在價值鏈運營環(huán)境下，物流已經(jīng)成為智能工廠的核心要素，工廠規(guī)劃和運營管理必須要具備“流動思維”和“供應鏈交付思維”。

　　“大交付、大物流、小生產(chǎn)”、“制造工廠物流中心化”的工廠規(guī)劃和運營理念，在制造業(yè)中已經(jīng)得到越來越多的認同和實踐。本文具體分析了智能工廠物流系統(tǒng)的規(guī)劃目的、規(guī)劃內(nèi)容、規(guī)劃原則與步驟，對如何從源頭上實現(xiàn)智能工廠建設能夠滿足時代和企業(yè)不斷發(fā)展的需要提供了極具價值的參考。一、規(guī)劃的目的智能工廠物流規(guī)劃的目的，正是以物流規(guī)劃和運營為主線、以工廠有效運營為導向、“以終為始”進行規(guī)劃，實現(xiàn)所有規(guī)劃和資源要素的聯(lián)動和拉通。不考慮物流運營管理的規(guī)劃都是沒有“靈魂”的規(guī)劃，站在未來持續(xù)經(jīng)營的長久過程來看，最終都可能導致企業(yè)產(chǎn)生巨大的系統(tǒng)效率損失和改造成本。智能工廠物流規(guī)劃的目的具體體現(xiàn)在：1.配合達成智能工廠規(guī)劃的目的智能工廠物流規(guī)劃作為智能工廠規(guī)劃中的重要構成和主線，其首要目的是配合達成智能工廠規(guī)劃的目的。2.實現(xiàn)智能工廠物流中心化為了匹配越來越多的個性化需求，智能工廠需要具備大規(guī)模定制的能力，固定的產(chǎn)線和大規(guī)模生產(chǎn)模式將被顛覆，取而代之的是生產(chǎn)與物流高度融合的柔性化產(chǎn)線或車間。智能工廠的規(guī)劃更多的表現(xiàn)為，將智能生產(chǎn)設施嵌入到智能物流系統(tǒng)中，成為流線化物流系統(tǒng)的一個不可缺少的環(huán)節(jié)和部分，從而實現(xiàn) “智能工廠物流中心化”。此時的智能工廠既能夠滿足定制化、小批量生產(chǎn)的需求，也能夠滿足標準化、大規(guī)模生產(chǎn)的需求。3.實現(xiàn)制造資源聯(lián)動由于物流貫穿端到端交付的始終，通過物流的有效規(guī)劃，能夠聯(lián)動供應商、物流設施、生產(chǎn)設施、物料及產(chǎn)品、人員等所有制造資源，實現(xiàn)采購、制造、銷售以及人、機、料、法、環(huán)、測、數(shù)的協(xié)同聯(lián)動，最終達成以客戶和消費者為中心的價值型、服務型制造。4.支持智能工廠的有效運營在智能工廠物流規(guī)劃的過程中，需要將工廠運營管理的價值導向、目標、邏輯、流程、規(guī)則等納入其中，通過物流規(guī)劃實現(xiàn)所有資源的聯(lián)動和拉通，平衡工廠運營的效率、成本和交付，最終支持智能工廠的有效運營，具體表現(xiàn)為減少效率損失、提升服務水平、提高庫存周轉、降低運營成本等，最終達成消費者體驗最佳。不以有效運營為目的的規(guī)劃都是沒有“靈魂”的規(guī)劃，最終都將導致企業(yè)產(chǎn)生巨大的系統(tǒng)效率損失和改造成本。二、物流規(guī)劃的維度

圖1 智能工廠戰(zhàn)略定位和物流規(guī)劃維1.物流規(guī)劃的五個維度制造工廠物流規(guī)劃包含到貨、卸貨、包裝、存儲、搬運、配送、工位使用、揀選、發(fā)運等物流節(jié)點的統(tǒng)籌規(guī)劃，涉及到生產(chǎn)與物流全過程的用地、建筑、面積、設施設備、物料及產(chǎn)品、人員、時間、信息等諸多要素?；谥悄芄S系統(tǒng)性和一體化規(guī)劃的訴求，智能工廠物流規(guī)劃主要包括物流、基建、產(chǎn)品、制造、信息五個維度。(1)物流維度物流維度包括采購、入廠、裝卸、檢驗、存儲、揀選、輸送及配送、工位作業(yè)、成品發(fā)運等整個端到端的流轉過程規(guī)劃，包括與之相關的計劃、庫存、訂單、成本、包裝、參數(shù)、設施設備等方面的邏輯規(guī)劃。