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满足智能制造要求的物流供应链建设研究

2016/1/12 9:53:34来源:作者:盛珊珊 邱伏生
  为了实现中国制造强国目标,同时使企业更具竞争力,制造企业需要不断探索《中国制造2025》和“工业4.0”的实现路径。本文结合家电企业的具体规划案例,对“工业4.0”与《中国制造2025》环境下的智能制造及其对物流供应链的要求进行了阐述。

  一、“工业4.0”与《中国制造2025》对于智能制造物流供应链的要求

  《中国制造2025》的主要要求是智能制造,智能制造需要智能物流作为支撑,因此从智能制造纲要上提出未来发展迭代升级的四个段落:

  第一,制造基础的智能化;

  第二,产品装备的智能化;

  第三,制造过程的智能化;

  第四,智能制造下的模式转变(如图1)。


  其中,物流贯穿始终,成为支撑智能制造的重要基础。

  首先,制造基础的智能化是智能物流的基础。目前,中国智能物流的基础非常薄弱,虽然大家看到了很多标杆案例,但其中很多都是国外的案例,在中国真正做到智能制造并且能够把1.0到4.0这四个阶段很清晰地表现出来的企业还是凤毛麟角。

  有一个具体的例子可以体现物流基础在智能制造中的重要性:如果包装标准化、单元化、容器通用化,没有向智能单元方向转变,那么在物料流动和交接过程中,物料处理还是需要点数和扫描,于是,“会说话的物料/产品”只会成为一句空话,企业信息系统也无法落地,即使自动化实现了,智能化仍遥不可及。

  其次,产品装备智能化。从最近几年人们推动“智能工厂”建设的案例来看,很多企业走入了一个误区,他们认为购买先进的生产自动化装备或者物流自动化装备,并将其组合起来或者对接起来,就实现了“工业4.0”。事实上,结果证明:最终还只是局部优化,因为没有用物流逻辑将这些装备有效、有机、系统化地互联起来。

  第三,过程智能化。众所周知,物流过程是动态的,所以需要在先期规划的时候,就要有物流动态平衡的规划和对于运营的考虑。但是很多企业在规划的时候是静态的,认为做出平面布局,将设备、区域分布之后就可以落地了,根本没有考虑到各个环节的流动性因素,忽略了整个过程;有些即使考虑到了流动性,也仅仅是用平均数的方式来测算,没有针对每个物料(每个产品)进行分析和规划(这在个性化制造的今天是不可原谅的),所以在物流落地模式上完全无法表达出来。到了后期工厂运营时,设备商、规划者已不在现场,企业物流管理者只能是“谁用谁知道”了。所以《中国制造2025》在物流方面的要求是:要实现物流系统数字化、网络化、智能化,物流动线分析、供应链逻辑过程必须要跟上。

  第四,智能模式转变。智能制造的提出,显然需要考虑个性化制造和未来“互联网+”的大背景。于是,生产由工厂/产品为中心,转变为以消费者为中心,企业的响应机制、供应链模式、信息平台模式、制造批量策略和计划模式,甚至是组织结构,都将产生颠覆性的变化(海尔的互联工厂、美的的智能化工厂已经呈现出这种变化)。

  实际上,当我们透过物流供应链思维去点评或者审视《中国制造2025》或“工业4.0”,就会发现以下4个关键点:

  1. 无论时代如何变迁,科技如何进步,制造的本质没有变,就一个工厂而言,还是需要强调采购、制造、销售以及物料的流动过程。一个制造企业真正的使命,还是强调其供需平衡和端到端的交付能力(order to delivery,OTD)。所以,首先要求产品从研发开始就具有可制造性;然后强调物流的本质——产品具有可流动性;第三,制造过程必须精益化,才能够打通整条价值链体系。

  2. 在《中国制造2025》与“工业4.0”里面,更体现了物流与供应链协同的重要性,尤其是供应链一体化的战略地位(比如,需要重点强调供应商物流能力和第三方物流的无缝对接与联动)。

  3. 计划、信息与物流系统全流程管理,未来驱动企业制造-物流系统的是数据和信息,于是,企业运营体系不再是以员工为主,而是流程标准遵循的差异,以及对差异掌控和自我补偿与修复的能力。

  4. 传统制造是系统(ERP)指挥物料,未来是物料指挥系统(不再是各个信息模块的拼凑,而是智能调节系统),这是“工业4.0”的本质区别;在这个过程中,企业无论是走德国“工业4.0”模式还是《中国制造2025》发展思维,都要回到制造的本质——强调精准交付。

  二、案例分析:“工业4.0工厂”忽略物流规划导致的问题

  

