智能工厂与智能物流系统规划建设要点与建议

智能物流系统规划建设要点与建议

物流系统是智能工厂规划的核心，从工厂整体的功能布局、车间布局，再到产线与设备布局，要始终基于精益原则将物流放在第一核心要素进行考虑。因此，制造企业在进行智能工厂规划时要把握好重点与趋势，并通过对标杆工厂的学习和借鉴，从而科学地进行规划并将方案顺利落地。

近年来，5G、物联网、大数据、云计算等新技术与制造业深度融合，为制造企业提供了众多优秀的智能工厂解决方案，有越来越多的规模企业开始积极思考依托新技术、新装备实现数智化转型升级，借助智能工厂、数字化工厂、灯塔工厂等标杆工厂建设，把握发展先机，打造竞争优势。

然而，智能工厂建设是一项复杂的系统性工程，涉及研发设计、生产制造、仓储物流、市场营销、售后服务、信息咨询等各个环节，需要企业立足于围绕产品的全生命周期价值链，实现制造技术和信息技术在各个环节的融合发展。目前，有不少制造企业在智能工厂规划建设中并未找到正确章法，走入了一些误区，也出现了不少失败案例。

近日，本刊记者与就职于厨卫制造领域某头部企业的一位专业人士进行了交流，结合其在 “灯塔工厂”和智能工厂物流系统规划方面的具体实践，请他对智能工厂与智能物流系统的规划建设经验进行了深入分享。

智能工厂规划建议

制造企业在规划建设智能工厂时，需要做好哪些关键点？这位专业人士提出以下建议：

首先，一定要清晰明确工厂的规划愿景与目标，这是做好智能工厂规划的前提，尤其是企业老板或领导要对工厂定位和愿景有清晰的构思，如要知道工厂生产产品的品类，建设工厂的目的，想要建成什么样的工厂（如灯塔工厂、零碳智能工厂、黑灯工厂、“工业4.0”工厂等），与传统工厂相比要有哪些升级，等等。

第二，对标全球范围内的先进智能工厂，尤其是麦肯锡等国际机构评选的灯塔工厂，要大量参观走访学习成功案例，然后再根据行业特征，总结值得借鉴参考的标杆工厂优势及经验，形成一定的知识储备。

第三，详细了解待建智能工厂的地块特性。例如，充分掌握地块形状，了解哪条路上不可以开设物流门等控制性规划。

第四，一定要掌握整体而科学的智能工厂规划方法论，建立强大的规划团队。头部制造企业可能内部设有智能工厂规划设计研究院，拥有十分专业的智能工厂规划人员、工程师团队，以及专业的精益生产、IT、数字化等规划团队，但在进行智能工厂规划时，也可选择与全球顶尖的规划设计团队合作。对于没有自身规划团队的企业或者规划经验不足的企业来说，在资金允许的条件下，也要选择与专业第三方咨询规划公司合作。

第五，在正式规划阶段有两点建议：一是一定要借助于具体的PQPR（产品数量分析）和PFEP（Plan For Every Part，为每个产品做规划）两大分析工具。PQPR是一个很简单但非常有用的工具，它可以用来对生产的产品按照数量进行分类，然后根据分类结果对生产车间进行布局优化；PFEP是精益物流分析工具，意思是为每个产品做计划，对生产、物流过程中每一个零件做详细计划，包括SKU特性分析、需求测算和需求规划、信息系统的设置、仓储管理、配送管理、采购管理等，可以精细到每一个产品、每一颗物料，目的就是实现精益管理，减少浪费。

二是一定要借助仿真工具进行仿真，以发现并优化规划中存在的问题，找到最优可落地的规划方案。此外，一定要联合规划方案中的AGV、智能立体仓库、机器人集成等核心物流技术厂商共同讨论规划设计方案。通过共同探讨方案，一方面可以保证最终方案的可落地性，另一方面也可以帮助内部制造团队熟悉方案，从而有助于规划方案的顺利落地。

物流系统规划要点

在这位专业人士看来，物流系统是智能工厂规划的核心，从工厂整体的功能布局、车间布局，再到产线/设备布局，一定要始终基于“精益流动原则”将物流放在第一核心要素进行考虑。

他还强调，优秀的物流系统规划设计，从一开始就能够为智能工厂省去不必要的搬运过程，减少搬运距离、工作量及由此产生的浪费，极大提高工厂整体运转效率与质量。在物流系统规划时，一定要结合产品工艺流程与产量分析、各功能区的相关性重要程度分析、PFEP分析、物流仿真分析，最终确认整体园区、工厂、车间、产线的布局方案。