物流線規(guī)劃致力于物流的精益化、數(shù)字化、智能化，物流線貫穿整個規(guī)劃過程，與基建、產(chǎn)品、制造、信息等四個維度緊密聯(lián)動，實現(xiàn)端到端價值鏈的拉通，物料快速流轉。(2)基建維度基建維度主要包含建筑業(yè)態(tài)的表達、配套和輔助設施的定義，以及綠色動力能源的應用等方面的要素?；ň€規(guī)劃的元素與建筑的平面布局、功能區(qū)域定位強相關。廠區(qū)具體如何布局，如何定義廠房、區(qū)域之間的關聯(lián)邏輯，需要從物料的流動特性出發(fā)，據(jù)此排布所有的功能區(qū)域(包括開門、廠房、辦公樓、輔房、廁所、實驗室、檢測室、動力房、裝卸貨場、道路、綠化、停車場等)。(3)產(chǎn)品維度產(chǎn)品維度主要包含產(chǎn)品特征、產(chǎn)品需求和訂單特征、產(chǎn)品工藝特征、產(chǎn)品可制造性和可流動性以及物料及產(chǎn)品的標準化、模塊化等方面的要素，規(guī)劃時產(chǎn)品線特征需要聯(lián)動物料及產(chǎn)品尺寸、包裝、器具、設備、環(huán)境等進行各個物流環(huán)節(jié)尺寸鏈、數(shù)量鏈的設計和匹配。(4)制造維度制造維度主要包含生產(chǎn)模式、車間和產(chǎn)線、工藝布局、自動化、數(shù)字化、智能化、生產(chǎn)各環(huán)節(jié)聯(lián)動需求、制造設備配置與布置、生產(chǎn)相關部門運營管理需求等方面的要素。制造線規(guī)劃時需要遵循“大交付、大物流、小生產(chǎn)”的原則，將生產(chǎn)制造作為整個物料流動價值鏈的一個環(huán)節(jié)，致力于拉通整個價值鏈而不是某一個車間，實現(xiàn)價值鏈上的物料和產(chǎn)品的快速流動。(5)信息維度信息維度主要包含一體化信息平臺構建、人機物全面“上網(wǎng)”、全方位信息實時化管理、實時信息采集和信息雙向傳輸、智能化差異管控等方面的要素。智能工廠需要實現(xiàn)信息流和實物流實時對應和映射，云端與實物之間可以雙向通訊互聯(lián)，各類信息集成共享、自主分析和決策。2.五個維度的聯(lián)動關系智能工廠規(guī)劃需要結合自身的實際情況，制定并提煉出五個維度的相關要素，并以物流為規(guī)劃的主線，協(xié)同聯(lián)動其他規(guī)劃線路，綜合考慮，系統(tǒng)設計，從而達到一次規(guī)劃、分步實施的策略。制造工廠的使命是滿足產(chǎn)品的快速交付，物料在價值鏈各個環(huán)節(jié)的流動過程中實現(xiàn)價值創(chuàng)造、價值傳遞和價值獲取。在智能工廠規(guī)劃過程中，五個規(guī)劃維度之間相互關聯(lián)、相互協(xié)作，不能單獨推進各自的相關事務。比如：(1)某一類物料流轉載體的選取，決定了“物流維度”中流轉環(huán)節(jié)的存儲形式、空間面積、配送頻次，以及是否需要立體庫存儲、自動化配送等;(2)這一系列的問題，需要“產(chǎn)品維度”重視標準化、模組化的研發(fā)，每一種物料的包裝是否便于采用自動化的方式存儲和配送，降低產(chǎn)品、物料、工藝的復雜度，從而對其他維度產(chǎn)生積極的影響;(3)對于“基建維度”而言，如果這個載體需要在立體庫存儲，載體的長寬和存儲類型(單深或者雙深貨位)決定了立體庫巷道的寬度，結合物流的存量、流量和建筑消防規(guī)范，決定了立體庫的建筑主體長寬高尺寸、載荷、平整度等參數(shù)。(4)需要“制造維度”在進行智能產(chǎn)線規(guī)劃時，需協(xié)同考慮每一種物料上料的自動化對接，比如上料物流輸送設施的空間、上料工位與載體對接、便于與工位機器人對接的載體內(nèi)部定位隔襯、工位機器人與物流容器設計的協(xié)同等;(5)需要“信息維度”考慮物流信息采集形式，比如條形碼、二維碼還是RFID，以及哪些環(huán)節(jié)需要采集哪些信息，這些信息如何實現(xiàn)聯(lián)動和集成，信息采集方式?jīng)Q定了器具信息載體的位置以及信息采集點的布置。