未來制造業的廠內智能物流是這樣嗎？

導語

大家好，我是智能倉儲物流技術研習社的社長，你的老朋友，老K，

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上一話 制造業的未來走向，講了未來制造業的發展趨勢，

制造業的源起與發展邏輯

制造業的未來走向

本文繼續講述未來制造業中的廠內物流系統的走向，

本文的提綱目錄：

01 全面數字化

02 萬物互聯

03 軟體定義

04 柔性生產

05 生產要素像素化

制造業在生產程序中，離不開三大類生產裝備：

一個是生產設備，一個是生產設施，一個是輔助設備，

生產設備是只直接參與產品的生產程序的裝備，通過生產設備的執行將原材料物理化學變化或者將各個零配件裝置起來，最后形成產品，

生產設備的效率和執行情況是制造業的最關鍵的部分，關系到企業的整體生產效率和產品質量，常見的生產設備有機床、注塑機、飲料生產線、熱處理機、3D列印機等等，

生產設施是用來服務生產設備作業的裝備，不直接參與產品的形成程序，廠內諸如叉車、皮帶輸送機、立體庫這些物流裝備和系統就是生產設施，是用來服務于核心生產設備和工藝關節的，

既然物流系統（后續物流系統皆指廠內物流裝備）在制造工廠中扮演服務的角色，能首先看看制造工廠需要物流系統提供什么服務，物流系統又能提供什么樣的服務，

通常來說，廠內物流系統涉及全廠的生產計劃、工藝流程、搬運作業、倉庫管理、資訊系統等各個方面，它要求合理安排物料搬運的路線、運量、搬運方法和設備、儲存場地、作業人員等，以便加快物流速度（中間停頓少、生產周期短），提高物流質量（物料損耗少、搬運效率高、安全作業好），降低物流費用（包括搬運、儲存等有關費用），

從區域角度來看，各個生產環節希望配套的物流系統能做到：足、快、好，

足：本生產環節需要物料時，物流系統提供的物料是足夠的；

快：本生產環節需要物料時，物流系統可以快速甚至提前供應，生產時可以做到隨用隨取，

好：本生產環節需要物料時，物流系統提供的物料是準確無誤的；

從宏觀的的角度來看制造工廠需要物流系統能無間隙的為廠內的各個生產環節供給物料、轉移物料（成品、半成品），同時物流系統要將自身的庫存、搬運量、搬運效率等資訊資料上報給生產管理系統，以便制造工廠協調廠內物料的調配和產業上下游供應鏈的銜接，

事實上，制造業一直在很努力的試圖利用最少的物流系統資源完成生產程序中的所有物料存盤和搬運作業，工廠管理者也一直在絞盡腦汁的在權衡各種物流系統投入、人力成本、用地成本等等因素后選擇最適合自身企業的物流設施配置，

有的企業選擇了采用了叉車、手推車和平庫的方式是最符合自身企業的物流作業的，有的企業選擇了采用立體庫，輸送機，AGV的方式是最符合自己規模化生產的……不管采取什么物流設施，核心都是企業能最大化的調動物流系統去服務關鍵制造生產環節，

前文我們已經分析過，不遠的未來，制造業會朝著某些特征方向發展，而作為服務角色的物流設施自然也要順應這些制造業的特征，

上文我們已經總結過，未來的制造業的特征有：

01 全面數字化

02 萬物互聯

03 軟體定義

04 柔性生產

05 生產要素像素化

01全面數字化

未來的制造業要全面數字化，從工廠內的各個生產環節的生產設備，到本行業的上下游企業的業務數字化，再到產品從設計、研發、到維護、報廢的全生命周期的各個環節的數字化，數字化對于未來的制造業來說就如果當年的電力一樣，成為了一種底層的基建，

這就必然要求所有的生產設備、生產設施、輔助設備也要在基建之上才能滿足下一代的生產模式，就像一個現代電氣化驅動的工廠，無法與用驢車在工廠內完成搬運任務一樣，

很多實作了規模化生產的制造企業在自己的工廠內部較早就部署了各種自動化倉儲物流系統，完整的自動化物流系統的構架是如下的：

從構架中我們可以看到，自動化物流系統是一種工業裝備和資訊技術集成的系統，因此，集成系統本身就具有了數字化先天的優勢，而對于未來的制造業來講，數字化是全面的數字化，是要打破數字孤島的數字化，因此傳統的物流自動化系統里的金字塔里的各級單元都要往數字化方向發展，

