如何实现工业4.0的重要基石——智能制造的智能物流？

物流沙龙 · 公众号 · · 2017-05-13 22:04

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让立体库从后台走向前台。

近日，在由中国物流与采购联合会举办的“2017第二届全球物流技术大会”上，北京机械工业自动化研究所物流技术工程研究中心副主任王勇发表了题为《工业4.0的重要基石—智能物流和技术装备》的演讲。

王主任分别从 北自所能为制造业做什么 、 打造为制造业服务的智能物流系统 、 优秀案例分享 等方面发表演讲。

北京机械工业自动化研究所

物流技术工程研究中心副主任王勇

各位领导，各位专家，大家下午好。今天上午我们听了太多的黑科技和高级技术装备，下午我们来看国家的基石，就是制造业。制造业是国民经济发展繁荣的基石，是每个国家的根基，德国和日本强调制造业的同时，美国政府在讲制造业回归，可见制造业在国民经济中的重要地位。

今天想跟大家介绍一下 制造业应如何实施智能制造 ，以及 智能物流在智能制造环节中的重要作用 。

现在我首先简单介绍一下北京机械工业自动化研究所，北自所成立于1954年，目前员工800人，基本上呈金字塔分布结构，职称结构是基本合理的，所里设了九大研究中心，涵盖了自动化各个领域，主要是智能控制、软件、智能物流以及相关的智能的生产装备研究中心。

有多个行业平台挂靠在北自所，还有相关的行业协会、标委会。北自所有两个国家的核心期刊，企业通过ISO9000和军标认证。

综上所述，北自所的业务不仅包含了工业机器人、智能物流、信息化，还涉及多个领域非标设备的开发与制作。建所60多年以来获得了100多项国家专利授权和软件著作权，也获得了多个省的科技进步奖。

下面我谈谈 北自所能为制造业做什么 。

两化融合战略 是十八大提出的战略，这个战略和德国工业4.0是相匹配的，信息化与工业化深度融合中的信息化和工业化是广义的，只是一个相对的概念，它们包括 数字化 、 网络化 、 智能化 、 自动化 等等。德国提出工业4.0战略，但是对于目前国内整个制造业现状来讲应该是2.0、3.0和4.0并存。

工业4.0的核心 就是 一个平台 、 两类网络 、 双重战略 和 三项集成 。一个平台就是大家经常说的信息物理平台；两类网络就是指物联网和务联网；双重战略就是领先市场战略和领先供应商战略；最主要是三项集成，通过价值网络的横向集成、数字化集成和纵向集成。

横向集成 是 针对物 来讲，这个集成不仅包括公司内部，还包括企业客户端，以及它上游的原料端，要把三个环节进行完整集成，才能实现共赢。

纵向集成 是指 生产内部 的各种集成。要实现这两个集成，主要有八个目标， 第一个目标 就是 个性化 ，但是对于制造业来讲最核心的目标就是个性化定制，这也是国家智能制造主推的方向。

另外是可以提高生产速度，提高质量，降低成本，解放人，节能减排，合作共赢，实现创新的驱动，创新驱动也是未来的盈利模式。

实现这八个目标，主要有八个手段，包含：数字化技术、计算机技术、网络技术、自动化技术、智能技术、系统集成技术、信息技术、工业技术。我们看到计算机技术、网络技术、自动化技术、系统集成技术都是和物流紧密相连的。我们需要通过八个手段来实现八个目标。

对于物流技术来讲，效益最大的体现在这几个方面: 提高生产速度，提高生产的效率、解放人及实现合作共赢 。也就是说通过我们的物流技术手段，可以使我们制造业最终的用户，能同上游的供应链进行合作共赢。

另外最重要的是 降低成本，提高产品质量 。前面提到的八个手段，企业要根据自己的需要来进行选择，并不是说最贵的就是最适合的。智能加工中心和生产线，这是每个生产企业不可缺少的。智能化控制中心，以及生产执行过程的管控系统，它的基石就是智能仓储与物流。

所以说 自动化是基础 ， 自动化是方向 ， 集成化是手段 ， 深度融合是我们做智能制造的目标 。也就是说只有通过自动化系统、感知和执行单元，才能把信息与实体做好接口，实现信息化与工业化最终的融合。

对于离散型的制造业企业来讲，它们的工作就是两件事，一个是加工，一个是物流，这是他们生产过程中的主要环节。对于加工我们可以实现自动化，然后物流我们现在可以通过很多的手段实现智能化，我们把整个生产管理系统和物流系统相结合起来，就能实现整个离散制造业的智能化。

一个典型的数字化或者智能工厂或者是数字化车间，基本上就包含以下几个元素，工业智能机器人，柔性的传输设备，自动化物流系统，以及控制前面三项设备运转相应的智能控制软件。工业机器人现在是典型的智能制造装备，机器人系统在生产上现在得到了一些应用，也是大势所趋。

