歡迎訪(fǎng)問(wèn)旭昌達（湖州）智能科技有限公司官網(wǎng)
服務(wù)熱線(xiàn)：185 5000 9988
智能工廠(chǎng)物流規劃是一個(gè)系統規劃的過(guò)程，需要遵循一定的規劃步驟。智能工廠(chǎng)物流規劃的一般步驟，包括需求梳理、概念設計、初步規劃、詳細規劃、方案驗證、實(shí)施落地等六個(gè)階段。
消費者和客戶(hù)需求拉動(dòng)交付，從而通過(guò)訂單拉動(dòng)供應商生產(chǎn)、入廠(chǎng)物流、檢驗存儲、物料齊套、工位配送、成品入庫、存儲、發(fā)運、交付等物料及產(chǎn)品的流動(dòng)過(guò)程，最終實(shí)現客戶(hù)體驗及滿(mǎn)意度。
圖1 物流體系與智能工廠(chǎng)的關(guān)系
如圖1所示，智能工廠(chǎng)包含（不限于）智能生產(chǎn)和智能物流，智能工廠(chǎng)通過(guò)智能物流體系實(shí)現工廠(chǎng)內部的整合，以及與供應商端和客戶(hù)端之間的協(xié)同，從而實(shí)現訂單交付全過(guò)程的打通。智能生產(chǎn)作為交付過(guò)程中的一個(gè)環(huán)節，是將智能生產(chǎn)設施嵌入到智能物流系統中，從而實(shí)現“制造工廠(chǎng)物流中心化”。
在價(jià)值鏈運營(yíng)環(huán)境下，物流已經(jīng)成為智能工廠(chǎng)的核心要素，工廠(chǎng)規劃和運營(yíng)管理必須要具備“流動(dòng)思維”和“供應鏈交付思維”?！按蠼桓?、大物流、小生產(chǎn)”、“制造工廠(chǎng)物流中心化”的工廠(chǎng)規劃和運營(yíng)理念，在制造業(yè)中已經(jīng)得到越來(lái)越多的認同和實(shí)踐。
智能工廠(chǎng)物流規劃是一個(gè)系統規劃的過(guò)程，需要遵循一定的規劃步驟。智能工廠(chǎng)物流規劃的一般步驟，包括需求梳理、概念設計、初步規劃、詳細規劃、方案驗證、實(shí)施落地等六個(gè)階段。
一、智能工廠(chǎng)物流需求梳理
需求梳理方法主要有現場(chǎng)調研、人員訪(fǎng)談、問(wèn)卷調查、數據收集、會(huì )議討論、現有文件審查等。調查不僅僅是針對物流部門(mén)，而需要調研整個(gè)工廠(chǎng)的運營(yíng)體系，不同部門(mén)對現狀問(wèn)題的理解不盡相同。同時(shí)，設計相應表格收集數據，這些表格需要具有一定的邏輯和相互關(guān)系，收集的數據量、覆蓋周期、覆蓋范圍等都需要定義清晰，以確保數據收集的有效性。
需求梳理是規劃的起始，獲得合理、有效、準確的規劃需求，除了需要有效的數據支持和對運營(yíng)現狀的理解，也需要規劃團隊以假設為導向，向業(yè)務(wù)部門(mén)描述未來(lái)智能工廠(chǎng)的場(chǎng)景和形態(tài)，以確保獲得廣泛的建議和理解；以事實(shí)為依據，基于現有的業(yè)務(wù)痛點(diǎn)，整理規劃的需求，用系統的邏輯串聯(lián)現有痛點(diǎn)和規劃需求，確保規劃需求的準確性、系統性和前瞻性。
需求梳理和數據調研重要內容如圖2所示。
二、智能工廠(chǎng)物流概念設計