在智能工厂的物流系统规划建设中，一定要重点考量以下几个方面：

1.对产品工艺流程进行详细分析，确认园区功能模块。所有的物流方式都是为了实现高效的产品流程生产，因此首先要通过对产品工艺流程分析来确定工厂中所需要的功能分区，例如不同的生产车间、装配车间、仓库、危/废品仓，以及配套办公区、食堂、配电房、垃圾站等。

2.对各功能模块的相关性分析，根据各功能模块的紧密关系找到合理布局方案，消除不必要的物流运转。在这个过程中，可以根据各个功能模块的紧密关系，应用“7Way”的布局方法生成七种不同的规划布局方案，并对各个方案进行评估，最终选出一种或融合生成一种最优布局方案，并通过物流仿真对规划方案进行优化和反复验证，以保证整体规划和布局最优。

3.通过PFEP分析，帮助更好地规划车间物流配送方式及配送规则，以确保规划最终能落地。生产线所有工位设计都需要与物料配送相衔接，通过PFEP精益物流分析，可以对生产和物流过程中每一个零件进行详细计划，从而实现精益管理，减少浪费。

4.要实现流程数字化。当业务流程全部确认之后，就要考虑如何应用数字化和信息化解决方案支持整个业务流程的高效运转。例如，应用WMS、AGV智能调度系统以及APS、SRM、MES等系统，并实现系统与系统之间的衔接和互联互通。在这个过程中，要注意参考行业最佳实践，规划基于拉动原则的智能物料仓储及配送方式，提升物流效率，并降低库存。

先进技术应用与发展

通常来说，智能工厂具有设备互联，广泛应用工业软件（如MES制造执行系统、APS先进生产排程、能源管理、质量管理、SPC统计过程控制等），充分结合精益生产理念，实现柔性自动化，注重环境友好，实现绿色制造，以及可以实时洞察等六大特征。

智能工厂不仅在生产过程应实现自动化、透明化、可视化、精益化，而且在产品检测、质量检验和分析、生产物流等环节，也应当与生产过程实现闭环集成。智能工厂的建设，需要充分融合信息技术、先进制造技术、自动化技术、通信技术和人工智能技术。智能工厂必须依赖无缝集成的信息系统支撑，主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系统。总而言之，智能工厂涉及领域众多，极其复杂。

目前，中国大部分制造企业对智能工厂的规划与建设还缺乏深刻理解。因此，制造企业在投资规划建设智能工厂和智能物流系统时一定要谨慎，要在科学的理念、方法支持和专业团队加持下，做好需求分析和整体规划，稳步推进，不可贸然实施。与此同时，国内外已经涌现了一批灯塔工厂，截至2023年1月13日，全球“灯塔工厂”共计132家，其中中国拥有50家，占比超过三成，是世界上拥有最多“灯塔工厂”的国家，这为我国制造企业建设智能工厂树立起标杆并营造出很好的学习环境。

表1 中国50家灯塔工厂情况汇总

智能工厂的物流系统，通常需要打通生产计划－供应商送货预约－物料检验－物料入库－物料拣选－物料供应上线－成品包装－成品存储－成品拣选－成品发运等全流程信息化/数字化系统，并需要配套建设智能立体库、自动货柜、输送分拣系统、AGV智能搬运系统、智能包装、智能装卸等智能化物流系统，是集数字化、智能化于一体的集成化系统。

智能工厂物流系统涉及的场景复杂，相关技术、产品和供应商众多。因此，在选择物流技术时，既要格外注意物流技术与产品的场景适用性，还要注意物流技术与产品的可靠、稳定性，以及技术厂商的智能工厂项目经验。同时，由于目前国内很多物流技术与产品的标准化体系不健全，在选择时更要重点考虑其“可集成性”，注意不同技术厂商的产品兼容性、信息接口标准性等问题，否则极有可能造成技术与产品无法高效衔接。此外，评估技术与产品供应厂商的长期可持续稳定发展，是项目售后服务得到保障的重要基础，也不可忽视。

目前，智能工厂与智能物流系统规划建设甚至优化改进中的一些技术，正在加速创新。例如，一些全球领先的数字化软件技术正逐步在智能工厂建设中展开探索，除数字孪生、物流仿真类技术软件外，数据挖掘、流程挖掘类软件也在逐步引入，致力于以数字化手段高效助力智能工厂的业务流程优化；规划设计集成化平台也在从产品设计端向工厂规划端拓延，可以更好地帮助实现智能工厂规划设计，让不同部门、不同工厂甚至身处不同国家的规划设计人员能够实时沟通、高效协作。

在物流系统优化方面，越来越多的企业开始尝试应用物联网技术、视觉技术、AGV/AMR混合智慧调度技术，以及大数据、数字孪生等技术，挖掘智能工厂物流布局及物流系统的优化与改进机会，以实现更低库存、更低成本、更高效的物流运作。