生產物流工業百條

最新 06-02

【中文詞條】生產物流

【英文詞條】Production Logistics

【詞條正解——工業百條】

生產物流搭建從「原材料」到「在制品」再到「成品」的物料主線，將產線或生產設備數據逐一綁定在對應的物料上，形成以實物流為基礎的實時、完整、準確的大數據平台，通過大數據平台與智能化設備的互聯互通，最終實現一個全生產過程中數據採集、決策、執行、糾偏的無人化封閉系統。

無論何時，無論何地，物料流動始終是企業製造活動的重要內容。無論何料，無論何機，物料始終要準確地流向機器並由機器以正確的方式進行妥當的加工。無論何人（或企業），都希望對物料和成品的流動狀態做到心中有數，數物相符，精確可控。

生產物流的定位

從技術實現的角度，一個標準的數字車間由三大板塊構成：① 中央大數據平台；②物資物流智能化系統；③ 產線智能化系統。其中物資物流智能化板塊打破了原有物資物流服務於產線的模式，承擔起生產過程中中樞神經的作用，牽引整個生產。物資物流智能化搭建了從「原材料」到「在制品」再到「成品」的物料主線，將產線或生產設備數據逐一綁定在對應的物料上，形成以實物流為基礎的實時、完整、準確的大數據平台，通過大數據平台與智能化設備的互聯互通，最終實現一個全生產過程中數據採集、決策、執行、糾偏的無人化封閉系統。所以，物資物流智能化系統的建設尤為重要。

凡是有人工參與的工作就會出現錯漏、拖延等問題。但是如果能以數據閉環為基礎，利用信息及自動化等技術，實時智能感知與獲取環境數據、生產數據、人的行為數據，形成實時、準確、完整的數據流，並進行實時分析，做出正確決策，就可以採取正確的應對行為。

實現實物流與數據流的閉環雙向驅動的先進物流系統必須依賴於一套完整的智能設備和軟體系統才能實現。

下圖是以智能存儲及物流為主線的一個數字車間模型。

圖1 數字車間的生產物流

智能存儲及物流的建設方案

智能存儲及物流建設的實質是建立實物流與信息流的橋樑，實現產品生產過程的信息流與實物流的同步閉環。具體如下：

☆ 首先建立實物與信息的一一對應關係（例如對實物建立唯一碼，唯一碼包含實物的全部信息）；

☆ 其次通過研發的專用存儲設備將實物通過唯一碼一對一地管理起來；

☆ 再次將所有實物的信息匯總在一個軟體平台上（設備族的調度平台和客戶產品的數據管理平台）；

☆ 而後通過軟體平台的調度（依據生產工藝信息）實現實物一對一定向流動（包括實物在設備內的流動和設備外的流動）；

☆ 最後將實物定向流動的結果反饋給軟體平台，軟體信息平台進行糾偏或執行下一個命令，以此循環。

通過上位系統的信息集成，將原來基於人工操作的軟體平台轉變成基於智能化設備互聯互通的執行平台，對設備數據進行採集、分析、執行、糾偏等完整動作。通過智能化設備的互聯互通實現設備自身的PDCA循環，實現無人化的實物流建立閉環的數據流，再通過數據流推動或拉動實物流，實現實物流的閉環。數據流和實物流雙向驅動，構造完整的數字車間。

在廠內的實物流環節中（包含從原材料到成品的全周期環節），根據實物流通的要素（生產計劃、生產工藝、存儲要素等）實現智能化。

存儲、配料：對原材料、在制品、成品進行一對一最小單元碼管理。

系統會根據特性或倉儲環境要求，自動將物料運送到指定的智能倉，完成一對一掃碼入庫。接到工單指令後，調度系統調度智能存取數據終端自動分揀齊套出庫或根據分時區物料需求出庫。

物料配送：通過無人運輸系統實現定向物流，嚴格按照生產要素（上線時間、站點、物料編碼、數量等）將物料搬運到指定的工位站點，其中裝卸物料動作也由物流終端設備自動完成。

生產周轉：無人運輸系統可根據工序間的完工及需求情況，執行在制品的工序間智能流轉，即上一個工序完成加工後，先進物流終端會將完工的工件運送到下一個工序站點，保證工作車間能夠連續地不間斷的運行，或將在制品返回暫存庫進行暫存，根據生產要素（上線時間、站點、在制品編碼、數量等）自動配送到需求站點，實現在制品智能流轉管理。

