智能物流系統規劃建設要點與建議

物流系統是智能工廠規劃的核心，從工廠整體的功能布局、車間布局，再到產線與設備布局，要始終基于精益原則將物流放在第一核心要素進行考慮。因此，制造企業在進行智能工廠規劃時要把握好重點與趨勢，并通過對標桿工廠的學習和借鑒，從而科學地進行規劃并將方案順利落地。

近年來，5G、物聯網、大數據、云計算等新技術與制造業深度融合，為制造企業提供了眾多優秀的智能工廠解決方案，有越來越多的規模企業開始積極思考依托新技術、新裝備實現數智化轉型升級，借助智能工廠、數字化工廠、燈塔工廠等標桿工廠建設，把握發展先機，打造競爭優勢。

然而，智能工廠建設是一項復雜的系統性工程，涉及研發設計、生產制造、倉儲物流、市場營銷、售后服務、信息咨詢等各個環節，需要企業立足于圍繞產品的全生命周期價值鏈，實現制造技術和信息技術在各個環節的融合發展。目前，有不少制造企業在智能工廠規劃建設中并未找到正確章法，走入了一些誤區，也出現了不少失敗案例。

近日，本刊記者與就職于廚衛制造領域某頭部企業的一位專業人士進行了交流，結合其在 “燈塔工廠”和智能工廠物流系統規劃方面的具體實踐，請他對智能工廠與智能物流系統的規劃建設經驗進行了深入分享。

智能工廠規劃建議

制造企業在規劃建設智能工廠時，需要做好哪些關鍵點？這位專業人士提出以下建議：

首先，一定要清晰明確工廠的規劃愿景與目標，這是做好智能工廠規劃的前提，尤其是企業老板或領導要對工廠定位和愿景有清晰的構思，如要知道工廠生產產品的品類，建設工廠的目的，想要建成什么樣的工廠（如燈塔工廠、零碳智能工廠、黑燈工廠、“工業4.0”工廠等），與傳統工廠相比要有哪些升級，等等。

第二，對標全球范圍內的先進智能工廠，尤其是麥肯錫等國際機構評選的燈塔工廠，要大量參觀走訪學習成功案例，然后再根據行業特征，總結值得借鑒參考的標桿工廠優勢及經驗，形成一定的知識儲備。

第三，詳細了解待建智能工廠的地塊特性。例如，充分掌握地塊形狀，了解哪條路上不可以開設物流門等控制性規劃。

第四，一定要掌握整體而科學的智能工廠規劃方法論，建立強大的規劃團隊。頭部制造企業可能內部設有智能工廠規劃設計研究院，擁有十分專業的智能工廠規劃人員、工程師團隊，以及專業的精益生產、IT、數字化等規劃團隊，但在進行智能工廠規劃時，也可選擇與全球頂尖的規劃設計團隊合作。對于沒有自身規劃團隊的企業或者規劃經驗不足的企業來說，在資金允許的條件下，也要選擇與專業第三方咨詢規劃公司合作。

第五，在正式規劃階段有兩點建議：一是一定要借助于具體的PQPR（產品數量分析）和PFEP（Plan For Every Part，為每個產品做規劃）兩大分析工具。PQPR是一個很簡單但非常有用的工具，它可以用來對生產的產品按照數量進行分類，然后根據分類結果對生產車間進行布局優化；PFEP是精益物流分析工具，意思是為每個產品做計劃，對生產、物流過程中每一個零件做詳細計劃，包括SKU特性分析、需求測算和需求規劃、信息系統的設置、倉儲管理、配送管理、采購管理等，可以精細到每一個產品、每一顆物料，目的就是實現精益管理，減少浪費。

二是一定要借助仿真工具進行仿真，以發現并優化規劃中存在的問題，找到最優可落地的規劃方案。此外，一定要聯合規劃方案中的AGV、智能立體倉庫、機器人集成等核心物流技術廠商共同討論規劃設計方案。通過共同探討方案，一方面可以保證最終方案的可落地性，另一方面也可以幫助內部制造團隊熟悉方案，從而有助于規劃方案的順利落地。

物流系統規劃要點

在這位專業人士看來，物流系統是智能工廠規劃的核心，從工廠整體的功能布局、車間布局，再到產線/設備布局，一定要始終基于“精益流動原則”將物流放在第一核心要素進行考慮。

他還強調，優秀的物流系統規劃設計，從一開始就能夠為智能工廠省去不必要的搬運過程，減少搬運距離、工作量及由此產生的浪費，極大提高工廠整體運轉效率與質量。在物流系統規劃時，一定要結合產品工藝流程與產量分析、各功能區的相關性重要程度分析、PFEP分析、物流仿真分析，最終確認整體園區、工廠、車間、產線的布局方案。

