本期專家：TLLI孟偉

當(dāng)前，制造業(yè)發(fā)展正從過去的大規(guī)模生產(chǎn)向大規(guī)模定制轉(zhuǎn)變。德國學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為，“工業(yè)4.0”即是以智能制造為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，或革命性的生產(chǎn)方法。該戰(zhàn)略旨在通過充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical System)相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。工業(yè)4.0的三大主題包括智能工廠、智能生產(chǎn)和智能物流。本文將結(jié)合智能制造這三大主題探討物流關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展。

解讀工業(yè)4.0三大主題

智能工廠，簡而言之，就是高度柔性的、可自適應(yīng)的自動(dòng)化制造。智能工廠里，制造是高度自動(dòng)化的，智能化的信息物流系統(tǒng)可以根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，靈活地調(diào)整工藝和調(diào)配資源，所有的工藝、設(shè)備、人都可以由智能的傳感器感知，設(shè)備可以自診斷,通過系統(tǒng)統(tǒng)一聯(lián)系在一起，智能工廠還可以在實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)的同時(shí)降低制造成本。結(jié)合上汽大眾的制造模式，智能工廠既包括了生產(chǎn)工藝的智能化，也包含了物流的智能化。而在未來，智能化的工藝設(shè)備系統(tǒng)與物流設(shè)備系統(tǒng)將會(huì)融合成一整套的智能工廠解決方案。

智能生產(chǎn)，是包含了從初期產(chǎn)品設(shè)想和研發(fā)、制造、使用及維護(hù)的全生命周期的智能價(jià)值鏈。通俗地講，智能生產(chǎn)系統(tǒng)可以根據(jù)客戶的需求設(shè)計(jì)出個(gè)性化的產(chǎn)品，而后基于智能工廠的信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)動(dòng)資源制造出滿足客戶需求的定制化產(chǎn)品。整個(gè)制造過程，物料是帶信息的，整個(gè)制造過程是透明的可跟蹤的，制造出的產(chǎn)品是智能產(chǎn)品，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以從設(shè)計(jì)、制造、用戶使用、維護(hù)保養(yǎng)和回收等全生命周期跟蹤產(chǎn)品。

智能物流，工業(yè)4.0中的智能物流是涉及整個(gè)社會(huì)資源的共享配置及供應(yīng)鏈的智能管理，主要是通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等，整合物流資源，充分發(fā)揮現(xiàn)有物流資源供應(yīng)方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務(wù)匹配，得到物流支持。

物流技術(shù)的角色

工業(yè)4.0的智能制造，其本質(zhì)是基于“信息物理系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)“智能工廠”，其核心是動(dòng)態(tài)配置的生產(chǎn)方式實(shí)現(xiàn)“柔性生產(chǎn)”，而在智能工廠和柔性生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)上，物流技術(shù)將扮演非常重要的角色。

柔性的生產(chǎn)意味著工藝的柔性化，與之匹配的，則是高度柔性和智能的物流。傳統(tǒng)的物流往往是人力密集型的運(yùn)作方式，信息傳遞和記錄也不及時(shí)，要實(shí)現(xiàn)物流的高度柔性化和智能化，必須借助于物流技術(shù)的應(yīng)用。

廠內(nèi)物流流程大體包含物料的裝卸、搬運(yùn)、倉儲(chǔ)、分揀、上線及空箱返還等環(huán)節(jié)，物流技術(shù)的首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)這些物流過程的自動(dòng)化。其次，為確保信息的實(shí)時(shí)和有效，物料或包裝應(yīng)在各環(huán)節(jié)被實(shí)時(shí)識(shí)別，這些信息與智能化的監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)，由系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)的需求調(diào)度相應(yīng)的設(shè)備執(zhí)行物料的配送任務(wù)。

此外，隨著物流設(shè)備或技術(shù)應(yīng)用的增多，設(shè)備故障率將會(huì)是影響生產(chǎn)或物流供應(yīng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵，智能化的監(jiān)控系統(tǒng)將通過對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行中積累的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和優(yōu)化，為設(shè)備進(jìn)行智能的“體檢”，提早發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，以確保生產(chǎn)的安全和穩(wěn)定。

物流關(guān)鍵技術(shù)

要實(shí)現(xiàn)智能工廠和柔性生產(chǎn)，技術(shù)是關(guān)鍵。當(dāng)前物流技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)包括室內(nèi)定位、全向行走、智能抓取、智能識(shí)別、智能監(jiān)控、AR/VR模擬仿真、大數(shù)據(jù)分析等。以下將簡要介紹各技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)及其作用。