在需求梳理的基礎上，概念設計結合智能工廠(chǎng)戰略及價(jià)值導向、行業(yè)內外最佳實(shí)踐、智能物流技術(shù)應用前沿、智能物流發(fā)展概念、行業(yè)及企業(yè)發(fā)展瓶頸、智能物流創(chuàng )意需求、智能工廠(chǎng)建設目標、行業(yè)競爭要點(diǎn)、產(chǎn)品及工藝特征、基礎條件（比如產(chǎn)線(xiàn)節拍、產(chǎn)能規劃、有效工作時(shí)間等）、戰略績(jì)效要求等，采用一系列的方法和技術(shù)，比如頭腦風(fēng)暴與專(zhuān)家研討、設計概念提煉與轉化、創(chuàng )意設計與提純、從感性到理性的轉化、從思維到輪廓的轉化、從多樣到確定的轉化等，最終輸出物流概念設計。以物流為主線(xiàn)的智能工廠(chǎng)概念設計模型如圖3所示：
圖3 以物流為主線(xiàn)的智能工廠(chǎng)概念設計模型
概念設計階段輸出的主要內容包括以下部分：
1.工廠(chǎng)物流戰略：基于戰略制定考慮的因素，按其制定步驟，輸出工廠(chǎng)物流戰略。值得說(shuō)明的是，物流戰略并非一個(gè)口號，可能包括可衡量的績(jì)效指標、可操作的中長(cháng)期規劃等。
2.工廠(chǎng)能力清單：主要是指該智能工廠(chǎng)所具備的各類(lèi)能力要素，比如該工廠(chǎng)能快速響應客戶(hù)訂單、能夠支持定制、具備生產(chǎn)柔性、具備數字化特征、具有可參觀(guān)性等。
3.工廠(chǎng)藍圖：工廠(chǎng)藍圖可以理解為工廠(chǎng)“長(cháng)相”，如前文所述，按照物流規劃維度分類(lèi)，主要包括物流、基建、產(chǎn)品、制造、信息五個(gè)維度的輪廓。比如物流的藍圖包括工廠(chǎng)物流整體運作邏輯、工廠(chǎng)物流能力成長(cháng)路徑、園區物流大致流向等，基建的藍圖包括建筑的概念業(yè)態(tài)，比如園區大致的開(kāi)門(mén)、建筑物數量、建筑物層數、建筑形式（鋼結構、混凝土等）、建筑物間邏輯關(guān)系等要素。
4.物流技術(shù)選擇：概念設計階段的物流技術(shù)選擇，主要是指基于工廠(chǎng)痛點(diǎn)、關(guān)鍵環(huán)節等輸出的物流技術(shù)概念，比如來(lái)料托盤(pán)件采用堆垛機立體庫、成品下線(xiàn)及轉運采用輸送線(xiàn)等。值得說(shuō)明的是，對于同一關(guān)鍵環(huán)節，在概念設計階段可能會(huì )輸出兩種或以上的物流技術(shù)。
5.工廠(chǎng)物流規劃創(chuàng )意：主要包括工廠(chǎng)物流規劃具有的亮點(diǎn)、突破點(diǎn)等。比如小汽車(chē)停車(chē)方式，常規方式可能考慮地面或者地下停車(chē)，但提出樓頂停車(chē)可能是規劃中的一個(gè)亮點(diǎn)。又比如，對于某些尺寸不規則的托盤(pán)類(lèi)大件，如何兼容性存儲是其中的一個(gè)難點(diǎn)，此時(shí)通過(guò)柔性化的托盤(pán)設計，最終實(shí)現多尺寸的存儲兼容，可以理解為規劃中的一個(gè)突破點(diǎn)。
6.工廠(chǎng)規模與大致流量：工廠(chǎng)規模主要指基于此概念設計，該智能工廠(chǎng)可匹配的年產(chǎn)能、月度峰值產(chǎn)能、均值產(chǎn)能等，比如可匹配年產(chǎn)能300萬(wàn)臺，月度峰值產(chǎn)能35萬(wàn)臺，均值產(chǎn)能25萬(wàn)臺。大致流量主要指經(jīng)過(guò)數據概算，可以大致呈現各環(huán)節流量數據，比如園區各物流門(mén)的流量、建筑物間的流量、工序間的流量等。
