眾所周知，最近幾年不管從政府，從學(xué)界，從工業(yè)界還是從商界等等，大家都在談?wù)摂?shù)智轉(zhuǎn)型、工業(yè)4.0、智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等話題。我國也層明確指出制造業(yè)是一個(gè)國家強(qiáng)大的根本，所以早在2015年5月，國務(wù)院就印發(fā)了《中國制造2025》，部署全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略。

目前，工業(yè)4.0已然進(jìn)入了中德合作新時(shí)代，中德雙方簽署的《中德合作行動綱要》中，有關(guān)工業(yè)4.0合作的內(nèi)容共有4條，第一條就明確提出工業(yè)生產(chǎn)的數(shù)字化就是“工業(yè)4.0”對于未來中德經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義。雙方認(rèn)為，兩國政府應(yīng)為企業(yè)參與該進(jìn)程提供政策支持。

工業(yè)4.0下的智能倉儲物流的大背景

工業(yè)4.0是由擅長工業(yè)技術(shù)的德國首先提出來的：

所謂工業(yè)4.0（Industry4.0），是基于工業(yè)發(fā)展的不同階段作出的劃分。按照目前的共識，工業(yè)1.0是蒸汽機(jī)時(shí)代，工業(yè)2.0是電氣化時(shí)代，工業(yè)3.0是信息化時(shí)代，工業(yè)4.0則是利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時(shí)代，也就是智能化時(shí)代。

工業(yè)4.0的概念非常宏大，是個(gè)國家層面的戰(zhàn)略：

“工業(yè)4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。在這種模式中，傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失，并會產(chǎn)生各種新的活動領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價(jià)值的過程正在發(fā)生改變，產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。

“工業(yè)4.0”項(xiàng)目主要分為三大主題：

一是“智能工廠”，重點(diǎn)研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實(shí)現(xiàn)；

二是“智能生產(chǎn)”，主要涉及整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)物流管理、人機(jī)互動以及3D技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等。該計(jì)劃將特別注重吸引中小企業(yè)參與，力圖使中小企業(yè)成為新一代智能化生產(chǎn)技術(shù)的使用者和受益者，同時(shí)也成為先進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)造者和供應(yīng)者；

三是“智能物流”，主要通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、物流網(wǎng)，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。

可以看到工業(yè)4.0項(xiàng)目中有一大主題就是關(guān)于智能物流的，由此我們也可以窺見物流的過程在制造業(yè)的整個(gè)過程中是非常重要的，好的物流舉措可以有效的節(jié)省整體環(huán)節(jié)升本，同時(shí)可以使生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的效率得到有效的提升。而在工業(yè)4.0的背景下，對廠內(nèi)物流系統(tǒng)提出更高的要求，通過CPS（網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)—信息物理系統(tǒng)）的充分應(yīng)用，使生產(chǎn)系統(tǒng)中的物流過程真正的實(shí)現(xiàn)智能化。

而這場工業(yè)4.0的發(fā)起者德國自己就在積極的研究關(guān)于智能化的倉儲物流技術(shù)，并取得了一些進(jìn)展，后邊幾期專欄我們會深入介紹細(xì)節(jié)。

工業(yè)4.0下的智能物流的目標(biāo)：

工業(yè)4.0驅(qū)動新一輪工業(yè)革命，核心特征是互聯(lián)?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)降低了產(chǎn)銷之間的信息不對稱，加速兩者之間的相互聯(lián)系和反饋，因此，催生出消費(fèi)者驅(qū)動的商業(yè)模式，而工業(yè)4.0是實(shí)現(xiàn)這一模式關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

工業(yè)4.0代表了“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”的智能生產(chǎn)，孕育大量的新型商業(yè)模式，真正能夠?qū)崿F(xiàn)“C2B2C”的商業(yè)模式。