  如图2所示,一家中国吸尘器行业前三强的企业,想建设一个智能化工厂。在天睿咨询团队入驻之前,他们依靠自己的IE团队,按照过去的经验,请了建筑设计院、制造设备厂商、物流设备厂商等,做了完整的工厂布局规划,包括:成品智能化并线、成品智能化码垛、自动化立体库、注塑车间、电子与电机车间、总装车间、原材料零部件仓库以及其他配套建筑,甚至某几个点都已经动工了。

  静态来看图2没有什么问题,但是,如果用实际运营的动态的思维分析,就容易发现其实存在很多问题:

  1. 原材料到货后,卸货区卸货根本来不及,这个工厂的年产量超过1000万台,而卸货空间和能力远远不够;

  2. 同样的道理,成品出货区只有16个车位,不但装卸货容易互相干涉,而且成品出货能力也远远不够,立体库出货只有4个出口,但是没有算过流量,尤其是月底出货的峰值期间;

  3. 包装材料如何上装配线成为巨大的瓶颈,其卸货位置、存储空间、配送模式与路径、车辆周转空间等均无法满足;

  4. 通过RGV总线把物料送到总装的40条线上,RGV根本跑不过来。比如上午8点要开始生产了,需要物料铺线,RGV上线一开始触发,即使提前备料,上线速度也被约束,动态上来不及,同时配送距离太远;

  5. 没有测算入厂物流配送物料的流量,使得存储空间不够用;

  6. 设备制造商并未充分考虑物料如何自动上线,彼此间信息如何交互;

  7. 小批量、多批次的生产模式,决定了物料流动方式是整进散出的,但是,由于物流设备提供商对于制造业物流并不专业,还在用托盘式存储方式,既浪费了空间,又降低了物流效率;

  8. 电机车间使用的物料应该存放在洁净的仓库环境中,并且由于物料种类繁多,应该考虑采用自动化立体库和智能化配送模式;

  9. 成品下线问题不大,但是由于产品型号太多,KUKA机器人识别不出多种多样的产品,无法做到信息标准化和识别能力提升;

  10. 规划时没有考虑信息系统的对接,以为现有的ERP系统可以搞定。

  这家企业采用了号称中国或全世界顶级的设备商,尽管设备本身没有问题,但是没有用供应链-物流动态逻辑联动起来,就像一把珍珠没有通过一根丝线串起来,所以可以预测,如果采用上述方案,这个工厂建成之后显然跑不动。因此后续建设几乎完全颠覆了原有方案,今天新的工厂已经开始量产了。

  从以上案例可以看到,很多企业都说自己投了多少钱,买了什么设备。但我们认为,凡是用钱买得到的都不能构成核心竞争力,企业需要练好内功,从一体化到智能化的物流-供应链规划和管理运营才是企业的内功。企业物流-供应链(尤其是信息体系和实物流动的动态对应)犹如人的“任督两脉”,如果没有打通,容易导致“不通则死”的结果。

  专业的规划和运营团队都知道这样一句话:当一个企业是一张白纸的时候,100个人给出的100个方案都是对的,因为没有准则,但是有规划的理由;同时它也是错的,因为没有准则,系统不是最优化。而物流协同才是最首要的准则。我们认为,在规划过程中,应该是大物流小生产,而不是大生产小物流。虽然说运营过程中物流是为生产服务的,但是更多的应该去强调整个价值流的过程,因为生产只是物料在供应链上流转的一个小的环节,所占时间经常少于全部用时的5%。

  所以面向《中国制造2025》的智能化工厂建设,并不仅仅是智能化本身,而是必须强调智能制造需求下的供应链一体化与智能化。

  通常,企业规划人员在作规划的过程中容易忽略以下几个关键点: 

  一是没有物流-供应链战略。而没有战略规划,再好的方案也没有依据、没有落点、没有升级路径;什么是对的,什么是错的,没有判断准则。所以面对“工业4.0”和《中国制造2025》,企业需要工业4.0战略,以及与之相适应的供应链战略和物流策略,之后才有库存策略、制造策略、交付策略、成本策略等。

  二是供应链物流和整个价值链系统没有打通,只是强调局部功能性规划,强调了单个环节的自动化和智能化。而智能工厂需要的是从个性化需求开始,到智能化制造、智能化交付等全过程联动和智能化、可视化。

  三是计划-物流-信息管理体系没有联动起来。智能工厂的信息平台不应该是简单的ERP+WMS+TMS+MES……而是一开始就进行平台化构建,而且是基于“工业4.0”工厂的系统化、互联互通化的价值导向下完成的。

  四是没有强调企业的约束条件,或者说约束条件太多了。而智能工厂不是一蹴而就的,需要根据不同时期和发展阶段达到不同的迭代升级目的。

  所以,在企业智能工厂规划过程中,需要强调以下4个关系:供应链中订单-计划-物流-信息联动的逻辑关系;各个环节库存管理的策略和数量关系;生产作业计划-物流作业计划的时间关系;物流配送的实物关系。把这些关系与构建的信息联动起来,是实现智慧工厂的必要基础。