7.工廠(chǎng)運作模式與物流工藝：基于工廠(chǎng)戰略定位及價(jià)值導向，輸出的工廠(chǎng)運作模式主要指工廠(chǎng)運作方向，比如強調以交付為目標的運營(yíng)管理、強調信息集成互聯(lián)的差異管理等。物流工藝指物料從到貨、卸貨、收貨、檢驗、入庫、存儲、揀選、配送及產(chǎn)成品入庫、存儲、發(fā)運全流程的物流運作大致方法和技術(shù)。
在概念設計模型的基礎上，通過(guò)對概念設計過(guò)程的把控，主要包括物流戰略制定、概念藍圖規劃以及達成路徑設計，最終呈現出符合企業(yè)需求的概念設計方案。
三、智能工廠(chǎng)物流初步規劃
初步規劃階段需要充分考慮工廠(chǎng)建設面臨的客觀(guān)存在的約束，將概念設計的“夢(mèng)工廠(chǎng)”逐步具化成為“現實(shí)工廠(chǎng)”。在概念設計的基礎上，初步規劃結合概念設計方案、地塊特征及參數、地方政策及規范條文、地塊環(huán)境、產(chǎn)品及生產(chǎn)工藝、物流工藝、生產(chǎn)和物流當量、物流技術(shù)選擇、規劃原則、約束條件、運營(yíng)指標等，采用PFEP的規劃方法，通過(guò)對生產(chǎn)及物流流量測算、物流智能化導入模型、物流資源需求測算以及功能區的規劃輸出智能工廠(chǎng)初步規劃。以物流為主線(xiàn)的智能工廠(chǎng)初步規劃模型如圖4所示：
圖4 以物流為主線(xiàn)的智能工廠(chǎng)初步規劃模型
初步規劃階段輸出的主要內容包括以下部分：
1.廠(chǎng)區物流布局方案：主要包括園區開(kāi)門(mén)、園區道路、卸貨區域、建筑業(yè)態(tài)(包括建筑的長(cháng)寬高、層數、結構形式等)以及生活配套設施（主要指停車(chē)場(chǎng)、食堂、宿舍等）等。針對生活配套設施的規劃，以體現人文關(guān)懷為主，比如為了避免員工日曬雨淋，可以考慮在廠(chǎng)區規劃風(fēng)雨連廊以連接廠(chǎng)房、食堂和宿舍。
2.工廠(chǎng)功能區域布局方案：工廠(chǎng)功能區域主要包括物流區域和生產(chǎn)區域。物流區域一般指原材料和成品的收發(fā)貨區域和存儲、周轉區域。根據企業(yè)規模、生產(chǎn)模式、管理水平等不同，物流區域可能與生產(chǎn)區域連為一體，呈現多點(diǎn)分布的細胞化排布，也可能是物流區域（如倉庫）獨立于生產(chǎn)區域集中排布。生產(chǎn)區域主要是指生產(chǎn)作業(yè)加工區域，包括前工序和組裝工序區域。
3.輔助區域布局方案：輔助區域主要包括園區輔助區域以及建筑物內輔助區域。園區輔助區域主要包括高壓變電站、低壓變電站、空壓機房等；危險品倉或氣站：溶劑室、氣瓶間等；安防設施：門(mén)衛崗、圍墻、消防控制室、監控室；環(huán)境設施：污水處理站、工業(yè)垃圾站、廢料回收房；以及生產(chǎn)相關(guān)的地磅等。建筑物內的輔助設施主要包括洗手間、生產(chǎn)辦公室、茶水間、設備輔助用房等。
4.物流能力與資源初步配置：對各環(huán)節的物流能力與資源進(jìn)行初步配置，比如各物流區域規劃多少面積、各類(lèi)物料存儲方式、配送方式初步配置、某個(gè)料箱件立體庫需要規劃的庫位數及基于流量的物流設施數量初步測算等。
