在工業4.0時代,生產制造活動的發起點不再是制造企業,而是最終用戶。整個價值鏈由過去企業推動的模式轉變為用戶拉動的模式,即一切生產經營的出發點變成了最終用戶。用戶的需求變得更加個性化、高端化,講究參與感與快速響應。制造企業需要有能力使用戶參與到產品設計中,根據用戶需求進行生產。這就是所謂的大規模定制模式,即,由用戶來決定企業生產什么、生產多少,此外還必須控制在較低的成本下。
在這種新的生產模式下,首先受到沖擊的其實正是制造企業的物流部分。為了滿足用戶定制化、快速響應等要求,需要物料配送模式更具有高柔性的自動化,具有根據訂單做出快速響應的能力。這也就是為什么在研究智能制造的時候,必須重點研究智能物流的原因。【物流產品網】
一、智能制造對智能物流提出的要求
在智能制造時代,大規模定制的需求對智能物流系統提出了很多全新的要求。例如,在汽車行業,過去消費者可選購的車型很少,而現在不僅各大品牌車型多樣化,更實質性的進步是消費者可對零部件種類做出更多選擇;尤其是當零部件數量呈爆炸式增長后,各種配置總和可達到10的32次方,這意味著在一個月甚至更長時間內,一條生產線不會下線兩輛相同的車型。為了支持這種生產模式,要求智能制造體系中的智能物流系統必須滿足全流程數字化、網絡化、高柔性的自動化和智能化的要求。
1.全流程數字化
在未來智能制造的框架內,智能物流系統能夠智能地連接與集成企業內外部的全部物流流程,實現物流網絡的全透明與離散式的實時控制,而實現這一目標的核心在于數字化。只有做到全流程數字化,才能使物流系統具有智能化的功能。
2. 網絡化
智能物流系統中的各種設備不再是單獨孤立地運行,它們通過物聯網和互聯網技術智能地連接在一起,構成一個全方位的網狀結構,可以快速地進行信息交換和自主決策。這樣的網狀結構不僅保證了整個系統的高效率和透明性,同時也最大限度地發揮每臺設備的作用。
3.高柔性的自動化
在大規模定制時代,生產本身是一種柔性化的生產。在自動化的基礎上,要求對應的物流系統具備更高的柔性。柔性化的物流系統,既包括了流程方面的要求,也包括了硬件上、布局上的柔性化要求。例如,在物流流程的設計中,盡量用多對多的方式來代替一對一的設計;硬件和布局上,盡量考慮到未來根據生產需求進行布局調整以及系統調整的可能性。【物流產品網】
4.智能化
智能化是智能物流系統提出的最核心的要求,是智能物流不同于以往的最大特點。面對大規模的定制需求,以及成本降低、效率優化,需要將生產中每個環節的智能化程度提高,將它們智慧相聯,使它們具有自主決策的能力,同時去中心化,不僅是任務的執行者,也是任務的發起者。
二、智能物流系統組成及其功能特點
智能單元化物流技術、智能物流裝備、物聯網技術以及智能物流信息系統是打造智能物流的核心元素。在這個智能物流系統中的一切設備,不管是單元化物流設備還是自動化物流裝備,都將是自主決策、去中心化、離散控制的,它們擁有高度的自動化和柔性。
1.智能單元化物流技術
單元化物流根據集裝器具可分為:集裝箱單元化物流、托盤單元化物流和周轉箱單元化物流。在現代單元化物流技術中,單元器具不僅是物料的載體,也成為信息流的載體。單元化物流的功能,是將原來分立的物流各環節有效地聯合為一個整體,使整個物流系統實現合理化。在工業4.0智能工廠框架內,智能物流單元化技術是連接供應商、制造商和客戶的重要環節,因此是構建未來智能工廠的基石。智能托盤/周轉箱將成為工業4.0時代的基本智能單元,向物流系統發出行動指令,利用智能物流單元化技術拉動整個供應鏈。【物流產品網】
德國物流研究院(Fraunhofer IML)自主研發了一種叫做inBin的智能周轉箱技術,通過在周轉箱上加裝感知與智能控制單元,實現了物流單元的智能化。
InBin智能箱既能自主管理箱內的貨物,又能向上級系統及時報告智能箱的狀態,實現自動要貨和補貨的功能。基于智能箱的輸送系統可采用分散控制技術,智能箱不再是被動單元,而是給輸送系統發號施令的“主人”。在智能箱的指揮下,輸送系統可以自動地將箱子送達目的地。
2.智能物流裝備
結合射頻識別(RFID)、光電感應、紅外感應器、超聲波感應、激光掃描器、機械視覺識別等技術和裝備,按約定的協議,將它們加載到物流裝備上(如搬運裝卸、輸送、分揀、貨架等設備),并且通過數據共享讓它們可以自主決策。近年來,自動化物流設備技術發展呈現出智能化、網絡化、柔性化、輕型化、節能化和綠色環保等趨勢。在產品設計方面強調模塊化、系列化和通用化,以提高產品質量,降低制造成本,縮短生產時間。
德國物流研究院研發的高柔性CTS(Cellular Transport Systems,小型自主運輸單元)技術,有別于傳統的穿梭車。在這個系統中,每輛小車都是一個獨立單元,它們將會取代柔性差的輸送設備,可以根據所在位置與狀態自主承接合適的訂單,并與生產設備及其它小車智能交互,自主解決行走中遇到的問題。
商務部特聘物流專家、中國倉儲與配送協會副會長
王繼祥 男,1963 年 5 月生,河北豐南人,教授 / 研究員,商務部特聘物流專家。現任中國倉儲與配送協會副會長、北京易流網絡科技有限公司總經理、華夏物聯網研究中心主任、《物流技術與應用》雜志常務副主編。
主要社會兼職有:北京航空航天大學物聯網專業特聘教授、山東財經大學物流專業兼職教授、中國電子學會物聯網專業委員會物流領域組長、北京車聯網產業聯盟副理事長、中國物流學會常務理事等。
王繼祥是中國軟科學學會、中國生產力學會、中國金屬學會的高級會員。共發表各類研究論文 90 多篇,完成各項研究報告與咨詢報告 60 多篇,曾獲得國家科技進步二等獎、冶金部科技進步三等獎等各項獎勵 30 多次,有四項成果通過部級鑒定。