  因此,所谓的CPS(cyber physics system,信息物理网络系统),我们认为从企业的逻辑层到实物层,两者之间要是能对应起来的话,就可以认为具备了工业4.0的雏形。

  三、不同行业实现智能制造的物流-供应链规划要点

  很多人说不知道“工业4.0”到底是什么样,但是我们知道中国很多企业已经开始进行智能化改造了,比如三一重工;前不久,伊利宣布他们是国内第一家实现了智能制造的乳品企业。无论“工业4.0”或者《中国制造2025》,关键是强调与这个时代的适应性,而不是为了4.0而4.0。今天的中国是时代的国家,我们的产业是时代的产业,于是企业也是时代的企业。在今天这个时代的企业或者时代的行业里面,智能工厂也应该具有这个时代的适应性,因为未来已经发生。

  据此,智能工厂的物流-供应链规划也是跟着时代发展去相匹配的。我们可以简单点评以下典型行业的状况:

  ◆ 在轨道交通行业,智能化潜力大,因为它的周期长、精度要求高,所以供应链难协调,自动化要求较高。

  ◆ 在汽车行业,智能化比例大,它强调精益制造、供应链一体化,稳定性强,所以容易形成系统化和智能化。

  ◆ 在家电行业,智能化空间大,供应链质量不稳定,尤其是供应商部分和汽车行业比相差极大,它的需求变数大,个性化定制比较多(正如海尔现在强调建设互联工厂,以期实现大规模定制)。由于是充分竞争性行业,在未来的家电行业,美的正在把家电做成快消品,所以强调的是快的消费体验;格力强调的是好的质量和技术;海尔强调的是模式的引领。企业的价值导向不一样,于是智能化导向和供应链导向也迥异不同。

  ◆ 在乳品行业,自动化程度是非常高的,要求原料来源可追溯、去向可查证,并且要求生产环境洁净卫生,人工参与相对比较少,但是供应链管理难度比较大,产品新鲜度管理和个性化难度较大。

  ◆ 在家居行业,个性化程度要求高,产品实行客户定制化,整个精益制造过程还没有形成体系。

  所以说,对于企业而言,搞清楚自己需要什么样的供应链发展策略以及“工业4.0”战略,是非常重要的,而不是简单地说“我们做工业4.0了”,于是自动化、机器人一拥而上,这是不靠谱的。

  四、智能工厂规划建设的几点建议

  在企业智能工厂的规划过程中,有必要强调以下几点:

  第一,强调智能工厂的先期概念设计,从而推动后期的布局联动。先把概念设计拿出来,再请一流的物流设备商以及制造设备商,根据概念设计提出工厂需要的解决方案。然后,方案集成方把这些解决方案放进一个系统里面,之后再去招标,而不是直接说工厂需要哪个产品,让设备厂商提供。因为设备厂商肯定会提供他们各自的核心模块,而工厂也有一个核心模块,两个或者多个核心模块堆在一起,可能不是相融合的,而是相冲突的。因此建议企业根据产品策略、供应链策略、物流策略、制造策略等来定义智能化的特征,这样工厂价值导向、厂房结构和工厂物流规划布局才可以获得合理的布局和梳理。价值导向决定了工厂的布局模式,那么采用什么样的物流体系,采用什么样的物流设备,就完全不一样了。

  第二,脱离静态规划思维,一定要测算流量,要有动态规划;规划是为了运营,而不是仅仅为了规划而去规划。如果仅仅是拿出一张布满各类先进设备的图纸来,规划的人“高大上”了、舒服了,但运营的人却永远不舒服。

  第三,摒弃经验导向的规划,强调智能工厂综合集成的专业度。从仿真、供应链物流、信息平台构建、制造设备几个维度,细分建设智能工厂的各个里程碑,必要时集成视野开阔的专业团队,而不仅仅是企业内部的某个部门。

  如何实现“工业4.0”迭代升级之路,从时间横向坐标轴来看,须经过精益现场、精益产线、数字车间、智慧工厂、智慧供应链;从物流发展纵向坐标轴来看,须经过标准化、精益化、模块化、自动化、智能化;从企业内部维度来看,应该先做到容器通用化、物料单元化、包装标准化、按订单生产、计划刚性、均衡生产、准时采购、JIT生产配送、流线化作业、量化管理、计划-物流-信息一体化,再到智能物料互联、智能产品。现在很多企业想一步到位,说自己是智能供应链、智慧工厂、智能产品。而一步到位是不可能的,最终还是要看具体路径。
 
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