1.柔性生產(chǎn)

柔性生產(chǎn)是一種以“制造系統(tǒng)響應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化的能力”為核心的生產(chǎn)模式，由英國(guó)Molins公司在1965年首次提出；1998年美國(guó)里海大學(xué)和GM公司共同提出柔性生產(chǎn)模式AM（Agile manufacturing），現(xiàn)已成為“21世紀(jì)制造業(yè)戰(zhàn)略”[1]。相對(duì)于“成本增加、過量庫(kù)存、適應(yīng)市場(chǎng)的靈敏度低”的剛性生產(chǎn)模式而言，柔性生產(chǎn)更能增強(qiáng)制造企業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率和員工勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，更能夠適應(yīng)市場(chǎng)需求多變和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，是市場(chǎng)導(dǎo)向型的按需生產(chǎn)的先進(jìn)生產(chǎn)模式。

柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，集中了精益生產(chǎn)、并行工程、敏捷制造、智能制造等生產(chǎn)模式的要義。在一個(gè)現(xiàn)代化的柔性智能制造系統(tǒng)中，可能包含上述一個(gè)或者多個(gè)生產(chǎn)模式，形成系統(tǒng)工程，從而實(shí)現(xiàn)工廠小批量、多品類、多流程、多形態(tài)、多單元的快速轉(zhuǎn)換與協(xié)同生產(chǎn)[2]。面對(duì)個(gè)性化需求、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)的市場(chǎng)環(huán)境，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)更需要具備虛擬制造和訂單仿真、提前預(yù)警的能力，即運(yùn)用仿真、建模、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，提供三維可視環(huán)境，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)到生產(chǎn)制造全過程進(jìn)行模擬，以實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品生產(chǎn)制造以前，就能準(zhǔn)確預(yù)估產(chǎn)品的可制造性和可流動(dòng)性，從而降低成本，實(shí)現(xiàn)彈性生產(chǎn)，縮短交付周期。

2.柔性生產(chǎn)模式對(duì)物流的要求

一方面，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)通常具備機(jī)器柔性、工藝柔性、產(chǎn)品柔性、維護(hù)柔性、生產(chǎn)能力柔性、擴(kuò)展柔性、運(yùn)行柔性等特征，但其核心是“有效實(shí)現(xiàn)訂單交付”，亦即需要將不同訂單的物料（原材料、在制品、成品等）有效組織起來，按照精益生產(chǎn)的原則，實(shí)現(xiàn)物料的有序流動(dòng)，使得復(fù)雜多樣的物料“在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候、以恰當(dāng)?shù)臄?shù)量、出現(xiàn)在恰當(dāng)?shù)奈恢茫üの唬?，從而?shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)與柔性交付。

另一方面，根據(jù)“大物流小生產(chǎn)”的原則，以及“制造工廠物流中心化”的發(fā)展趨勢(shì)，柔性生產(chǎn)的本質(zhì)和基礎(chǔ)是物流的柔性[3]。如，豐田生產(chǎn)模式就是以物流均衡和工序平衡為基本原則，通過目標(biāo)追蹤法進(jìn)行混流排產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)整體物流均衡、運(yùn)作高效、產(chǎn)出柔性的混線生產(chǎn)模式。

因此，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)的重中之重，就是要構(gòu)建一套足以支持柔性生產(chǎn)要求的柔性物流系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有廣泛的適用性，需要滿足生產(chǎn)需求的柔性和物流系統(tǒng)自身柔性兩個(gè)方面的要求。滿足生產(chǎn)需求柔性，包括產(chǎn)品多樣化、淡旺季需求波動(dòng)、交付周期波動(dòng)、業(yè)務(wù)場(chǎng)景多樣性等方面；滿足物流系統(tǒng)自身柔性，包括物流系統(tǒng)可擴(kuò)展性、物流能力柔性、可遷移性、多場(chǎng)景適用性等方面。

