摘要:智能制造最核心的部分就是生产过程数字化、智能化,而物流仓储作为其中极为重要的一环,智能制造也要求物流供应链的高度协同与信息化。本文首先分析了中国智能制造的发展现状及其必要性,探讨了智能制造与智能物流的关系,强调了物流信息化在智能制造中的重要性。重点介绍了富勒科技推出的制造业物流供应链解决方案,分析了智能制造面临的挑战以及富勒方案如何应对这些需求。通过实际应用案例,展示了富勒方案如何帮助企业实现数字化升级。最后,探讨了中国智能制造的发展规划与未来趋势,指出物流供应链软件企业在其中的市场机会,以及富勒科技的发展方向。
关键词:智能制造;智能物流;物流信息化;WMS;LES;数字化升级
作者:刘刚
上海富勒信息科技有限公司
近年来,随着消费者对个性化、定制化产品需求的增加,制造企业需要具备快速响应市场变化的能力。通过引入智能制造技术,企业可以实现个性化定制和柔性生产,满足市场对多样化产品的需求。智能制造是制造业实现质的有效提升和量的合理增长的有效途径,能够带动工业机器人、增材制造、工业软件等产业发展,促进战略性新兴产业发展壮大。同时,智能制造可以重构制造业研发、生产、管理和服务等各个环节,提高生产制造的整体效率,使企业能够更好地应对市场变化。在全球制造业迈向数字化、智能化时代的背景下,推进智能制造有助于提升我国制造业的国际竞争力,巩固我国制造业大国地位,推动制造业高质量发展。
然而,中国智能制造的发展仍面临诸多挑战。不同行业的智能化水平差异明显,如,汽车行业智能化显著高于纺织行业,富勒WMS在汽配客户中实现99.9%库存准确率,而在纺织行业需适配更多手工操作流程。
下面简析几个行业的智能制造发展水平,见表1:
表1 智能仓储系统架构图
1.汽车制造
智能化水平:较高(普遍达到3级及以上)
特点:自动化生产线普及率高,工业机器人密度大(如焊接、装配环节),供应链协同能力强(JIT配送、VMI模式成熟)
案例:上汽、广汽等企业已实现全流程数字化,部分工厂达到“黑灯工厂”标准
2.电子/半导体
智能化水平:中高(部分头部企业达4级)
特点:依赖高精度设备(如光刻机),MES渗透率高,但中小型企业仍以半自动化为主
案例:华为、中芯国际的智能工厂实现晶圆生产全流程追溯,但封装测试环节自动化率较低
3.装备制造(如工程机械)
智能化水平:中等(2~3级为主)
特点:大型设备生产自动化难度高,但头部企业(如三一重工)通过数字孪生、远程运维实现服务智能化
4.鞋服/食品等行业
智能化水平:较低(1~2级)
特点:以单机自动化为主,信息系统(如ERP)覆盖率不足,柔性生产能力弱
造成这种行业差异的原因,主要是各行业的技术门槛和政策导向不同,以及企业的资金投入不同。
根据工信部与财政部联合制定的《智能制造发展规划(2016 —2020年)》的定义,智能制造(Intelligent Manufacturing, IM)是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于计划、生产、物流、仓储、检测、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。
企业要搭建一个完整的智能制造系统,最核心的部分就是生产过程数字化。生产全过程数字化是将“人、机、料、法、环”五个层面的数据连接、融合并形成一个完整的闭环系统,通过对生产全过程数据的采集、传输、分析、决策,优化资源动态配置,提升产品质量管控。在此基础上,打通各种数据流,包括从生产计划到生产执行(ERP与MES)的数据流、MES与控制设备和监视设备之间的数据流、现场设备与控制设备之间的数据流等。
智能物流作为智能制造的重要组成部分,承担着原材料供应、生产过程物流、原材料与半成品配送等关键任务,与生产“五要素”中的“料”关系最为密切。智能物流的信息化程度直接影响到智能制造的效率和质量。智能物流仓储系统的应用,能够使原材料、辅料、在制品、制成品等物理对象在各个生产工序间顺畅流转,并通过提升仓库货位利用效率、提高仓储作业的灵活性与准确性、合理控制库存总量、降低物流仓储人员需求等方式,降低物流仓储成本,提高企业运营效率。智能物流仓储系统尽管不直接参与产品的生产,但作为整个智能制造系统中的重要子系统,通过与生产系统深度集成,融入整个系统的闭环中,实现生产过程的柔性化和智能化。