本金字塔里的各級單元不再只屬于本金字塔結構中，而是可以作為數字單元一同掛在工業網路中，

比如輸送機上的傳感器、PLC本身就帶有數字化的屬性，未來都要作為數字單元與其他子系統上的其他數字化單元被整合利用，比如輸送機的所有傳感器的資料被用來計算實際物料的吞吐量，也可以被用來作為同類傳感器的預測性維護的大資料源，也可以被當作下一代傳感器升級迭代設計的參考資料……

而對于非自動化系統的各類物流設施，也需要對其進行數字化賦能，比如物料單元通過條碼、二維碼、RFID使其具有數字屬性，對于單機物流設備如叉車，單機皮帶等，則可以通過加裝傳感器使其具有數字化的屬性……

很多制造業從業者和物流裝備的從業者認為，所謂數字化只是大廠和少數頭部企業的游戲，而隨著制造業全面數字化的到來，未加入數字化陣營的設備、系統、企業、個人都會被淘汰，就像當年一個電氣驅動的工廠里，不會采用驢車來搬運物料，也不會雇傭只會蒸汽機生產的技術員和操作員，也不會和下游仍舊是手工生產的供應商合作一樣，

全面數字化已經行走在路上，這種趨勢勢不可擋，數字化已經不只是區域的系統和工廠內的設備、自動化系統層面，而會是整個產業鏈的基本生產方式和基礎建設，未被數字化的要素和單元不是被淘汰就是在被數字化的路上，在未來從微觀到宏觀層面的數字化大網上才能協同生產的情況下，從制造商到消費者皆為數字化的使用者和生產者，當全面數字化到來的一顆，落后的傳統制造方式一定會被湮滅，

02 萬物互聯

制造業通過萬物互聯實作資訊孤島之間的數字化通訊，促成整體從微觀到宏觀的協作，

傳統的自動化物流系統是通過各種工業總線實作了傳感器、輸送機、堆垛機、執行電機、WMS軟體等等的內部互聯，而一個工廠內通常會有若干的不同供應商提供的物流子系統，由于各自的系統設計框架不同、開發工具不同，由于需要各個子系統協同對接，因此往往需要在兩個子系統建立后，雙方協商對接協議，開發對接介面，經過除錯實作子系統的區域功能對接，

未來的制造業是萬物互聯的，這就要求各個系統從開始設計之處就需要有開放互聯的屬性，未來的物流系統都會鏈接到工業互聯網云端，既有分享自我資料的同時，也可以獲取相關其他系統的資料，

未來的物流自動化系統會被逐漸扁平化，傳統的金字塔會被降維成分布式的結構，物料單元本身、電機、傳感器、PLC、機械手等等兼可直接并入網路，

在制造工廠內部，貫穿整個工廠的物流各個環節的識訓、入庫暫存、倉庫、生產各個工位的物料供應、出庫、分揀、打包、發貨等的所有物流裝備設施都并入到工業互聯云平臺上，實作貫穿式的聯網數字化集中和整合，工廠內部的這些由物流裝備反饋的資料會被用來服務于關鍵生產環節，最終實作廠內的物流裝備最佳的資源利用率和提供為工廠生產最優的物流服務，

物流設施的互聯體現的價值不止在工廠內部，放眼到制造工廠的整個上下游產業鏈也含有巨大的潛在價值，工廠內部的物流系統反應出工廠的生產節拍，各種物料的消耗速度，各種物料的搬運標準，各種物料的存盤操作要求，而各家上下游工廠的物流系統的數字化資訊互聯，可以幫助實作上下游產業鏈從物料具體供給方式和商業行為上的對接，

制造工廠內的各種物流裝備和系統的萬物互聯，同時對于物流裝備供應商來說也飽含巨大的商業價值，在工廠內正在運行并且實作工業互聯的物流裝備，可以將特征資料作為裝備供應商分析客戶的業務需求、設備升級、預測性維護等的寶貴數字化依據，

各種新技術諸如5G、NB IOT等相關的物聯網賦能技術都在快速發展中，這些都有助于萬物互聯的落地與實作，未來碎片化的全面物聯網不光出現在生活消費領域，也必然同時會在工業制造業大放異彩，