1.系統(tǒng)規(guī)劃、理順邏輯，建設(shè)“柔性能力”是一個(gè)系統(tǒng)工程

“柔性”是相對(duì)的，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同行業(yè)、不同環(huán)境、不同企業(yè)、不同車間和產(chǎn)線，其柔性的要求都不一樣。但是任何柔性物流的切入點(diǎn)，都需要遵循和匹配柔性制造工藝的要求，使之成為柔性制造工藝的一個(gè)部分，并以此來實(shí)現(xiàn)柔性物流場(chǎng)景設(shè)計(jì)。通過“規(guī)劃一體化、建設(shè)一體化、運(yùn)營(yíng)一體化”，來實(shí)現(xiàn)柔性能力的提升。

為此，需要明確企業(yè)在3～5年周期內(nèi)需要怎樣的“柔性度”，比如要兼容多少產(chǎn)品、適用多少場(chǎng)景、匹配哪些場(chǎng)景、滿足多大的能力邊界等。當(dāng)然，工廠規(guī)劃不應(yīng)一味追求柔性，不能為了柔性而柔性，一般情況下，（過度的）柔性化設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致更大的投入。同時(shí)，需要系統(tǒng)思考實(shí)現(xiàn)柔性物流的能力和技術(shù)選擇。柔性與剛性是相對(duì)的，有些沒有必要表現(xiàn)為柔性的地方，可以采用相對(duì)剛性的設(shè)計(jì)，有時(shí)通過剛性的物流技術(shù)實(shí)現(xiàn)柔性的業(yè)務(wù)邏輯，可能更加經(jīng)濟(jì)、合理。在并行工程和智能制造的需求下，基于對(duì)未來的產(chǎn)品、場(chǎng)景、當(dāng)量的評(píng)估與預(yù)測(cè)，需要借助模型、算法和仿真技術(shù)，規(guī)劃“多劇本”物流系統(tǒng)部署，通過應(yīng)用柔性化設(shè)施、保留系統(tǒng)可擴(kuò)展性（可增可減）、設(shè)備租賃、多系統(tǒng)結(jié)合互補(bǔ)、淡旺季版本切換等措施，以應(yīng)對(duì)需求變化、產(chǎn)品迭代、訂單波動(dòng)和業(yè)務(wù)場(chǎng)景增加等。

2.設(shè)計(jì)柔性化物流的最小物流單元

單純地設(shè)計(jì)“制造物流柔性化”是沒有意義的，因?yàn)檫@過于抽象。在某個(gè)特定的制造系統(tǒng)中，只有提前尋找（規(guī)劃）到該系統(tǒng)的最小物流單元，并使之合理化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、智能化（Smart Unit, SU），才能夠?qū)⑵渫ㄟ^不同的產(chǎn)品邏輯和制造邏輯、交付邏輯進(jìn)行梳理，構(gòu)建成為柔性化的物流流線與制造動(dòng)線，形成制造系統(tǒng)和物流系統(tǒng)連接的紐帶，并且在制造－物流作業(yè)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

無論產(chǎn)品、場(chǎng)景、物料有多復(fù)雜，都可以基于物料的特性進(jìn)行分類和SU設(shè)計(jì)。比如，按照物料的體積、重量可以分為大、中、小物料，按照物料的形狀可以分為條狀、面狀、體狀，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行SU設(shè)計(jì)，在包裝類型、尺寸等方面盡量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，從而使得物流系統(tǒng)從需要解決成千上萬的產(chǎn)品、物料、場(chǎng)景組合問題，簡(jiǎn)化為通過柔性化物流工藝邏輯處理少量的SU設(shè)計(jì)和聯(lián)動(dòng)的問題。比如，某汽車廠通過包裝標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，將上萬種物料的包裝統(tǒng)一成5種標(biāo)準(zhǔn)料箱、4種類型標(biāo)準(zhǔn)料架（料架尺寸和底盤標(biāo)準(zhǔn)化，上部結(jié)構(gòu)個(gè)性化設(shè)計(jì)以滿足不同物料的放置需求），大幅降低了物流系統(tǒng)的復(fù)雜度和物流管理難度。在SU設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過條碼、RFID、包裝與物流設(shè)備匹配性與兼容性設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)物流單元的智能化和能動(dòng)性，匹配甚至調(diào)度智能物流系統(tǒng)。

3.智能工廠物流中心化引領(lǐng)柔性制造升級(jí)