智能制造的发展要求智能物流向更高效、更智能、更柔性的方向发展,物流信息化则是实现智能物流的关键。例如,在供应链协同方面,物流信息系统能够打通制造企业与物流企业、上下游企业的管理信息系统,实现各环节信息共享,优化业务流程,提高供应链的透明度、灵活性和协同性。在制造企业的入厂物流中,物流信息系统可实现与上游 SRM、ERP、MES 的协同,确保物料及时准确供应。在生产过程中,物流信息系统有助于实现物料的精细化管理,对批次、效期、序列号等进行有效管控,满足柔性制造对物料管理的高要求。此外,物流信息系统还能通过与各类智能设备的集成,实现对设备的统一管理和调度,提高设备整体绩效,为智能制造提供有力支撑。智能制造系统和智能物流系统,两者相互依存、相互促进,共同构成现代制造业的完整体系。
物流信息化是智能制造的核心支撑,其重要性主要体现在以下六个方面:
1.提高供应链协同效率
通过与ERP、MES、SRM等系统的深度集成,智能物流系统可以实现供应链的透明化和协同化,确保原材料和零部件的及时供应,保证生产连续性。
2.优化库存管理
智能物流系统可以通过实时监控库存水平,实现精准补货,降低库存成本,提高库存周转率。
3. 提升生产效率
通过自动化和智能化的物流设备,智能物流系统可以实现物料的快速配送和精准投放,减少生产等待时间,提高生产效率。
4. 提高产品质量
智能物流系统通过对物料的精细化管理,与质量管理系统进行质检流程对接,精准掌握每批次物料的质量状况,通过对物料的全生命周期管控和全程追溯,确保产品质量。
5. 支持柔性生产
智能物流系统可以根据生产计划的变化,灵活调整物料配送计划,支持多品种小批量的按订单生产模式MTO(Make to Order)。
6. 保障产品交付
尤其针对集团企业,智能物流系统实现对集团全网库存的统一管理,并将在制库存、在途库存、在库库存等纳入管理,实时库存信息可视,全网库存共享,保障产品及时交付,提高客户满意度。
1.智能制造面临的十大供应链挑战
在智能制造时代,制造企业的生产模式在向柔性化、个性化、定制化、智能化转型,相应地对其供应链体系的重构提出要求。在转型过程中,企业主要面临以下十大挑战:
(1)供应链协同
离散制造企业产业链相对较长,物料SKU数量非常多,其供应商分为一、二、三级,形成了多层次分工的金字塔结构的复杂供应链。同一种物料一般会有多个供应商,多个供应商如何配比?供应商和制造企业如何及时获取和共享物料库存信息?针对不同供应商各不相同的来料标签、包装、容器该如何管理?由于生产计划的调整,如何及时对物料供应进行相应调整?这些问题的解决,都有赖于高度协同和透明的供应链。
(2)IQC来料质检
来料质检会影响最终的产品交付质量。如何将来料质检与采购管理、物流管理、生产管理及质量管理有效融合,既要符合不同物料的质检要求,又能实时获取和跟踪、查看检验数据,是企业需要解决的一个难题。
(3)拉动管理与多级补料
在精益生产管理的指导理论中,有两种截然不同的指导生产的方式:计划推动方式和需求拉动方式。
采用计划推动生产方式的企业,一般中间库存较多,总生产周期较长,“管道”的粗细不均匀,靠管道的源头施加压力来生产。但是,客户需求的变化越来越多样,也越来越快,另外对同种原物料的需求批量也越来越小。
实行需求拉动生产方式的企业,都会事先对生产现场做一定的改造,要做到对“管道”的补充能及时响应。对“管道”内的各工序平衡节拍,还要尽量减少物料的移动路程,拉动管道运作时,产品匀速地从末端流出,同时拉动各自上道的生产进行补料。整个流动是靠后道的拉动进行的,“堵塞”现象很少,产品生产周期较短,质量问题较易控制。另外,可根据客户的实际需求进行生产,能适应客户需求的变化。拉动生产的流程需要更灵活,相对之前推动式领料也更复杂。如何实现符合生产节拍的供料、补料,针对不同类型物料制定叫料和补料计划,都是企业需要面对的挑战。
(4)物料精细化管理