03軟體定義物流

當今投資建設一套自動化物流系統，業主使用方往往要問的是這個AGV多少，一條輸送機多少錢，一臺堆垛機多少……而往往忽略了那些肉眼不可見的軟體的價值，

做物流技術集成商的從業者一定知道，在各種自動化設備運行的程序中，起到關鍵作用的是運行在各種PLC、服務器、工控機的一行行代碼，

既然我們知道軟體很重要，那之前為什么不能說軟體定義物流呢？最關鍵的原因還是自動化設備在制造業中的滲透率其實是很低的，多數的工廠還是很原始的手工物流作業狀態，也就是說沒有數字化屬性的硬體設備占絕大多數，而所謂軟體也更多的是獨立式的與硬體關聯不是很緊密的ERP，辦公管理系統等等，因此，從宏觀上來看，傳統的制造業工廠中，各類硬體和軟體基本上是分離的，而有自動化系統上線時，人們也往往容易忽視設備背后的軟體，

而未來的制造業是全面數字化的，也就是意味著現實工廠中的物流設備在從集成商交付給工廠的時候，不光交付了設備本身，也要完成數字化交付，

正是因為全面數字化的原因，未來的數字虛擬映射會與真實物理世界的硬體一樣重要，而數字化的力量正需要由軟體來爆發出來，

未來的制造業工廠中，通過軟體可以在線調動廠內的所有物流設備和子系統，萬物數字化和互聯后的云平臺時刻掌握著全廠的物料、搬運、存盤的動態，也掌握著從識訓、入庫、工藝生產、出庫、包裝等等所有業務的資料，

以工廠內物料搬運系統為例，軟體分析近期云平臺上的本廠業務資料，對上游產業鏈預測要到達本廠的物料的數量、重量、包裝形式進行分析后，計算得出進入本廠后的最佳物料存放單位（托盤、料箱），并調度廠內搬運合理數量的AGV應付入廠搬運任務，廠內的并發的搬運任務，也由軟體獲取綜合業務資料來分配各個環節搬運任務的優先級和需要調配的機器人的數量，

軟體獲取由于外部市場原因的波動導致的廠內搬運資源在1個月后不足時，由物流軟體提醒工廠管理人員采購多少臺配置為****的搬運機器人，

各個工位上的進料、出料，周轉時間，每次周轉多少，都由軟體經對全廠當前相關資料分析后再調度對應的搬運機器人去執行搬運任務，

未來制造業的廠內物流管理一定是通過軟體來分析云平臺上的海量數字，并運用智能化的演算法來實作對廠內各種物流設備的調度執行，在這一程序中，軟體提取了資料、提煉并分析資料、展示有用的資料、計算并合成新的資料，

蒸汽機和電氣時代，工廠內的車間各個工位的工人操作個人面前的機器完成固定不變的幾個動作，工廠的物流活動是靠人工根據工廠現場的物料需要，進行簡單工位堆料完成的；計算機和資訊時代，工廠內的生產可以由計算機控制器根據當前工位的工藝要求結合傳感器的感知后，指揮電機等控制單元完成生產動作，工廠的物流作業也可以由區域系統集成并圍繞生產工藝指揮物流設備完成搬運、存盤等動作，

而在未來的制造工廠內，全面數字化和萬物互聯搭建的平臺使軟體指令的背后有了上帝視角，軟體作為一種將各種規則、指令、知識、任務等代碼化后的載體，在每次調度設備和機構動作執行的任務代碼下發的同時，背后都蘊藏著對于廠內資源、供應鏈全域、生產計劃等等的通盤運籌，

基于數字化和萬物互聯的廠內物流軟體比傳統的自動化物流集成的各類軟體有了更高的格局，而未來打破金字塔結構的分布式結構的部署，會讓軟體更加有穿透力，是未來物流設備單元智能化的必由之路，

04柔性生產

由于未來制造業有很大一部分生產資源要滿足個性化的生產需求，因此在未來的制造業工廠中，一定會充斥著大量的個性化的原材料、零配件、半成品、成品，從工廠物流的角度來看，與傳統的廠內物流情況不一樣的是，未來工廠里的物料是動態變化的，個性化的生產會導致物料的尺寸、重量、外形、節拍、效率等等的動態變化，