在以消費(fèi)者需求為導(dǎo)向的柔性交付體系中，柔性生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)大規(guī)模定制的能力，固定的產(chǎn)線、大規(guī)模（排隊(duì)而非并行）的生產(chǎn)模式正在被顛覆，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。在“智能工廠物流中心化”導(dǎo)向下，柔性智能工廠的規(guī)劃更多表現(xiàn)為，將智能生產(chǎn)設(shè)施嵌入到智能物流系統(tǒng)中，使其成為柔性化物流系統(tǒng)的一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)和部分，生產(chǎn)被認(rèn)為是在物流過程中嵌入一個(gè)符合供應(yīng)鏈價(jià)值導(dǎo)向和運(yùn)作要求的工廠、車間或產(chǎn)線，而物流單元（產(chǎn)品或者SU）貫通供應(yīng)鏈?zhǔn)寄?，成為端到端協(xié)同打通的有效承載，從而實(shí)現(xiàn)有效交付。此時(shí)的智能工廠，既能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)化、大規(guī)模、低成本生產(chǎn)的需求，也能夠滿足定制化、小批量、柔性化生產(chǎn)的需求。

4.“貨到人”揀選是柔性制造物流系統(tǒng)的關(guān)鍵

在柔性生產(chǎn)系統(tǒng)中，不同于大規(guī)模流水線單一品種按順序流動(dòng)的模式，存在單件流、混流、交叉流、項(xiàng)目制、作業(yè)島等多種形式，這對(duì)物料的齊套揀選與配送上線提出多樣化的挑戰(zhàn)。比如，SPS齊套配送、多工位單臺(tái)套配送、單工位多臺(tái)套配送、固定批量多臺(tái)套配送等。飛機(jī)、輪船等大型裝備、工程機(jī)械、汽車、高端裝備、機(jī)械設(shè)備等離散制造行業(yè)，往往都是多種配送方式并存。在傳統(tǒng)模式下，需要大量的物流功能區(qū)域（面積）和人員才能完成物料揀配作業(yè)，并且難以保證及時(shí)性、準(zhǔn)確性和齊套性。如今，在越來越多的智能工廠中，“貨到人”揀選技術(shù)和自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，既解決了工廠空間有效利用的問題，又滿足了多種模式和場(chǎng)景的高效揀選需要。而“貨到人”技術(shù)在柔性制造物流系統(tǒng)中應(yīng)用的主要問題是，不同的揀選單元、揀選模式對(duì)應(yīng)流量和作業(yè)量的差異巨大，比如整箱出庫(kù)和單臺(tái)套揀選，其流量差異可達(dá)上十倍甚至百倍。因此，企業(yè)需要明確SU設(shè)計(jì)、揀選模式和流量，才能科學(xué)匹配合適的物流技術(shù)來滿足該場(chǎng)景。

5.構(gòu)建柔性叫料系統(tǒng)，賦能智能制造

無論生產(chǎn)系統(tǒng)如何復(fù)雜，柔性智能物流系統(tǒng)必須具備的核心能力之一，是能夠?qū)⒐の晃锪餍枨笸ㄟ^模型和算法，準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化成可執(zhí)行的指令，從而精準(zhǔn)地指揮物流系統(tǒng)，將準(zhǔn)確的物流單元（SU）連續(xù)不斷地配送至指定的工位或作業(yè)區(qū)域[4]。比如，在某冰箱智能工廠內(nèi)，一條產(chǎn)線同時(shí)混線生產(chǎn)十多個(gè)型號(hào)產(chǎn)品，某個(gè)工位生產(chǎn)的產(chǎn)品不斷發(fā)生無明顯規(guī)律的變化，這也就意味著該工位需要的物料也在不斷切換，且不同的工位采取跟線排序配送、跟單配送、共享配送等多種配送邏輯。該工廠通過搭建多產(chǎn)品混流生產(chǎn)復(fù)雜環(huán)境下的算法模型，整合智能排程、在線產(chǎn)品實(shí)時(shí)采集、工位庫(kù)存水位設(shè)置和實(shí)時(shí)扣減等信息，精確計(jì)算工位物料需求，按工位、按物料生成準(zhǔn)確可執(zhí)行的物料拉動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的自決策和自調(diào)試，提高產(chǎn)線柔性生產(chǎn)能力。