因此從工業(yè)4.0的宏觀目標(biāo)來說，是為了建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)模式。而對于未來物流系統(tǒng)來說，需要滿足數(shù)字化、高度柔性化和智能化。

1、數(shù)字化的物流系統(tǒng)

工業(yè)4.0的核心特征就是互聯(lián)，通過充分的運(yùn)用CPS，將從商業(yè)環(huán)節(jié)到制造環(huán)節(jié)完全打通，完成制造業(yè)的橫向和縱向的資源有效整合，從而提升整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的總體效率，降低宏觀的運(yùn)行成本。

而這種互聯(lián)包括設(shè)備到設(shè)備端的互聯(lián)，包括企業(yè)與企業(yè)間的信息互聯(lián)，包括廠內(nèi)的不同工藝組之間的互聯(lián)，包括上下游產(chǎn)業(yè)鏈的信息互聯(lián)，包括終端消費(fèi)者與廠內(nèi)的互聯(lián)，包括制造設(shè)備與物料之間的互聯(lián)，包括人與各種系統(tǒng)的互聯(lián)等等。

而這一切的連接的最終目的是將所有連接終端的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行交互，通過大數(shù)據(jù)和智能算法，提煉出對于各個(gè)環(huán)節(jié)有益的信息、方案、辦法和指令，從而再反過來指導(dǎo)生產(chǎn)，協(xié)助產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代，促進(jìn)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的物料供應(yīng)和采購等等。

而對于未來廠內(nèi)的倉儲物流設(shè)備，隨著每天設(shè)備的運(yùn)行和與其他系統(tǒng)的交互，在隨時(shí)伴隨著數(shù)據(jù)的發(fā)生，因此未來的倉儲物流系統(tǒng)包括設(shè)備和軟件，都是數(shù)字化可以與其他設(shè)備端、與人、與其他系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)字交換。

工業(yè)4.0下的物流系統(tǒng)里的數(shù)字不光包含每小時(shí)的吞吐量、當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)編號，搬運(yùn)的速度，還可以覆蓋到底層硬件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電流、力矩，通訊信息強(qiáng)弱、開關(guān)的變化次數(shù)，也包括與上位信息或其他系統(tǒng)的對接信息數(shù)據(jù)等。

有了這些海量的實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，未來可以衍生出很多我們都想象不到的數(shù)據(jù)應(yīng)用場景。

一個(gè)個(gè)物流設(shè)備或者子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)構(gòu)成了一張密密麻麻的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字在這張網(wǎng)絡(luò)中時(shí)刻在變化，這些數(shù)字在反映著物流系統(tǒng)當(dāng)前的內(nèi)在情況和表象情況，物流系統(tǒng)的數(shù)字與外界其他系統(tǒng)的互聯(lián)能形成一張更大的網(wǎng)絡(luò)，物流系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的數(shù)字互通，幫助物流內(nèi)部優(yōu)化、預(yù)警、迭代、自我適應(yīng)，同時(shí)外部系統(tǒng)利用物流系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)深度分析后幫助供應(yīng)鏈上下游管理、設(shè)備服務(wù)商維護(hù)提醒、促使新的物流技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)等等。

數(shù)字化的應(yīng)用在未來超出我們目前的想象。工業(yè)4.0下的未來廠內(nèi)物流也需要數(shù)字化。

2、柔性化的物流系統(tǒng)

由于互聯(lián)網(wǎng)的普及和與制造業(yè)的不斷融合，未來的客戶不光只能參與對產(chǎn)品的選購環(huán)節(jié)，將來會越來越深入的參與到生產(chǎn)廠家的制造環(huán)節(jié)。

未來制造企業(yè)將不僅僅進(jìn)行硬件的銷售，而是通過提供售后服務(wù)和其他后續(xù)服務(wù)，來獲取更多的附加價(jià)值，這就是柔性制造，這就意味著個(gè)性化需求、小批量定制制造將成為潮流。制造業(yè)的企業(yè)家們要在制造過程中盡可能多的增加產(chǎn)品附加價(jià)值，拓展更多、更豐富的服務(wù)，提出更好、更完善的解決方案，滿足消費(fèi)者的個(gè)性化需求，走軟性制造+個(gè)性化定制道路。