5.物流設施參數初步定義：主要包括物流設施類(lèi)型、數量等參數初步定義，比如某個(gè)環(huán)節初步定義需要配置潛伏式AGV、并對其初步的數量進(jìn)行測算等。
6.物流相關(guān)初步建筑參數：主要包括生產(chǎn)建筑形式、建筑輪廓、高度、層高、柱距、防火分區、載荷、雨棚等。
初步規劃是一個(gè)多目標、多規則的復雜最優(yōu)解問(wèn)題，不同行業(yè)、不同企業(yè)、不同地塊、不同戰略導向下，約束條件和規則都不盡相同。因此，初步規劃不能轉化為一個(gè)簡(jiǎn)單的數學(xué)算法模型，而是要利用數學(xué)模型的思想，針對每個(gè)具體問(wèn)題，進(jìn)行輸入輸出的分析和求解，從而得出多個(gè)相對優(yōu)化的初步布局方案，并將各個(gè)方案利弊具體呈現，綜合評估選擇，才能保證規劃的方案是相對最優(yōu)的。否則，未經(jīng)系統規劃而草率得出的方案，因為約束條件越少，求解會(huì )越發(fā)散，形成無(wú)數個(gè)“合理解”，不同的人從自身角度出發(fā)，會(huì )形成不同的規劃方案，此時(shí)更加無(wú)法形成有效的判斷和決策，產(chǎn)生巨大的決策風(fēng)險和機會(huì )成本。因此，初步規劃階段，詳細且全面的輸入顯得尤為重要。
四、智能工廠(chǎng)物流詳細規劃
在初步規劃的基礎上，詳細規劃結合初步規劃方案、具體的PFEP方案、物流技術(shù)及參數（比如搬運技術(shù)、存儲技術(shù)、揀選技術(shù)等）、物流信息技術(shù)、物流運營(yíng)邏輯、生產(chǎn)物流動(dòng)線(xiàn)、智能制造參數、詳細物流參數、關(guān)鍵環(huán)節聚焦、人文要求等，通過(guò)細化設計的PFEP，對物流技術(shù)進(jìn)行研究、選擇、確認及應用，對物流流程進(jìn)行梳理、對智能化物流場(chǎng)景開(kāi)展研究及設計、對環(huán)境進(jìn)行設計、選擇信息技術(shù)并對建筑參數進(jìn)行細化等，最終輸出詳細規劃方案。以物流為主線(xiàn)的智能工廠(chǎng)詳細規劃模型如圖5所示：
圖5 以物流為主線(xiàn)的智能工廠(chǎng)詳細規劃模型
詳細規劃階段輸出的主要內容包括以下部分：
1.建筑空間及平面布局方案：指細化到每一平米的每個(gè)區域（主要包括收發(fā)貨區、原材料存儲區、半成品區、成品區、容器具存放區、不良品區、備品備件區、叉車(chē)區等）的詳細布置，比如存儲區存儲的物料類(lèi)型、存儲方式、器具的擺放方式等，以及各區域間詳細的物流動(dòng)線(xiàn)以及與線(xiàn)邊工位的具體對接形式等。
2.物流相關(guān)詳細建筑參數：詳細建筑參數主要用于支持設計院施工圖設計，主要包括物流設備開(kāi)孔尺寸、設備吊裝口、立體庫建筑參數（水平度、不均勻沉降、加強筋距離等）、防火卷簾/水幕尺寸的詳細尺寸、電梯數量及電梯參數等。
3.作業(yè)場(chǎng)景方案：基于入廠(chǎng)物流、生產(chǎn)物流、成品物流各段物流設計的運作場(chǎng)景，比如每類(lèi)物料如何到貨、卸貨、存儲、出庫、配送等。
4.生產(chǎn)設施配置方案：指生產(chǎn)環(huán)節選取的生產(chǎn)設施、設備類(lèi)型、數量及能力要求等，與生產(chǎn)工藝強相關(guān)。
5.物流設施配置方案：包括各環(huán)節選取的具體物流技術(shù)、涉及到的物流設備及設施類(lèi)型、數量及能力要求等。