而在傳統(tǒng)的工廠，通常會(huì)在工位（線邊）出現(xiàn)十多種物料（包裝單元），既占用很大的存儲(chǔ)面積，又需要作業(yè)人員耗時(shí)間和精力去辨識(shí)物料，并且需要做迂回反復(fù)的物料搬運(yùn)、倒騰作業(yè)，大大提高了作業(yè)的復(fù)雜度和產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定性，如此便自然難以保證有效的“柔性化”。

6.基于供應(yīng)鏈全過程協(xié)同拉通的快速交付系統(tǒng)

柔性物流系統(tǒng)能否支撐柔性生產(chǎn)，很大程度上取決于企業(yè)是否具備柔性、快速的供應(yīng)鏈響應(yīng)和交付能力。快速交付系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)供應(yīng)鏈端到端的拉通，以快速交付為終極目的，以供應(yīng)鏈計(jì)劃為龍頭，建立需求計(jì)劃－生產(chǎn)計(jì)劃－物流計(jì)劃－供應(yīng)計(jì)劃的協(xié)同機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各物流節(jié)點(diǎn)上的準(zhǔn)時(shí)化（JIT）、協(xié)同化運(yùn)作，比如供應(yīng)商物料準(zhǔn)時(shí)化和排序化到貨、Milk-run上門收貨、第三方物流（3PL）準(zhǔn)時(shí)化配送、自制件跟隨總裝線生產(chǎn)、成品下線直發(fā)/下線裝柜等。通過這些模式和策略，構(gòu)成基于供應(yīng)鏈全過程協(xié)同拉通的快速交付系統(tǒng)，確保整個(gè)系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)需求變化，滿足多樣化客戶需求，降低整個(gè)系統(tǒng)的成本[5]。

整個(gè)供應(yīng)鏈的庫(kù)存部署也是物流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)柔性的關(guān)鍵所在。一方面，庫(kù)存可以很好地中和上下節(jié)點(diǎn)之間節(jié)拍、周期、批量、換型、工作時(shí)間、質(zhì)量差異等方面的差異，使得制造過程能夠順利進(jìn)行。另一方面，在柔性物流系統(tǒng)中，物料通常呈現(xiàn)多品種、多批次、小批量供應(yīng)的特征，管理相對(duì)比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)不齊套、缺料、呆滯、找料、錯(cuò)料等方面的問題。因此，柔性智能物流系統(tǒng)需要有效地支撐庫(kù)存的自動(dòng)進(jìn)出、實(shí)時(shí)進(jìn)賬、庫(kù)位管理、自動(dòng)盤點(diǎn)、狀態(tài)管理等功能，能夠與生產(chǎn)計(jì)劃和物流作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行預(yù)測(cè)性匹配，在確保賬實(shí)一致性的同時(shí)，為物料的供應(yīng)提供準(zhǔn)確的信息支持。

1.高端裝備的“智能工廠物流中心化”柔性制造系統(tǒng)

高端裝備制造一般屬于典型的離散制造模式，需求個(gè)性化、項(xiàng)目制特點(diǎn)較為明顯，具有工藝路線長(zhǎng)且復(fù)雜、工藝斷點(diǎn)多、物料種類多、中間庫(kù)存多、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)亂等特征。某高端裝備制造企業(yè)基于“智能工廠物流中心化”的設(shè)計(jì)理念，規(guī)劃和建設(shè)了一個(gè)物料搬運(yùn)距離近、員工勞動(dòng)強(qiáng)度低、人機(jī)高度協(xié)同、參觀體驗(yàn)佳的友好型高端裝備制造智能工廠。如圖1、圖2所示，該工廠以自動(dòng)化立體庫(kù)為核心功能區(qū)域進(jìn)行布局，通過“一個(gè)物流中心”串聯(lián)了所有工序，將原來復(fù)雜的工序間配送路線轉(zhuǎn)換為庫(kù)內(nèi)運(yùn)作，生產(chǎn)與數(shù)字化物流系統(tǒng)融為一體，充分體現(xiàn)了“智能工廠物流中心化”的規(guī)劃、建設(shè)與運(yùn)營(yíng)理念。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)物料入庫(kù)、齊套、出庫(kù)的全過程信息化調(diào)度、實(shí)物流和信息流高度同步、關(guān)鍵物料可精準(zhǔn)追溯、物料全局齊套管理和缺料風(fēng)險(xiǎn)自動(dòng)預(yù)警。同時(shí)，該工廠顛覆了機(jī)加行業(yè)的作業(yè)方式，基本杜絕物料搬運(yùn)對(duì)叉車、行車和人工的依賴。