可以設(shè)想一下未來的購物場景。人們可以在手機(jī)APP上隨時(shí)隨地的選購物品，而且可以根據(jù)自己的喜好在APP上提出定制的要求，然后點(diǎn)擊“提交”后系統(tǒng)自動將這個(gè)訂單的需求發(fā)給一個(gè)云平臺上，平臺根據(jù)需要定制的內(nèi)容智能分析出需要采購哪些特殊的原料并將訂單自動下發(fā)到最終的生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)系統(tǒng)。生產(chǎn)系統(tǒng)根據(jù)訂單自動調(diào)度廠內(nèi)的各個(gè)自動化設(shè)備進(jìn)行定制化生產(chǎn)。

由于是定制化的產(chǎn)品，工廠每天同時(shí)生產(chǎn)的產(chǎn)品是有差異化的，這種差異化可能體現(xiàn)在尺寸大小上，重量上，外觀形狀上，數(shù)量上，性能上或者包裝上等等。

而對于廠內(nèi)的自動化物流系統(tǒng)，未來要能盡量滿足這些各種定制化的產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的各個(gè)物流環(huán)節(jié)，比如各個(gè)工位之前的搬運(yùn)、倉庫的存儲、出貨前的包裝等等。這種能同時(shí)滿足各種定制化產(chǎn)品的系統(tǒng)的要求就是柔性化。這種柔性化的需求在將來可能會遠(yuǎn)超我們現(xiàn)在的想象。

除了以上產(chǎn)品的差異化造成的對物流系統(tǒng)的柔性化設(shè)計(jì)的要求，工廠的生產(chǎn)排期可能也存在著柔性化的需求，比如有些月份的生產(chǎn)的訂單非常多，每天的物流吞吐量非常大，有些月份的生產(chǎn)量又很少，又或者是隨著潮流的變化，這個(gè)月的生產(chǎn)與上個(gè)月的生產(chǎn)的東西不同等等。這些生產(chǎn)的變化也對物流系統(tǒng)的柔性提出了一定的要求。

目前的廠內(nèi)倉儲物流自動化系統(tǒng)中，絕大多數(shù)是一種剛性非柔性的設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在物料單元標(biāo)準(zhǔn)固定、物流系統(tǒng)流程動線固定、物流系統(tǒng)性能指標(biāo)固定。

（1）物料單元標(biāo)準(zhǔn)固定

通常的倉儲物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于統(tǒng)一的物料單元開始的，也就是指物流自動化系統(tǒng)多數(shù)是來處理具有同類尺寸、同類重量、同類包裝方式的。如果物料無法統(tǒng)一，往往將物料按照一定的規(guī)則放到統(tǒng)一的容器中，比如料箱、托盤等。而各種自動化物流設(shè)備也往往只能處理同一類標(biāo)準(zhǔn)的物料單元，比如自動化立體倉庫存儲同一類規(guī)格的托盤貨物單元，輸送機(jī)輸送同一類規(guī)格的料箱，如果系統(tǒng)建成運(yùn)行后，一旦物料單元發(fā)生變化，則各種物流系統(tǒng)和設(shè)備無法適用。