离散制造企业的成品和原料种类繁多,针对不同产品、物料的精细化管理,如批次、效期、序列号、温湿度监控、特殊储存要求等,越来越需要精细化的管理,管理的颗粒度也越来越细。
(5)JIT上线配送
现在制造企业的JIT生产越来越多,如何针对不同类型物料,如电子元器件、小件、大件、易损件和包材,制定不同的上线配送流程和策略,以满足生产的及时性要求,是企业需要解决的问题。
(6)自动化设备的集成
AGV、自动化立体库、垂直提升机、码垛机器人、输送线等设备的应用越来越普遍,只有将各类设备与作业流程很好地衔接起来,才能把设备的优势最大化地发挥出来。
(7)多环节的齐套性
齐套性校验是制造业非常独特而重要的要求,尤其在目前的柔性制造模式下,高效地进行多环节的齐套性校验,对及时供料和保障生产都很重要。
(8)工程技术变更(ECN 管控)
制造企业往往都会有设计变更。当变更物料号不变,但是其状态改变或版本进行了升级,就需要依据库存控制管理的原则对新老状态的物料进行严格管控。
(9)端到端追溯
要实现物料和成品的端到端追溯,首先需要物料、载具、包装等的条码化,同时在各个环节采集或读取条码信息,再与多级包装进行关联,并在各系统间数据共享,从而实现端到端的追溯。
(10)可视化及预警管理
看板在制造业的应用比较广泛,现在的柔性制造需要更丰富的看板内容,比如收货看板、上架看板、出库看板、欠料看板、预计来料看板和配送看板等等。另外也需要有预警管理,通过预先设置关键节点和指标预警机制,有效预防生产物流各环节不可控的问题。
2.富勒制造业物流信息化解决方案
针对上述挑战,富勒科技推出了面向制造业的FLUX LES(生产物流执行系统),它与FLUX WMS深度集成,结合AI算法,融合物联网技术,形成制造业WMS+LES一体化仓配解决方案,再结合FLUX TMS运输管理系统、FLUX SC2P供应链协同平台,共同形成了完整的制造业数字化供应链解决方案。
LES主要解决企业生产计划、物料需求计划、采购预测、供应商交付、来料检验、仓储与配送、生产排程、物料齐套、补给策略及路径等各类繁杂的衔接和作业指导,对整个生产物料供应及补给体系进行全程管控,做到按需生产、精益生产。LES按照PFEP(Plan for Every Part)精益化的物流管理模式,通过系统化的规划来优化供应链各环节的物料管理,对生产或供应链中的每一个零件(Part)进行全生命周期的详细规划,涵盖从供应商到生产现场、再到客户的整个流程。其核心是通过标准化、精细化的计划,消除物流中的浪费(如库存积压、搬运配送低效、等待时间等),实现供应链的高效协同。参见图1。
图1 PFEP配送作业模式
FLUX LES系统的主要特点包括:(1)将MES成千上万条要货指令,按照车间、仓库配送环节作业要求进行指令合并和指令拆分,形成仓库针对不同零件的可执行的作业指令。(2)参照库存做模拟预配及齐套检查、预警供应商配比处理,以及特殊生产需求处理。(3)通过拣选配送策略,可以在无MES或有MES支持下实现精益配送。(4)集成智能物流设备,实现智能设备拣选、自动拣选等配送模式,在调度阶段直接生成与这些设备相关的配送指令或指示。
目前,富勒WMS+LES方案服务的制造业客户已有上百家,他们大多是各个细分领域的领先企业。在同众多智造企业客户的合作中,富勒丰富了行业经验,对智能制造也有了更深入的理解,富勒制造业解决方案因此日趋成熟和完善,已形成新能源、装备制造、汽车、电子、3C家电等多个细分行业的标准解决方案。企业只需要在标准方案基础上再进行个性化功能的拓展,可以大大提高项目实施效率,并能吸纳和共享行业领先企业的最佳业务实践,结合自身业务,促进企业的数字化转型。
富勒制造业方案已应用于众多集团型制造企业,他们往往在全球拥有多个生产基地,各基地可能生产不同的产品,但集团内组织间需要高度协同,针对这样的集团型智造企业,富勒也已形成成熟和完整的解决方案。无论是云技术架构、全球部署方式,还是建立集团统一的仓储物流管理标准,以及集团内库存可视化与全网库存共享,组织间、企业与上下游业务伙伴的高效协同,富勒解决方案都可以很好地支持。此外,基于富勒高度产品化的系统形成的标准化实施模板,也利于富勒解决方案在集团企业内的快速复制和推广,大大提升集团企业整体数字化升级的效率。