圖1 某高端裝備智能工廠的物流中心化布局思路對(duì)比

2.多訂單多產(chǎn)線模式下的小件物料“云物流”系統(tǒng)

在傳統(tǒng)模式下，制造企業(yè)小件物料的物流業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)較多，類似零件多，存在錯(cuò)配錯(cuò)選風(fēng)險(xiǎn)，人工揀選、盤點(diǎn)工作量大。某家電制造工廠創(chuàng)造性地構(gòu)建了工位拉動(dòng)小件空中“云物流”系統(tǒng)。如圖3所示，將小件物料的存、運(yùn)、配規(guī)劃至產(chǎn)線的上空。該系統(tǒng)推動(dòng)供方來料采用輸送鏈及CTU入庫(kù)存儲(chǔ)，利用產(chǎn)線上方空間，打造經(jīng)濟(jì)適用、快速響應(yīng)、垂直運(yùn)作、高端質(zhì)感的小件立體智能物流系統(tǒng)；同時(shí)，通過智能叫料系統(tǒng)調(diào)度空中線及CTU配送至線邊工位，實(shí)現(xiàn)在線掃描自動(dòng)識(shí)別，減少人為判斷，避免信息丟失或錯(cuò)誤；此外，該系統(tǒng)借助RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)多訂單、多產(chǎn)線、多型號(hào)模式下物料自動(dòng)匹配及在線實(shí)時(shí)盤點(diǎn)。

圖2 智能工廠物流中心化場(chǎng)景

圖3 多訂單多產(chǎn)線模式下的小件物料云物流系統(tǒng)

3.多型號(hào)混線生產(chǎn)模式的積放鏈系統(tǒng)

柔性智能積放鏈系統(tǒng)在（冰箱門體、洗衣機(jī)控制面板、汽車門體、空調(diào)、暖通行業(yè)的配管生產(chǎn)、成衣行業(yè)、家紡家居企業(yè)等）多型號(hào)混線生產(chǎn)模式下多有應(yīng)用。以冰箱門體物流場(chǎng)景為例，門體與箱體匹配是冰箱多型號(hào)混線生產(chǎn)模式下的一大痛點(diǎn)，在傳統(tǒng)模式下，往往門體庫(kù)存在生產(chǎn)線邊堆積如山，整體品質(zhì)及錯(cuò)裝風(fēng)險(xiǎn)較高。門體積放鏈系統(tǒng)采用差速懸掛鏈技術(shù)，通過機(jī)械手自動(dòng)下線裝車、RFID進(jìn)行型號(hào)綁定、“貪婪算法”分配最優(yōu)巷道、懸掛鏈積放存儲(chǔ)、門箱型號(hào)匹配、懸掛鏈排序配送上線等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)分揀、自動(dòng)配送、型號(hào)自動(dòng)匹配。如圖4、圖5所示。

圖4 門體積放鏈存放系統(tǒng)

圖5 工位門箱單套匹配

4.“去中心化”制造的柔性產(chǎn)線與成套配送系統(tǒng)

“去中心化”制造的特點(diǎn)是個(gè)性化（項(xiàng)目制）、體積大、節(jié)拍慢、物料多、生產(chǎn)離散（甚至是孤島式生產(chǎn)），直接采用專用的智能物流設(shè)備（如重載AGV）作為工位載體，或者采用固定工位加工的方式。如圖6所示，此時(shí)工廠里見不到傳統(tǒng)的組裝流水線，取而代之的是一個(gè)個(gè)AGV移動(dòng)工作臺(tái)和物流分組，沿著工藝路線自動(dòng)行走，穿梭于各個(gè)物流群組中，且能夠攜帶產(chǎn)品在裝配過程中的重要信息，這些信息可以有效避免工人實(shí)際操作中發(fā)生人為差錯(cuò)。這種采用AGV作為產(chǎn)線裝配與物料搬運(yùn)載具的生產(chǎn)模式，不再有傳統(tǒng)流水線的剛性束縛，大大提高了生產(chǎn)柔性和響應(yīng)速度。