可視化監控系統能夠實時跟蹤存、配、送全流程物流狀態，系統中每一台設備的運行狀態，系統能夠根據起始點和目的地智能規劃路徑，選擇合適的運輸設備等。

智能存儲設備的選型依據

傳統的獨立自動化設備，結合獨立的軟體平台或軟體模塊（例如MES），仍然無法實現先進的生產物流。這主要原因如下：

☆ 大數據平台缺失：認為物料倉儲和物流可以分家或出於省人的目的解決局部物料管理問題，沒有通盤布局。會造成無法實現按工單實時對物料的存料、配料、送料、過程料管理直至成品的數據流拉通，關鍵環節必須人工干預，無法形成「實時、完整、準確」的大數據平台，也無法形成全數據鏈追溯，所以只能是自動化工廠的生產方式。

☆ 硬體設備柔性缺失：認為物料存儲設備只要實現碼管理就可以，沒有考慮為滿足個性化製造而需求的物料管理設備的柔性，設備應根據物料及管理屬性不同可通過軟體任意調整。例如：設備存儲位要隨物料變化可任意調整、存取方式、效率可任意調整、物料管理方式可任意調整（例如先進先出原則、環境、管理屬性、碼規則、信息介面、數據流等）。自動化設備一般沒有柔性。

實際上，智能化存儲設備要支撐數字車間的物料管理，需要實現五個方面：一是不同的存儲設備搭載不同的客戶端軟體平台，不同的物料管理屬性搭載不同的客戶端軟體平台；二是硬體須滿足軟體平台的柔性要求，設備須適應任意物料的任意管理要求；三是物料做到最小單元一對一碼管理，按軟體要求實現定向流動。最小單元根據物料屬性和用途不同可任意定義，可以是一箱、可以是一包、可以是一個組合，也可以是最小的一個；四是智能化存儲設備，最小單元需要具備一對一的代碼管理和精度保障。這是是柔性管理的基本條件。最後則需要分散式的網路架構，來實現搭載在設備上的客戶端與中樞信息平台的二次數據交換，構建數字車間的大數據平台。

基礎組成

一個先進的生產物流大概可以由以下幾方面內容組成：

☆ 一對一存取終端。產品為軟硬體一體化設計，自帶客戶端軟體系統（可單機運行或多設備系統集成運行），屬智能存儲終端。滿足物料的存儲要素需求（如溫濕度控制、防靜電要求等），可實現對小型標準物料（如SMT盤料、小型標準件等）在機械手或其他存取機構的協同下完成一對一錄入物料信息後自動完成入庫，同時可實現在出庫信息的驅動下完成一對一自動齊套出庫。

☆異形料一對一。產品為軟硬體一體化設計，自帶客戶端軟體系統（可單機運行或多設備系統集成運行），屬智能存儲終端。滿足物料的存儲要素需求（如溫濕度控制、防靜電要求等），可實現對一定尺寸規格內的任意物料（刀量具、結構件、散裝電子物料等）進行一對一自動存儲，同時可實現在出庫信息的驅動下在設備內部進行多種物料的自動齊套調整，最後以齊套物料進行出料。

☆集成式搬運小車。產品為軟硬體一體化設計，自帶客戶端軟體系統（可單機運行或多設備系統集成運行），屬平層的生產物流終端設備。無軌導航，無線或有線通信（滿足保密要求），精確定位小於0.5mm，滿足設備間自動接駁多次重複定位需求；集成自動裝卸貨機構和多貨位，可同時滿足多個工位物料配送的需求，提升流通效率。

☆跨樓層物料交換機。產品為軟硬體一體化設計，自帶客戶端軟體系統（可單機運行或多設備系統集成運行），屬跨樓層的生產物流終端設備。物料運送過程精確定位貨盒，且通過RFID進行物料信息驗證，可實現跟智能小車或傳送帶的精確對接，滿足任意樓層之間的物料交換。

☆軟體產品。大數據平台+調度平台+客戶端的分散式架構，在系統穩定性、數據處理和響應上具有優越性。

整個物資物流智能化系統，需要基於數字車間的頂層設計整體規劃，要具備系統集成的技術標準。滿足信息流的交換要求，形成實時、完整、準確的大數據。只有基於智能製造頂層規划下的智能設備和完善的分散式軟體產品系列，才可以構建出完整的一個先進的生產物流系統。