比如輸送料箱的皮帶線是無法搬運(yùn)托盤的，

而托盤類的自動化立體倉庫也無法直接存儲料箱到貨架中。

（2）物流系統(tǒng)流程動線固定

一個(gè)工廠內(nèi)由于在一定時(shí)間內(nèi)的生產(chǎn)工藝是基本固定的，尤其在建廠初期，也必須得有一個(gè)定下來的基本生產(chǎn)流程和工藝流程，那就意味著此時(shí)的物流搬運(yùn)流程也基本上定下來了，因此采用自動化物流系統(tǒng)時(shí)，往往系統(tǒng)的動線設(shè)計(jì)也是以此依據(jù)來設(shè)計(jì)出來的，這樣在工位1與工位2之間的搬運(yùn)可能安裝好輸送機(jī)，又或者在線邊工位到倉庫之間采用AGV來搬運(yùn)物料。而如果工廠某段時(shí)間的生產(chǎn)規(guī)模要擴(kuò)大，增加工位或者要置換新的加工機(jī)器，那之前已經(jīng)安裝的物流系統(tǒng)往往不能使用，而需要重新安裝調(diào)試來適配新的工藝動線流程。

（3）物流系統(tǒng)性能指標(biāo)固定

任何系統(tǒng)和設(shè)備都有一定的性能指標(biāo)，物流系統(tǒng)也不例外。一個(gè)倉庫有多少個(gè)貨位，一條輸送機(jī)每小時(shí)能輸送多個(gè)包裹，機(jī)械手每次能抓幾個(gè)包裹，在物流系統(tǒng)在投入運(yùn)行后，基本上就已經(jīng)定型。將來的生產(chǎn)是柔性化的生產(chǎn)模式，本月的生產(chǎn)物流量也許就會比去年同期的物流量翻一倍，如果自動化物流系統(tǒng)初期就按照較大吞吐量來引進(jìn)設(shè)備的話，那在生產(chǎn)規(guī)模較小的情況下，多出來的這部分設(shè)備就是一種資源不合理配置。

而如果自動化物流系統(tǒng)初期按照較小的生產(chǎn)吞吐量來設(shè)計(jì)的話，又會由于當(dāng)前物流吞吐量增加而造成物流系統(tǒng)能力不足的情況，而通常的系統(tǒng)一旦被安裝后，再增加設(shè)備和升級系統(tǒng)，往往由于空間、時(shí)間進(jìn)度等原因無法實(shí)施。

3、智能化的物流系統(tǒng)

工業(yè)4.0代表了“互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)”的智能生產(chǎn)，這種智能體現(xiàn)在每個(gè)環(huán)節(jié)。未來的廠內(nèi)物流技術(shù)一定也是智能的。廠內(nèi)物流會體現(xiàn)在單獨(dú)每個(gè)設(shè)備上的智能，也體現(xiàn)在物流系統(tǒng)上的智能。

當(dāng)下實(shí)施的很多自動化倉儲物流項(xiàng)目的廠家都在講自己的系統(tǒng)是智能的，不過絕大部分談到的智能系統(tǒng)基于的技術(shù)都是10幾年前甚至更早。未來的智能物流從框架上就會徹底與我們目前的結(jié)構(gòu)不同，目前我們的自動化物流系統(tǒng)是基于金字塔形式的，而未來的倉儲物流系統(tǒng)是分布式結(jié)構(gòu)的。

通常我們一個(gè)自動化物流系統(tǒng)是由企業(yè)上層ERP，WMS，WCS再到底層電控元件和機(jī)械設(shè)備，而分布于現(xiàn)場固定安裝的各類輸送機(jī)、機(jī)械手、自動倉庫等等都需要依賴于上位軟件信息的調(diào)度多個(gè)設(shè)備配合來實(shí)現(xiàn)基本的物流或存儲功能的，設(shè)備本身無法完成一個(gè)完整的作業(yè)流程。

而在未來的工業(yè)4.0下的智能物流系統(tǒng)，每個(gè)單獨(dú)的設(shè)備甚至是模塊都有一定的“智商”，它們可自我感知、自適應(yīng)、自預(yù)警，設(shè)備與設(shè)備之間可以之間進(jìn)行信息交換和任務(wù)接力，一個(gè)個(gè)的智能單元自我組成了整個(gè)系統(tǒng)的智能化。