智能工廠規(guī)劃應以智能工廠物流規(guī)劃為主線，對基建、產(chǎn)品、制造、信息等進行統(tǒng)籌和協(xié)同規(guī)劃，實現(xiàn)端到端價值鏈的拉通，從而確保工廠規(guī)劃滿足企業(yè)運營的需求。三、物流規(guī)劃的基本原則智能工廠物流規(guī)劃旨在實現(xiàn)實物流和信息流的端到端打通，提高工廠的交付效率，降低運營成本和機會成本，應從整體考慮其規(guī)劃的合理性和有效性，因此物流規(guī)劃需要遵循一定的原則。這些原則將工廠規(guī)劃與運營的常識、技巧和邏輯歸納其中，約束規(guī)劃者在規(guī)劃過程中不能天馬行空，成為了規(guī)劃過程中必須要系統(tǒng)性考慮的關鍵因素，也是評估一個規(guī)劃方案是否科學合理的基本要素。1.迭代升級的原則伴隨著制造工廠升級過程，其物流規(guī)劃應遵循精益化、數(shù)字化、智能化三種物流范式的迭代升級過程。對于智能工廠而言，未必所有環(huán)節(jié)、物料、車間、產(chǎn)線或工位均實現(xiàn)物流智能化，基于物流智能化的必要性、靈活性、經(jīng)濟性，在同一個智能工廠中，往往體現(xiàn)為三種物流范式并存。2.物流與生產(chǎn)一體化的原則在傳統(tǒng)工廠管理及其迭代升級過程中，物流和生產(chǎn)往往在規(guī)劃布局、設施配置、管理運作、組織績效等方面均相對獨立。而在智能工廠形態(tài)下，其規(guī)劃需要充分考慮智能物流系統(tǒng)與智能生產(chǎn)系統(tǒng)的一體化融合，物流和生產(chǎn)“我中有你，你中有我”，其中既包括建筑、設施的一體化，也包括運營管理、信息系統(tǒng)的一體化，以實現(xiàn)智能工廠滿足個性化需求的大規(guī)模定制生產(chǎn)能力。3.互聯(lián)互通的原則傳統(tǒng)工廠往往重點聚焦生產(chǎn)設施之間的聯(lián)動，而智能工廠物流規(guī)劃應強調(diào)整個系統(tǒng)資源的聯(lián)動?？v向上，智能工廠應實現(xiàn)采購-生產(chǎn)-交付的從訂單到人、機、料、法、環(huán)、數(shù)、測等制造資源的互聯(lián)互通，對于物料流通過程中的數(shù)量、路徑、時間、位置等進行實時感知和傳遞;橫向上，智能工廠應實現(xiàn)眾多供應商、外協(xié)制造工廠以及不同客戶等主體之間的互聯(lián)互通。通過智能工廠信息平臺(智能工廠物流信息平臺、智能決策與管理系統(tǒng)、企業(yè)虛擬制造平臺、智能制造車間等)將這些資源和主體納入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(或物聯(lián)網(wǎng))中，使得各項資源和主體之間能夠實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通訊，實現(xiàn)智能工廠全要素的互聯(lián)互通，最終才能具備達成智能工廠的自感知、自決策、自調(diào)適、自學習的基礎條件。4.數(shù)字化、可視化、透明化的原則數(shù)字化、可視化、透明化是智能工廠的重要特征表現(xiàn)，數(shù)據(jù)是智能工廠最重要的資源，是實現(xiàn)“智能”的基礎能力。因此，智能工廠物流規(guī)劃的過程中，應致力于實現(xiàn)端到端過程數(shù)據(jù)的實施采集、分析和呈現(xiàn)，使得整個工廠物流運營過程及訂單的交付過程可視，從而支撐企業(yè)對交付、成本、庫存、效率、品質等方面過程、風險和差異的透明化管理。5.物流安全性原則安全生產(chǎn)是企業(yè)最重要的原則。