对于制造业，从两化融合的角度，我们可以把这各企业分成三个层级，一个是公司经营管理层、车间生产制造程，还有过程设备控制层，通常我们把层级之间的应用和设备之间的集成称为横向集成，剩下层级之间的集成称为纵向集成。横向的集成，它基本上都是通过各种软件来实现的。

对于制造业来讲，首先第一步就是要实现加工设备的集成，也就是说要实现生产的自动化；另外一个集成就是我们要实现仓储设备、物流设备之间的集成，就是我们要建立一个适应制造业生产和车间内部的柔性物流系统；另外最关键的集成，最难做的，就是加工和物流系统之间的集成。

有了前面三个集成之后，我们再添加相应的生产管理软件，这样就形成标准的数字工厂或者自动化车间。纵向集成是工厂两化融合的核心，也是瓶颈难点所在。

前面我们讲了智能制造以及智能物流系统在智能制造环节中的重要作用，下面给大家讲一下 怎么来实现智能制造的智能物流。

针对智能制造，北自所提出了一个口号:“ 让立体库从后台走向前台 ”。

以前传统的制造业来讲立体仓储系统多用于成品存储，以及成品向用户发送配送环节，但是对于智能制造来讲，我们现在物流仓储系统的应用远不止于成品：从原料开始到半成品到成品，到供应链衔接物料输送都可以引入物流系统，只有真正应用物流系统才能解决物料配送准确高效的问题。

在工厂物流设备里边，不仅包括自动化仓储系统和它相应的输送系统，还应包含AGV等相应的机器人，采用的控制软件硬件包括ERP、MES、RFID、工业条码等手段。

智能物流最显著的特点是可以 减员增效，准确高效 ，可以使得产品质量和产量同步提升，这是物流最大的好处。另外就是可以帮助企业转型升级，我们可以从大规模的制造来转向小规模的批量化的定制，这都是和自动化物流密切相关的。

现在工厂工艺设计基本都是和它自己的产品质量和产品生产速度最优化处理过的，我们要把智能物流添加进去，往往需要对生产工艺进行改变，但是这个改变往往是企业不能接受的，需要我们跟企业反复交流才能做出一个符合它生产的工艺需求，才能把物流融入到里边去，所以 工艺设计一定要跟企业产品的工艺设计相结合 ，这是难点。

另外就是 功能设计 ，我们可以为企业提供很多手段解决问题，但是很多企业在上的时候往往想要大而全，常因为一两个环节的难点就把整个项目卡死了，所以功能设计应该讲是要对用户进行量身定制，必须针对它的需求，选择合适的功能来完成整个布局设计。

再就是场地的局限性，老的工厂基本上并没有考虑自动化物流的空间场地，所以对于老场来讲把智慧物流添加进去是很大的难点，但是对于新建的工厂来讲这不是问题。

最后就是企业的投入，这方面往往是最难的环节，现在都流行一句话叫做智能物流不做的企业等死，做的是找死。为什么是找死呢？因为投入非常大，而且还往往涉及生产工艺变更，这方面往往是企业家决策的难点。

刚才我讲到的这些，从原料到半成品、成品这些物流系统，这是我们现在做到的事情，但是我们觉得这只是做了一小部分。

对于未来来讲，刚才讲了横向集成，也就是说我们物流不应该仅仅局限于生产企业内部，而应该扩展到客户端以及原料供应端，比如供应链。

换句话说，我们未来的物流，我们尝试的就是要 根据企业，通过它的B2B、B2C平台产生订单，以这个订单来指导整个供应链以及生产过程的制造环节 ，这才是我们未来要真正做的智能物流，这一切都是以大数据来作为支撑的。

下面我跟大家分享两个案例。

一个是天水长城中压空气绝缘开关设备制造数字化车间。这个工厂占地2.3万平米，主要生产设备就是电信的铠装柜，我们整个系统分为八个部分，前面六个部分都是具体的分装线分装系统，最核心的环节在于自动仓储物流系统，以及相应的制造执行系统。

这个框图上可以看到，整个工厂的原料都是通过原料把供应链的产品送到仓储里边来，都进入了我们的自动化仓库，自动化仓库为各分装生产线提供原料，这个分装生产线产生的成品进入仓库存储，分装线的成品再作为下一个生产的原料送到组装线生产出成品，最终成品进入自动化仓库存储，就是整个生产环节都是由自动化仓库以及相应的物流来承担的，这是整个不同环节的物流输送环节。

通过这个系统我们实现了三个升级，一个是产品升级，一个是产能升级，一个是管理升级，对客户来讲取得了很好的收益。

我们最大的特点就是把MES和自动化仓储的WMS融合在一起，我们通过MES指导自动化仓储的作业，整个神经是通过MES来实现的，所以在该项目在智能化、信息化方面达到了国际领先的水平，通过了国家的评审。