室內(nèi)定位技術(shù)是指可以通過無線手段獲取設(shè)備、人等移動(dòng)物體在室內(nèi)當(dāng)前位置的技術(shù)。通過實(shí)時(shí)跟蹤物體的移動(dòng)記錄，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以獲知物體的活動(dòng)范圍、工作效率等信息，從而可以通過數(shù)據(jù)結(jié)果的分析進(jìn)行流程或資源的優(yōu)化。與室內(nèi)定位技術(shù)相對(duì)應(yīng)的是移動(dòng)設(shè)備導(dǎo)航技術(shù)，以AGV為例，傳統(tǒng)的導(dǎo)航方式為磁條導(dǎo)航，AGV可以沿著磁條自動(dòng)行駛并根據(jù)不同地標(biāo)點(diǎn)觸發(fā)所需執(zhí)行任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)操作的自動(dòng)化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的導(dǎo)航方式不斷涌現(xiàn)，對(duì)基建資源的需求不斷降低，實(shí)施的柔性也不斷提高。2018年4月，上汽大眾在高壓電池車間實(shí)施了基于SLAM技術(shù)的地圖導(dǎo)航AGV，無須在地面安裝固定參考裝置，可以靈活改變行駛路線，靈活調(diào)度車輛執(zhí)行上線任務(wù)，可實(shí)時(shí)定位車輛所在位置和監(jiān)控車輛狀態(tài)。

全向行走技術(shù)主要針對(duì)搬運(yùn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)功能，車輛行駛的靈活性不同，對(duì)道路等基建資源的需求也不一樣，可以實(shí)現(xiàn)全向行走或直角轉(zhuǎn)向的行走方式，可以大大降低對(duì)場地資源的需求，并提升物流搬運(yùn)的靈活性。2017年，上汽大眾在安亭汽車二廠針對(duì)變速箱排序零件實(shí)施了直角轉(zhuǎn)彎AGV，在局促的流水線邊空間實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化上線。

實(shí)物流流程中，分揀或排序操作是重要的一環(huán)，由于零件形狀或者包裝形式多種多樣，而且上汽大眾對(duì)零件質(zhì)量要求也極高，因此，智能的抓取技術(shù)是實(shí)現(xiàn)揀貨自動(dòng)化的關(guān)鍵。上汽大眾也嘗試了蓄電池、前風(fēng)窗的自動(dòng)化揀貨，但由于應(yīng)用上需要較強(qiáng)的兼容性且投入成本相對(duì)較高，這項(xiàng)技術(shù)的大范圍應(yīng)用仍須等待技術(shù)上的突破。

智能識(shí)別技術(shù)是物流過程信息化的重要技術(shù)，通過技術(shù)的手段在各環(huán)節(jié)識(shí)別物料或者包裝，可使得整個(gè)物流過程透明化，更有利于生產(chǎn)的組織和資源的調(diào)配。上汽大眾已經(jīng)從2016年開始嘗試了RFID技術(shù)在安亭工廠排序流程以及寧波工廠JIS流程中的應(yīng)用，節(jié)省了掃描人員工作量的同時(shí)，也使得流程更加透明。關(guān)于該技術(shù)，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來的視覺識(shí)別也值得期待，一旦其識(shí)別率和準(zhǔn)確率得到保證，將大大降低智能識(shí)別的費(fèi)用投入。

大量的智能化設(shè)備的應(yīng)用需要有一套智能的監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，所有的物流設(shè)備、終端或傳感器都在這套系統(tǒng)的綜合監(jiān)控管理之下，系統(tǒng)可以與生產(chǎn)系統(tǒng)和倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)對(duì)接，接收生產(chǎn)指令并調(diào)度相應(yīng)的設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)。與此同時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)監(jiān)控的狀態(tài)，對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行預(yù)診斷，對(duì)于潛在故障也可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的維修維護(hù)。

AR/VR模擬仿真更多的是規(guī)劃層面的技術(shù)支持，智能工廠里，人的作用更多的體現(xiàn)在策略制定上，通過AR/VR的模擬仿真，我們可以更加清晰地看到和判斷規(guī)劃或策略制定的效果，提高規(guī)劃的效率和準(zhǔn)確性。

廠內(nèi)物流的大數(shù)據(jù)分析主要是基于設(shè)備、人員、傳感器、物料信息等生產(chǎn)中形成的大量數(shù)據(jù)的智能化分析，系統(tǒng)根據(jù)分析結(jié)果做出流程或設(shè)備資源優(yōu)化，提升廠內(nèi)資源、能源利用率和生產(chǎn)效率。

除以上技術(shù)之外，上汽大眾物流技術(shù)還注重輔助技術(shù)、能源的高效利用和綠色物流。目前為止，已有E-dolly、E-Paper等技術(shù)相繼投入使用。

物流技術(shù)給我們帶來的好處

如上文所述，智能化制造是必然的發(fā)展趨勢，物流則必須要摒棄過去傳統(tǒng)的勞動(dòng)力密集的作業(yè)模式，物流技術(shù)則是助推其發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。物流技術(shù)給未來的制造帶來的不僅是生產(chǎn)的自動(dòng)化和柔性化，同時(shí)還會(huì)帶來制造成本的節(jié)省和能源消耗的降低。

為此，上汽大眾于2017年7月成立了智能物流實(shí)驗(yàn)室，專注于最先進(jìn)的物流技術(shù)的引進(jìn)開發(fā)和結(jié)合生產(chǎn)場景的測試驗(yàn)證，將越來越多的新技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)中，將上汽大眾物流不斷推向智能化，并降低物流成本。