圖6 AGV產(chǎn)線示意

與之相匹配的，“去中心化”工廠普遍采用單臺(tái)套配送的方式。單臺(tái)套配送發(fā)源于豐田汽車，稱為SPS（Set Parts Supply）系統(tǒng)，目前不僅在包括新能源汽車生產(chǎn)的絕大多數(shù)整車廠普及應(yīng)用，在高端裝備、飛機(jī)動(dòng)車輪船等大型產(chǎn)品、工程機(jī)械、儲(chǔ)能設(shè)備等工廠中也得到廣泛應(yīng)用。單臺(tái)套配送每次揀選和配送單臺(tái)份的物料，使得整個(gè)物流系統(tǒng)具備極致的柔性，可減少和消除多料、少料、錯(cuò)料的情況，同時(shí)也減少生產(chǎn)線人員檢查、跟蹤、整理、尋找、管理物料的時(shí)間，消除線邊多余物料，并徹底實(shí)現(xiàn)零部件的可追溯性。圖7為豐田汽車單臺(tái)套上線（SPS）模式。

圖7 豐田汽車SPS運(yùn)作模式

與汽車行業(yè)單臺(tái)套隨行不同的是，由于“去中心化”制造節(jié)拍慢、單工位物料多，上述這些行業(yè)的企業(yè)往往采用單工位、單臺(tái)套配送，或者單工位、多臺(tái)套配送的方式，且物料在工裝車上放置多采用“影子板”模式，如圖8所示。其目的是通過隔板上的形狀、數(shù)量和標(biāo)識(shí)，來防止物料錯(cuò)漏，并起到質(zhì)量防護(hù)作用。這樣，既具備了單臺(tái)套配送的優(yōu)點(diǎn)，又結(jié)合了行業(yè)生產(chǎn)的特征，使得整個(gè)柔性物流系統(tǒng)更加匹配“去中心化”的柔性制造[6]。

圖9 某“去中心化”制造工廠的 “影子板”單臺(tái)套配送模式

5.不同生產(chǎn)節(jié)拍的柔性混線生產(chǎn)系統(tǒng)

以空調(diào)行業(yè)為例，傳統(tǒng)的空調(diào)產(chǎn)線一般采取大批量生產(chǎn)的模式，先生產(chǎn)一種型號(hào)，再生產(chǎn)下一種型號(hào)，這種情況下該產(chǎn)線只能生產(chǎn)少數(shù)節(jié)拍相同或相近的機(jī)型。如果在同一條產(chǎn)線生產(chǎn)的機(jī)型節(jié)拍差異較大時(shí)（比如在同一條產(chǎn)線生產(chǎn)大中小多種型號(hào)的空調(diào)），型號(hào)切換將導(dǎo)致較大的效率損失，并增加交付的機(jī)會(huì)成本及風(fēng)險(xiǎn)。如圖9所示，該工廠將豐田混線生產(chǎn)和單臺(tái)套配送模式引入空調(diào)產(chǎn)線，使得一條空調(diào)產(chǎn)線能夠同時(shí)生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)、不同體積的多種機(jī)型。同時(shí)，基于多種機(jī)型總工時(shí)的平衡，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線的平準(zhǔn)化生產(chǎn)，消除了換型效率損失（綜合生產(chǎn)效率提高17.4%），使得產(chǎn)線能夠在每個(gè)時(shí)段都能同時(shí)高效生產(chǎn)多個(gè)機(jī)型的產(chǎn)品。

圖9 兩種生產(chǎn)模式對(duì)比示意

6.關(guān)鍵零部件行業(yè)“智能工廠物流中心化”