物流相關的卡車、叉車、AGV等搬運設施都是工廠容易發(fā)生安全事故的地方，因此，在規(guī)劃時要做到行人路線與車輛路線分離、物流車輛路線與小車路線分離、內(nèi)部廠房間物流路線和外部車輛路線分離，確保各種路線之間沒有交叉，確實無法避免交叉的位置通過空中連接實現(xiàn)分離，且盡可能保證各個節(jié)點的流量均衡，從源頭上切斷安全隱患源，達到物流的環(huán)境安全性。6.暢流化與價值流最優(yōu)的原則無論是從縮短訂單交期、提高交付水平、提高庫存周轉率還是降低運營成本的角度考慮，工廠規(guī)劃和運營都應遵循其流動的本質，實現(xiàn)實物在價值鏈上的快速周轉，盡可能減少物料及產(chǎn)品在倉庫、暫存區(qū)、工序間、車輛上等各個節(jié)點上的等待時間。因此，物流規(guī)劃應在安全的前提下，保證物料最順暢的流動，以產(chǎn)品工藝流程為導向、結合精益化的布局理念，實現(xiàn)內(nèi)部價值流最優(yōu)化。7.智能化技術適用性和經(jīng)濟性原則智能化生產(chǎn)和物流技術、設施的引入，需要在方案規(guī)劃時進行系統(tǒng)化的設計，單純站在生產(chǎn)或者物流的角度進行智能化設施的配置，都可能因為相互無法有效匹配而導致極大的綜合成本差異。比如在進行物料包裝設計時，需要考慮物料上線定位和機器人抓取的綜合方案，不同的物料擺放，與之匹配的機器人抓取方案的成本可能是天壤之別;反之，在進行機器人屬具設計時，也要考慮物料包裝在物流過程中的一體化，否則就可能導致物流各節(jié)點上的效率損失，如物料上線前需要重新分裝。 圖2 智能工廠規(guī)劃平衡點曲線圖

 

　　

圖3 智能工廠物流規(guī)劃的基本原則工廠在評估和引入自動化、智能化裝備時，如圖3所示，需要結合行業(yè)特征、產(chǎn)品及工藝特征、批次批量、標準化程度、場景復雜度等，評估計算每個場景在應用自動化裝備時總成本，包含直接成本、間接成本和機會成本，找到最優(yōu)的成本平衡點，而不能一味去追求先進的設備和技術。在自動化導入時，需要充分考慮投資回報率的要素，既要確保一定的短期收益，也要體現(xiàn)一定的先進性，符合工廠未來發(fā)展、迭代的需求。因此，合理評估各個環(huán)節(jié)的自動化程度和升級的可行性，在部分關鍵節(jié)點上考慮自動化，非必要節(jié)點上考慮機械或者人工，相應的自動化設備也可以隨著產(chǎn)能的逐步爬坡分期導入。但這需要企業(yè)在前期規(guī)劃時制定清晰的整體方案藍圖和分步實施策略。8.物流強度最小的原則工廠布局規(guī)劃的合理性極大程度上決定了搬運的強度，且一旦成為事實后很難改變。一般來說，以產(chǎn)品工藝流為導向的細胞化布局，要比以設備集約化為導向的功能型布局具有更小的物流強度。細胞化布局的各生產(chǎn)單元、上下游工序之間都能夠形成更加貼鄰的排布模式，相對較短的產(chǎn)線以及采用合理的物流方式(比如利用空間的高度直線配送物料)，也可以減少搬運的距離從而降低物流強度。優(yōu)秀的物流布局方案可以降低30%~50%的搬運強度。對于智能工廠而言，通過自動化、智能化的物流設施將物流斷點進行連接，從根本上改變物流的模式，由人工物流變成自動物流，則重點需要關注的是物料流量對設備能力的影響，此時，搬運距離不一定要最短，而需要綜合整個物流系統(tǒng)的規(guī)劃進行權衡和設計。9.合理庫存部署的原則庫存是物流過程中各節(jié)點之間的“連接器”，通過庫存的部署，可以平滑上下節(jié)點之間時間、節(jié)拍、計劃、穩(wěn)定性、品質、服務水平等方面的差異，使得整個物流過程能夠順暢、均衡。庫存部署是對每一個節(jié)點上的庫存進行規(guī)劃的過程。首先要考慮如何實現(xiàn)上下工序的拉通、消除斷點，即在何處應該部署庫存，在何處應該消滅庫存;其次要考慮庫存部署的合理性，結合行業(yè)特征、供應商布局、供應商服務水平、缺料或缺貨的機會成本、物流管理的復雜度等綜合測算合理的庫存水位，即部署多少庫存是合理的。