1.隆基集团
隆基股份,是全球最具价值的太阳能科技公司。2019年,隆基为了应对其全球订单快速增长和生产基地扩张建设的挑战,引入富勒WMS方案,精细化管理其原料及成品仓储物流,实现全流程的可视化、可追溯、可管控,保障生产稳定的同时,支持其复杂的全球化产品交付需求。
隆基股份的供应链数字化建设,从建立标准化灯塔工厂开始。富勒与隆基携手,梳理业务场景和流程,建立数据标准、场景标准,去除仓储管理中的手工作业,消除业务断点,实现与ERP、MES的对接,打造标准化工厂,并在实际验证管理流程基础上,形成标准化样板。
第二阶段,将标准化样板快速向集团内其他基地推广,在应用过程中,针对企业具体业务和个性化需求,不断优化迭代,并与上游CRM系统、QMS深度融合,实现业务规则策略化、自动化,使得仓储拣配作业更加高效和智能化。
第三阶段,在优化迭代的基础上,深化了对业务大数据的利用,实时获取业务数据并进行多维度分析和展示,促进业务决策更科学更及时,为更精准的供应链预测和计划提供实时数据支持。参见图2。
图2 隆基股份物流系统数字化建设之路
目前富勒解决方案,已应用于隆基集团国内35个生产基地,以及美国、越南、马来西亚等海外生产基地,全面管理集团各个工厂的原材料、成品、流通等多种类型仓库,并为隆基集团组织间的业务协同提供系统支持,包括集采业务、调拨业务、库存共享、代储代发、备件共享、循环包材等诸多业务协同,大大提升隆基集团整体业务的协同性和灵活性,库存周转率提高30%,消除浪费,降本增效。
此外,隆基集团也引入了FLUX TMS,管理其国内和国际运输业务,实现了从工厂到RDC、港口码头、到铁路运输、到最终客户交付的全链路运输业务可视化管理,以及承运商优选和运费自动结算等,提高业务透明度和协同性,保障产品及时交付,提高客户满意度。
2.良信电气
良信电气是深交所上市企业,专注于终端电器、配电电器、控制电器、智能配电、智慧人居等领域的研发、生产、销售和服务。富勒LES+WMS方案,为良信电气构建了覆盖原料、半成品到成品的全链路数字化供应链体系,协助良信打造数字化工厂,实现物料的智能化拉动配送,支持“小批量多品种”的柔性生产,并支持良信海盐工厂全自动化立体仓库的高效运营。
图3 良信海盐未来工厂自动化立体库
图4 良信海盐未来工厂线边缓冲库
富勒LES+WMS方案,管理范围涵盖原料、半成品的智能拉动和输送线及AGV配送,成品的按三级码扫描发运等。WMS对接ERP(SAP)、APS、MES、SRM、QMS、WCS、数字孪生等系统,实现供应链业务高效协同。
富勒LES+WMS方案,实现物料的智能拉动,集成AGV和输送线、电子标签等设备,实现自动配送,支持MIN/MAX拉动、JIT配送、领料拉动等多种拉动模式。LES调度AGV和输送线将物料补货至线边货架,WMS根据物料对应产线,自动安排上架库位,MES叫料时点亮线边货架相应库位的电子标签。LES支持良信100多条产线线体,日均工单超1000单,7万~9万行BOM的物料智能拣选和JIT配送。
富勒解决方案为良信实现了入库上架、拆码垛、货到人拣选、物料配送等全自动化作业,优化作业流程和各类自动化设备的应用,大幅提高作业效率,减少作业人员,成品出库的作业人员从27人减少为4人,原材料生产配送的拣配人员由40多人减少为4~6人,管理效率大幅提升。良信海盐高度自动化的智能工厂入选浙江省“未来工厂”。
根据《“十四五”智能制造发展规划》,到2025年,中国规模以上制造业企业基本普及数字化,重点行业骨干企业初步实现智能转型。到2035年,规模以上制造业企业全面普及数字化,骨干企业基本实现智能转型。这一规划为中国智能制造的发展指明了方向。
智能制造是中国制造业发展的必然趋势,而智能物流作为智能制造的重要组成部分,其信息化程度直接影响到智能制造的效率和质量。未来,随着中国智能制造的发展规划逐步推进,物流软件企业将迎来广阔的市场机会。
编辑、排版:王茜
本文内容源自《物流技术与应用》2025年5期增刊(点击可查看掌上电子刊)
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