6.物流信息化功能需求：基于作業(yè)場(chǎng)景方案及運營(yíng)邏輯，明確智能工廠(chǎng)物流系統信息化整體框架，并在此基礎上提出各環(huán)節信息化功能需求，主要包括入廠(chǎng)物流、倉庫管理、物料配送、成品物流、容器具管理、應急物流等環(huán)節，同時(shí)明確各流程活動(dòng)節點(diǎn)的輸入、信息驅動(dòng)、信息采集、輸出等信息。
7.物流運營(yíng)工藝邏輯：從到貨、卸貨、收貨、檢驗、存儲、配送、成品入庫及發(fā)運全流程的物流運作邏輯，比如物料包裝基礎要求、庫存周期的控制、庫存面積的控制、揀選及齊套提前期等。
8.參觀(guān)通道設計方案：基于企業(yè)參觀(guān)需求設計參觀(guān)通道方案，具體包括參考通道走向、主要參觀(guān)景點(diǎn)等。
9.工廠(chǎng)環(huán)境設計方案：包括工廠(chǎng)人文、休息、關(guān)懷在內的工廠(chǎng)環(huán)境設計。
10.投資預算：基于物流設施配置方案，并參考國內主流物流設備供應商價(jià)格，進(jìn)行詳細的物流設施投資預算，用以進(jìn)一步支撐企業(yè)決策。
詳細規劃階段，需要針對零部件物流規劃、物流區域規劃、生產(chǎn)物流動(dòng)線(xiàn)設計、線(xiàn)邊工位空間規劃、成品物流規劃等方面進(jìn)行詳細規劃設計，遵循“三個(gè)一”方針，細化到“每一平方米、每一個(gè)物料、每一個(gè)工位”的規劃，需要協(xié)同多個(gè)外部和內部的部門(mén)對每一個(gè)節點(diǎn)的物流設施、設備等進(jìn)行詳細規劃并輸出技術(shù)參數和標準。此階段需要進(jìn)行詳細規劃要素梳理、建筑參數需求定義，并進(jìn)行物流設施配置以及物流流程設計。
詳細規劃階段，需要考慮建筑的連接，制造設備的連接，物流設備的連接，物料/產(chǎn)品流轉的連接，生產(chǎn)/工藝過(guò)程的連接，計劃-執行-運營(yíng)的連接，人員的連接，后勤的連接，配套設施的連接，物流容器具的連接，供應商/主機廠(chǎng)/客戶(hù)的連接，安全/門(mén)禁的連接，外圍車(chē)輛的連接，品質(zhì)的連接等等。對于整個(gè)智能工廠(chǎng)的人機料法環(huán)要素全部形成連接。
五、智能工廠(chǎng)物流方案驗證
在詳細規劃基礎上，需要通過(guò)仿真技術(shù)對智能工廠(chǎng)物流方案進(jìn)行驗證，以便對方案進(jìn)行優(yōu)化及修正。工廠(chǎng)物流系統仿真是對實(shí)際物流運作場(chǎng)景建立一個(gè)系統模型，然后再基于這個(gè)模型做實(shí)驗，在實(shí)驗基礎上分析系統特性，優(yōu)化系統的目標參數，或者評估系統運行效率。通過(guò)計算機建模技術(shù)構建仿真模型，從而研究工廠(chǎng)物流規劃中存在的問(wèn)題，進(jìn)而通過(guò)優(yōu)化使得物流系統最優(yōu)、避免運營(yíng)過(guò)程中發(fā)生瓶頸。
工廠(chǎng)物流仿真根據其應用場(chǎng)景主要分為3類(lèi)：虛擬現實(shí)流程動(dòng)畫(huà)仿真、物流離散事件數據仿真、物流系統運營(yíng)仿真。針對不同的應用場(chǎng)景，一般選取不同的物流仿真技術(shù)，在物流規劃中，主要選取虛擬現實(shí)流程動(dòng)畫(huà)仿真、物流離散事件數據仿真進(jìn)行方案的驗證。
