人们也会关注物流问题，但绝大多数都是以生产系统为主。这就要求，在两个系统发生冲突的时候，往往需要物流一方做出妥协。由于现场生产系统布局并不能随意调整，有时候，为了规划一条合适的路线，需要绞尽脑汁，甚至需要协调多个部门才能解决。这样不仅会大幅度提升设计的难度，而且会导致设计的具体方案并不是十分的理想。

　　可预见性：人机一体化智能系统物流系统也有其相对简单的方面，如可预测就是其显著特点。一方面，生产的产品的变化是非常缓慢的，这就决定了它的零件BOM和生产的基本工艺相对是固定的，零部件也是相对固定的，这样会大幅度的降低设计的难度；另一方面，生产计划是可预测的，至少会有一定的提前量，这是由生产的特殊性所决定的。有计划的生产给我们准备物料留出了充分的时间，这样就为优化作业提供了可能。

　　软件对于物流系统来说至关重要，而且逐渐重要。这是由于软件的作用和带来的收益所决定的。多数人认为：软件比硬件更重要。

　　关于智能制造系统的软件需求，除去一般的WMS/WCS要求外，还有以下几点需要非常关注：

　　数据的透明化包括几个维度，其中最重要的是数据的“可视化”。包括订单的执行情况（通常以看板的形式体现），设备状态的即时呈现（多用来生产管理和系统维护），库存查询，货位查询，订单查询，历史记录查询，数据溯源等。数据的透明化对于提高生产管理效率非常非常重要，尤其在减少中间层级的反馈时间方面，数据的透明化改变了过去依靠层层传递的决策模式，提供了各级管理者同时面对第一现场的可能，从而为快速决策提供了可能。此外，站在用户端的角度考虑，数据透明化给用户更好的提供了了解订单真实进展的可能，从而消除客户等待的焦虑感，提升客户的满意度。

　　传统的生产管理，无论是采用推式还是拉式送料方式，都存在一些问题。推式送料过于死板，并不考虑现场的情况，只是按照程序执行既定任务；拉式送料往往凭经验做出决策，各个工位往往形成抢夺资源的现象，使生产的全部过程不能连续进行。智能化的物流系统，要求最大限度的利用系统资源，要求做到现场驱动高效有序。简单的说，现场情况要即时反馈到系统之中，并由系统而非个人做出决策和安排，使物料准时有序达到线 软件的定制化问题

　　智能制造中的物流系统，往往要面对特殊的工艺需求，这就要求软件系统能提供对应的支持。举例来说：配盘就是一个特殊需求，通用的WMS往往不能支持配盘的工作。有时，为完成高效的配盘，系统模块设计往往要进行很复杂的定制化设计，而WMS系统则被要求进行一定的定制化设计。有时，我们大家都知道，现场的消耗并非全部符合配盘的规则，有时配盘本身就存在错误，有时还会有零部件的质量上的问题，所有这些给配盘流程设计带来困难和挑战。又比如型号切换问题，这是许多智能制造系统都要面对的问题，一方面剩余的物料要退回到中心仓库，另一方面新的物料要及时补充到线边库，这样的一个过程牵涉到很多棘手的问题，效率问题是一个头疼的问题，WMS的支持成为一个前提。在智能制造系统中，软件往往扮演着特殊的重要性，这种重要性有时是独一无二的。

　　最后谈一个常常困扰用户的问题，即如何明智的选择智能物流的软件系统，事实上，评价一款软件的好坏的指标，关键是基本功能、稳定性和可扩展性这三个方面。

　　软件的可扩展性取决于多个角度，而且每个人的看法也不完全相同，但从过往的经验看，软件一定要支持定制开发，才能面对智能制造系统的需要。如何明智的选择软件，还有两个方面需要我们来关注：第一是团队，团队的因素往往会决定了软件的实施的成败，但怎么样分辨一支团队有没有专业性与丰富的经验，对用户来说有时是很困难的；第二是售后服务，售后服务对软件来说是生命攸关的大事，一种原因是售后服务的内容和收费情况，内容要能够很好的满足未来生产的需求，而价格应在合理范围以内。早几年，国外软件广受诟病的根本原因是其高昂的售后服务价格。另一方面，更重要的是售后服务的能力和可持续性。如果只有少数的能力为客户提供长期服务，对用户来说将存在巨大的风险。============近期王继祥文章精品导读：

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