10.企業(yè)發(fā)展的擴展性與柔性智能工廠以客戶為中心的價值導向，決定了其產(chǎn)品不會一成不變，工廠規(guī)劃時要考慮新產(chǎn)品的導入。比如，某汽車零部件企業(yè)，過去以生產(chǎn)手動檔汽車拉索為主;而在規(guī)劃新工廠時，需要考慮其產(chǎn)能逐步向自動檔汽車拉索及相關產(chǎn)品轉移。因此，工廠需要兼顧未來產(chǎn)品的兼容性，采用標準化的設計理念去配置資源。11.節(jié)能減排原則工廠的布局規(guī)劃與節(jié)能減排息息相關，規(guī)劃過程中，需要通過開發(fā)相應的設備接口，實時對能源消耗情況進行量化的管理。12.可參觀性原則相對于傳統(tǒng)工廠，智能工廠不僅要為員工打造更舒適的作業(yè)環(huán)境、更理想的管理環(huán)境，也要讓客戶有更好的體驗感和信任感。較高的參觀性并不等于刻意投入只供參觀的線體或設備的“面子工程”，而是在規(guī)劃之初，把需要參觀的景點(能力、優(yōu)勢、亮點、創(chuàng)新點等)設計并合理的嵌入智能工廠中。四、物流規(guī)劃的步驟 圖4 智能工廠物流規(guī)劃步驟及關鍵要素智能工廠物流規(guī)劃是一個系統(tǒng)規(guī)劃的過程，需要遵循一定的規(guī)劃步驟。如圖4所示為智能工廠物流規(guī)劃的一般步驟，包括需求梳理、概念設計、初步規(guī)劃、詳細規(guī)劃、方案驗證、實施落地等六個階段。第一階段：需求梳理——明確規(guī)劃需求和約束條件。梳理及理解需求是規(guī)劃的前提，此階段重點需要綜合內(nèi)外部需求，定義規(guī)劃需求，明確規(guī)劃方案需要從哪些方面進行提升，以及整體推進策略、范圍和方向，作為后續(xù)規(guī)劃的輸入及依據(jù)。第二階段：概念設計——定義智能工廠輪廓與特征。在需求梳理基礎上，需要定義智能工廠的“長相”、構建智能工廠物流藍圖，統(tǒng)一各種不同的功能性要求和觀點，找到最合理的綜合體，從而達成某種規(guī)劃導向的共識，指導后續(xù)的規(guī)劃思路和結構特征。第三階段：初步規(guī)劃——明確智能工廠物流系統(tǒng)如何構建。在概念設計基礎上，進一步對園區(qū)布局、功能區(qū)域、自動化元素導入等進行分析，從而明確智能工廠物流系統(tǒng)如何構建，并為設計院總平圖設計提供依據(jù)。第四階段：詳細規(guī)劃——明確智能工廠如何配置資源。規(guī)劃的最終目的是落地運營，因此本階段的關鍵是，具體到每一個物料、每一個工位和每一平方米的方案細化，并在此基礎上配置資源，進一步確保方案落地。第五階段：方案驗證——使用仿真技術驗證方案的合理性和可行性。本階段的關鍵是采用仿真技術，包括流程仿真和數(shù)據(jù)仿真，對方案進行進一步驗證，從而發(fā)現(xiàn)風險、規(guī)避風險。第六階段：實施落地——確保規(guī)劃方案有效落地及運營。此階段，需要確保運營團隊、基建施工方、軟件服務商、物流集成商、產(chǎn)線施工方等相關團隊對方案具有一致的理解。并通過項目管理，確保方案實施的整體進度、效果、質量和成本控制等。五、結語在以消費者需求為導向的智能交付體系中，生產(chǎn)被認為是物流過程的一個節(jié)點，是在供應鏈、物流過程嵌入一個符合供應鏈價值導向和運作要求的工廠、車間或產(chǎn)線。而物流和物流管理貫通供應鏈始末，成為端到端協(xié)同打通的有效承載。對于工廠而言，生產(chǎn)只是過程，滿足消費者需求才是目的。無論是新工廠的規(guī)劃，還是原有工廠的改造，無論是以何種要素作為切入點，如布局、建筑、設施、生產(chǎn)、物流、信息化等，都需要將工廠運營管理的價值導向、目標、邏輯、流程、規(guī)則等納入其中，才能從源頭上保證這個工廠未來是能夠滿足時代和企業(yè)發(fā)展需要的工廠。