1.虛擬現實(shí)流程動(dòng)畫(huà)仿真
虛擬現實(shí)仿真技術(shù)主要展示物流系統的物理空間位置以及與生產(chǎn)線(xiàn)體等其他相關(guān)設施的相對關(guān)系、工廠(chǎng)物流運作場(chǎng)景展示等，主要用于方案規劃物理空間驗證、方案介紹與討論以及對外介紹與宣傳等。
圖6 虛擬現實(shí)流程動(dòng)畫(huà)仿真示意
如圖6所示，其通過(guò)三維建模技術(shù)，將工廠(chǎng)物流規劃中涉及到的各個(gè)物流作業(yè)與物流自動(dòng)化系統場(chǎng)景進(jìn)行1:1尺寸三維建模，在此基礎上根據物流系統運行的流程與邏輯，賦予三維模型動(dòng)態(tài)的邏輯關(guān)系，從供應商到貨到成品發(fā)運進(jìn)行全流程動(dòng)畫(huà)直觀(guān)展示，從而用來(lái)研究與優(yōu)化物流方案，并提供立體、可視的物流系統運作流程及邏輯。
2.基于離散事件的物流系統數據仿真
基于離散事件的物流系統數據仿真技術(shù)，主要研究多種約束條件下計算生產(chǎn)系統的綜合產(chǎn)出、系統設施設備的負荷情況等。其中生產(chǎn)系統布局優(yōu)化分析、生產(chǎn)線(xiàn)平衡優(yōu)化、物料配送方案優(yōu)化、作業(yè)排序與生產(chǎn)調度、物流設備負荷等方面有較多應用。
物流離散事件仿真建立在對物流系統的結構及流程分析基礎上，通過(guò)對系統進(jìn)行數學(xué)描述，也就是建立系統模型，然后通過(guò)合適的仿真方法，使該物流系統模擬實(shí)現的過(guò)程。通過(guò)仿真可以了解物料運輸、存儲的動(dòng)態(tài)過(guò)程的各種統計性能，如運輸設備的利用率是否合理，運輸路線(xiàn)是否通暢，物料搬運系統的流動(dòng)周期是否過(guò)長(cháng)等。
3.物流系統運營(yíng)仿真
物流系統運營(yíng)仿真主要研究工廠(chǎng)運營(yíng)基礎數據與信息系統驅動(dòng)下的生產(chǎn)物流系統運作分析，比如在新系統開(kāi)發(fā)驗證階段，對信息系統設計開(kāi)發(fā)的合理性驗證（邏輯與算法的可行性）；又比如在工廠(chǎng)運營(yíng)階段，評估日常作業(yè)排產(chǎn)計劃的合理性等。
物流系統運營(yíng)仿真是建立在運作計劃驅動(dòng)下的物流系統仿真模型。通過(guò)對工廠(chǎng)生產(chǎn)全流程進(jìn)行建模并以排程系統如APS的運作計劃為驅動(dòng)，以生產(chǎn)制造執行系統如MES的生產(chǎn)環(huán)境資源作為約束并結合物流隨機事件的動(dòng)態(tài)調度策略來(lái)運行整個(gè)生產(chǎn)物流系統仿真模型，并進(jìn)行分析優(yōu)化的過(guò)程。通過(guò)大量的訪(fǎng)談實(shí)驗，對規劃的方案進(jìn)行調整優(yōu)化，使得工廠(chǎng)的運作效率達到最優(yōu)。在運行階段也可以將生產(chǎn)物流仿真的模型隨時(shí)提取出來(lái)，然后針對生產(chǎn)運作的一些場(chǎng)景進(jìn)行推演，精確的計算相關(guān)的一些指標參數，來(lái)預測工廠(chǎng)的運作的情況，從而為工廠(chǎng)的運營(yíng)管理決策提供決策支持和依據。