以機(jī)電行業(yè)為例，機(jī)電行業(yè)某智能工廠面向產(chǎn)品多樣化、需求個(gè)性化、生產(chǎn)定制化、交付柔性化等方面的要求，智能工廠內(nèi)部的生產(chǎn)和物流充分融合，形成“智能工廠物流中心化”的布局和運(yùn)營(yíng)邏輯。圖10為某機(jī)電企業(yè)的物流－生產(chǎn)布局邏輯，其最大特點(diǎn)在于物流和生產(chǎn)渾然一體，該工廠沒有嚴(yán)格意義上的產(chǎn)線，取而代之的是具有不同功能和工藝特征的加工中心，加工中心由不同的設(shè)備和加工單元構(gòu)成，所有的加工單元之間通過物流路線進(jìn)行連接。

圖10 智能工廠物流中心化布局邏輯

生產(chǎn)過程中，針對(duì)某一個(gè)產(chǎn)品并沒有一條完全固定的產(chǎn)線，而是由AGV作為載具，按照生產(chǎn)計(jì)劃排程的順序和加工路線，通過“原材料出庫(kù)－加工中心1－加工中心2－加工中心3－加工中心4－加工中心5－入庫(kù)暫存－裝車發(fā)運(yùn)”完成整個(gè)生產(chǎn)過程。某些產(chǎn)品需要按照順序經(jīng)過每個(gè)加工中心，某些產(chǎn)品不需要經(jīng)過某個(gè)加工中心則由系統(tǒng)指揮AGV直接跳過，再進(jìn)入下個(gè)加工中心，以此實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高度柔性化，如圖10藍(lán)色和紅色路線所示，訂單A和訂單B為系統(tǒng)通過運(yùn)算規(guī)劃其各自的加工路線，通過AGV完成工序間的對(duì)接和物料配送。

概括而言，在柔性生產(chǎn)模式下打造柔性物流系統(tǒng)需要在4個(gè)方面發(fā)力：

1.提升柔性能力。柔性生產(chǎn)模式強(qiáng)調(diào)的是“柔性能力”，主要體現(xiàn)在柔性生產(chǎn)和柔性交付能力，由此需要以終為始地通過定義“柔性交付”能力，倒逼“柔性生產(chǎn)”能力，并以此作為物流服務(wù)的核心，來梳理“柔性物流”的基礎(chǔ)邏輯，從而提煉出柔性物流系統(tǒng)規(guī)劃、構(gòu)建和運(yùn)營(yíng)的主要旋律。

2.優(yōu)化柔性工藝。柔性生產(chǎn)模式下，制造業(yè)物流系統(tǒng)升級(jí)需要緊密結(jié)合產(chǎn)品策略和產(chǎn)品工藝需求，做到柔性制造工藝和物流工藝一體化。但是，由于制造和物流畢竟有所側(cè)重，所以制造批量和物流批量有所異同，這需要根據(jù)特定的制造和物流場(chǎng)景來設(shè)定，由此也決定了SU的設(shè)計(jì)，從而定義了柔性物流的流動(dòng)基礎(chǔ)和物流技術(shù)選型的導(dǎo)向。

3.強(qiáng)化柔性信息平臺(tái)。柔性生產(chǎn)模式下物流系統(tǒng)更需要強(qiáng)調(diào)信息－物理系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)性，在定義“柔性物流系統(tǒng)”的先期，就應(yīng)該規(guī)劃“柔性物流信息平臺(tái)”，而不是僅僅通過傳統(tǒng)的WMS軟件來滿足“作業(yè)要求”，沒有物流工藝分析（對(duì)每個(gè)物料SU進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)Plan For Every Part PFEP）、設(shè)計(jì)、仿真（甚至早期預(yù)警）的物流信息系統(tǒng)是不合時(shí)宜的；沒有解決工位“柔性配送（feeding）”需求的物流模式和信息拉動(dòng)，是不負(fù)責(zé)任的。

4.提升柔性思想。柔性生產(chǎn)模式下制造業(yè)物流系統(tǒng)升級(jí)更需要有“柔性”的思維，這對(duì)于物流團(tuán)隊(duì)的專業(yè)素養(yǎng)要求更高，甚至需要有一定的創(chuàng)新和改革的能力，需要打破過去的批量思維、模塊思維、中心思維，從而擺脫路徑依賴，規(guī)劃出具有真正能夠表達(dá)“每一個(gè)物料的聲音（Voice Of Material, VOM）”的柔性物流（對(duì)話而非調(diào)度）系統(tǒng)。