在智能工廠的物流系統規劃建設中，一定要重點考量以下幾個方面：

1.對產品工藝流程進行詳細分析，確認園區功能模塊。所有的物流方式都是為了實現高效的產品流程生產，因此首先要通過對產品工藝流程分析來確定工廠中所需要的功能分區，例如不同的生產車間、裝配車間、倉庫、危/廢品倉，以及配套辦公區、食堂、配電房、垃圾站等。

2.對各功能模塊的相關性分析，根據各功能模塊的緊密關系找到合理布局方案，消除不必要的物流運轉。在這個過程中，可以根據各個功能模塊的緊密關系，應用“7Way”的布局方法生成七種不同的規劃布局方案，并對各個方案進行評估，最終選出一種或融合生成一種最優布局方案，并通過物流仿真對規劃方案進行優化和反復驗證，以保證整體規劃和布局最優。

3.通過PFEP分析，幫助更好地規劃車間物流配送方式及配送規則，以確保規劃最終能落地。生產線所有工位設計都需要與物料配送相銜接，通過PFEP精益物流分析，可以對生產和物流過程中每一個零件進行詳細計劃，從而實現精益管理，減少浪費。

4.要實現流程數字化。當業務流程全部確認之后，就要考慮如何應用數字化和信息化解決方案支持整個業務流程的高效運轉。例如，應用WMS、AGV智能調度系統以及APS、SRM、MES等系統，并實現系統與系統之間的銜接和互聯互通。在這個過程中，要注意參考行業最佳實踐，規劃基于拉動原則的智能物料倉儲及配送方式，提升物流效率，并降低庫存。

先進技術應用與發展

通常來說，智能工廠具有設備互聯，廣泛應用工業軟件（如MES制造執行系統、APS先進生產排程、能源管理、質量管理、SPC統計過程控制等），充分結合精益生產理念，實現柔性自動化，注重環境友好，實現綠色制造，以及可以實時洞察等六大特征。

智能工廠不僅在生產過程應實現自動化、透明化、可視化、精益化，而且在產品檢測、質量檢驗和分析、生產物流等環節，也應當與生產過程實現閉環集成。智能工廠的建設，需要充分融合信息技術、先進制造技術、自動化技術、通信技術和人工智能技術。智能工廠必須依賴無縫集成的信息系統支撐，主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系統。總而言之，智能工廠涉及領域眾多，極其復雜。

目前，中國大部分制造企業對智能工廠的規劃與建設還缺乏深刻理解。因此，制造企業在投資規劃建設智能工廠和智能物流系統時一定要謹慎，要在科學的理念、方法支持和專業團隊加持下，做好需求分析和整體規劃，穩步推進，不可貿然實施。與此同時，國內外已經涌現了一批燈塔工廠，截至2023年1月13日，全球“燈塔工廠”共計132家，其中中國擁有50家，占比超過三成，是世界上擁有最多“燈塔工廠”的國家，這為我國制造企業建設智能工廠樹立起標桿并營造出很好的學習環境。

表1 中國50家燈塔工廠情況匯總

智能工廠的物流系統，通常需要打通生產計劃－供應商送貨預約－物料檢驗－物料入庫－物料揀選－物料供應上線－成品包裝－成品存儲－成品揀選－成品發運等全流程信息化/數字化系統，并需要配套建設智能立體庫、自動貨柜、輸送分揀系統、AGV智能搬運系統、智能包裝、智能裝卸等智能化物流系統，是集數字化、智能化于一體的集成化系統。

智能工廠物流系統涉及的場景復雜，相關技術、產品和供應商眾多。因此，在選擇物流技術時，既要格外注意物流技術與產品的場景適用性，還要注意物流技術與產品的可靠、穩定性，以及技術廠商的智能工廠項目經驗。同時，由于目前國內很多物流技術與產品的標準化體系不健全，在選擇時更要重點考慮其“可集成性”，注意不同技術廠商的產品兼容性、信息接口標準性等問題，否則極有可能造成技術與產品無法高效銜接。此外，評估技術與產品供應廠商的長期可持續穩定發展，是項目售后服務得到保障的重要基礎，也不可忽視。

目前，智能工廠與智能物流系統規劃建設甚至優化改進中的一些技術，正在加速創新。例如，一些全球領先的數字化軟件技術正逐步在智能工廠建設中展開探索，除數字孿生、物流仿真類技術軟件外，數據挖掘、流程挖掘類軟件也在逐步引入，致力于以數字化手段高效助力智能工廠的業務流程優化；規劃設計集成化平臺也在從產品設計端向工廠規劃端拓延，可以更好地幫助實現智能工廠規劃設計，讓不同部門、不同工廠甚至身處不同國家的規劃設計人員能夠實時溝通、高效協作。

在物流系統優化方面，越來越多的企業開始嘗試應用物聯網技術、視覺技術、AGV/AMR混合智慧調度技術，以及大數據、數字孿生等技術，挖掘智能工廠物流布局及物流系統的優化與改進機會，以實現更低庫存、更低成本、更高效的物流運作。