變化的物料給廠內物流系統帶來了直接的挑戰，傳統的自動化物流系統都是基于給定的物料單元、效率要求、搬運路線等等設計的，而未來的物料不再是標準的，固定的，因此這就要求廠內物流搬運系統要能自適應各種變化的物料單元的存盤、搬運任務，即物流系統需要充分的柔性化，

放到一個具體的場景中來看，比如一段物流搬運系統，早上搬運輸送的是一袋袋的大米，尺寸大概600mm*400mm，每個袋子重約10Kg；到了下午搬運輸送的又變成了一盒一盒的小包裝大米，尺寸變成了更小的比如200mm*150mm，每個盒子重約2kg，

由于輸送的物料單元的尺寸或者重量或者包裝形式的不統一，對于這種情況，現階段我們的做法通常是將不同的物料單元統一到標準的容器中，比如統一的料箱或者統一的托盤等等，然后再針對料箱或者托盤運用成熟的標準輸送方案，比如皮帶輸送機或者托盤輸送機，

但由于未來的發展方向是高度柔性和產品的非標準化、可定制化的特點，這會導致物料單元的不可預知性，如果再繼續用統一的容器來進行管理，可能會有庫容量不合理、大尺寸物料需要拆盤過于頻繁、或者小件物料分揀環節復雜、效率低下等等各種問題，

另外隨著搬運工藝和上下游要求的變化，當前的物料單元可能去向也會發生變化，去向發生變化的同時由于包裝的需要，也許需要物料本身的方向也要發生變化，

理想中的高柔性化的搬運系統可以將不同的物料單元投入到該輸送系統中，輸送系統可以根據當前不同的物料單元的屬性進行輸送，也可以根據當前輸送的要求，動態的完成該物料的去向，旋轉、等待、合并，排隊等等各種動作，

有了對應不同物料的各種輸送功能，還需要系統能夠自適應的調整自己的程式來完成上述的功能，我們現有的控制系統中的實作方式為，將各種可能存在的搬運控制邏輯都寫入到控制器里，如果有新的要求和輸送控制方式，要重新修改控制程式，

自適應性的柔性輸送機系統可以根據當前物料要去的下游和包裝要求、吞吐量要求自動調整到正確輸送控制模式下，不再依賴于中央控制器，而屬于分布式控制的方式，

05生產要素像素化

全面數字化和萬物互聯是未來制造業的基建，由此搭建的一張數字化大網成為制造業的經絡貫穿于整個制造業，而這張大網的網孔做的越密，那它的潛在力量就越強，

為核心生產程序服務的物流設施也在這張大網之內，未來的物流設施接入這種大網不再是高高在上的自動化金字塔的塔尖一層的軟體系統，而是由底層最小的傳感器單元就會直接并入這張大網中，

海量的小顆粒度的傳感器、單機物流設備會在未來持續直接為數字化大網提供數字源，而經過云平臺的智能數字計算后會用上帝視角再合理呼叫現場物流設備做出任務執行，使每個像素級的底層物流設施單元都能充分的被利用起來，

未來的定制化生產也需要物流設施能擺脫傻大笨的固定模式，而是能靈活動態匹配各種變化的生產訂單帶來的不可預知的物料單元的搬運和存盤任務，

從物理的角度來看，最佳的物流設施需要即能搬運大件托盤的物料，又能搬運小件的料盒的物料，既能搬運小吞吐量的物料任務，又能搬運大吞吐，物料任務，即能按照AB的位置點來回搬運，也能按照ABCD多個位置點搬運……

以上的要求對于傳統的自動化物流系統來說很荒唐，不可能實作，而未來的定制化需求就需要滿足這樣的內部物流場景，而解決這樣的需求的唯一之路就是使物流設施像素化，單元化，模塊化，

未來的物流設施由一個個靈活的顆粒度較小的搬運單元構成，可以快速拼接、拆卸，可以自由組合，可以自我調度……

細顆粒度的智能物流單元融入制造業的數字化大網，以更精細、更全面的數字反應當前的物料處理的相關資訊，以更靈活、更柔性的物理特征來滿足定制化生產帶來的物料搬運任務，

下一話

智能物流如何實作全面數字化

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