柔性生產(chǎn)是一種以“制造系統(tǒng)響應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化的能力”為核心的生產(chǎn)模式。本文分析了柔性生產(chǎn)模式對(duì)物流的要求，詳細(xì)闡述了柔性物流系統(tǒng)升級(jí)的基本范式與核心要點(diǎn)，并通過(guò)具體案例介紹了不同作業(yè)場(chǎng)景下柔性物流的表現(xiàn)形式及物流技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)。

1.柔性生產(chǎn)

柔性生產(chǎn)是一種以“制造系統(tǒng)響應(yīng)內(nèi)外環(huán)境變化的能力”為核心的生產(chǎn)模式，由英國(guó)Molins公司在1965年首次提出；1998年美國(guó)里海大學(xué)和GM公司共同提出柔性生產(chǎn)模式AM（Agile manufacturing），現(xiàn)已成為“21世紀(jì)制造業(yè)戰(zhàn)略”。相對(duì)于“成本增加、過(guò)量庫(kù)存、適應(yīng)市場(chǎng)的靈敏度低”的剛性生產(chǎn)模式而言，柔性生產(chǎn)更能增強(qiáng)制造企業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率和員工勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，更能夠適應(yīng)市場(chǎng)需求多變和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，是市場(chǎng)導(dǎo)向型的按需生產(chǎn)的先進(jìn)生產(chǎn)模式。

柔性生產(chǎn)系統(tǒng)，集中了精益生產(chǎn)、并行工程、敏捷制造、智能制造等生產(chǎn)模式的要義。在一個(gè)現(xiàn)代化的柔性智能制造系統(tǒng)中，可能包含上述一個(gè)或者多個(gè)生產(chǎn)模式，形成系統(tǒng)工程，從而實(shí)現(xiàn)工廠小批量、多品類、多流程、多形態(tài)、多單元的快速轉(zhuǎn)換與協(xié)同生產(chǎn)。面對(duì)個(gè)性化需求、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化升級(jí)的市場(chǎng)環(huán)境，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)更需要具備虛擬制造和訂單仿真、提前預(yù)警的能力，即運(yùn)用仿真、建模、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，提供三維可視環(huán)境，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)到生產(chǎn)制造全過(guò)程進(jìn)行模擬，以實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品生產(chǎn)制造以前，就能準(zhǔn)確預(yù)估產(chǎn)品的可制造性和可流動(dòng)性，從而降低成本，實(shí)現(xiàn)彈性生產(chǎn)，縮短交付周期。

2.柔性生產(chǎn)模式對(duì)物流的要求

一方面，柔性生產(chǎn)系統(tǒng)通常具備機(jī)器柔性、工藝柔性、產(chǎn)品柔性、維護(hù)柔性、生產(chǎn)能力柔性、擴(kuò)展柔性、運(yùn)行柔性等特征，但其核心是“有效實(shí)現(xiàn)訂單交付”，亦即需要將不同訂單的物料（原材料、在制品、成品等）有效組織起來(lái)，按照精益生產(chǎn)的原則，實(shí)現(xiàn)物料的有序流動(dòng)，使得復(fù)雜多樣的物料“在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)候、以恰當(dāng)?shù)臄?shù)量、出現(xiàn)在恰當(dāng)?shù)奈恢茫üの唬?，從而?shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)與柔性交付。

另一方面，根據(jù)“大物流小生產(chǎn)”的原則，以及“制造工廠物流中心化”的發(fā)展趨勢(shì)，柔性生產(chǎn)的本質(zhì)和基礎(chǔ)是物流的柔性[3]。如，豐田生產(chǎn)模式就是以物流均衡和工序平衡為基本原則，通過(guò)目標(biāo)追蹤法進(jìn)行混流排產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)整體物流均衡、運(yùn)作高效、產(chǎn)出柔性的混線生產(chǎn)模式。

因此，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)的重中之重，就是要構(gòu)建一套足以支持柔性生產(chǎn)要求的柔性物流系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有廣泛的適用性，需要滿足生產(chǎn)需求的柔性和物流系統(tǒng)自身柔性兩個(gè)方面的要求。滿足生產(chǎn)需求柔性，包括產(chǎn)品多樣化、淡旺季需求波動(dòng)、交付周期波動(dòng)、業(yè)務(wù)場(chǎng)景多樣性等方面；滿足物流系統(tǒng)自身柔性，包括物流系統(tǒng)可擴(kuò)展性、物流能力柔性、可遷移性、多場(chǎng)景適用性等方面。

柔性物流系統(tǒng)升級(jí)的基本范式與核心要點(diǎn)

1.系統(tǒng)規(guī)劃、理順邏輯，建設(shè)“柔性能力”是一個(gè)系統(tǒng)工程

“柔性”是相對(duì)的，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，不同行業(yè)、不同環(huán)境、不同企業(yè)、不同車間和產(chǎn)線，其柔性的要求都不一樣。但是任何柔性物流的切入點(diǎn)，都需要遵循和匹配柔性制造工藝的要求，使之成為柔性制造工藝的一個(gè)部分，并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性物流場(chǎng)景設(shè)計(jì)。通過(guò)“規(guī)劃一體化、建設(shè)一體化、運(yùn)營(yíng)一體化”，來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性能力的提升。

為此，需要明確企業(yè)在3～5年周期內(nèi)需要怎樣的“柔性度”，比如要兼容多少產(chǎn)品、適用多少場(chǎng)景、匹配哪些場(chǎng)景、滿足多大的能力邊界等。當(dāng)然，工廠規(guī)劃不應(yīng)一味追求柔性，不能為了柔性而柔性，一般情況下，（過(guò)度的）柔性化設(shè)計(jì)會(huì)導(dǎo)致更大的投入。同時(shí)，需要系統(tǒng)思考實(shí)現(xiàn)柔性物流的能力和技術(shù)選擇。柔性與剛性是相對(duì)的，有些沒(méi)有必要表現(xiàn)為柔性的地方，可以采用相對(duì)剛性的設(shè)計(jì)，有時(shí)通過(guò)剛性的物流技術(shù)實(shí)現(xiàn)柔性的業(yè)務(wù)邏輯，可能更加經(jīng)濟(jì)、合理。在并行工程和智能制造的需求下，基于對(duì)未來(lái)的產(chǎn)品、場(chǎng)景、當(dāng)量的評(píng)估與預(yù)測(cè)，需要借助模型、算法和仿真技術(shù)，規(guī)劃“多劇本”物流系統(tǒng)部署，通過(guò)應(yīng)用柔性化設(shè)施、保留系統(tǒng)可擴(kuò)展性（可增可減）、設(shè)備租賃、多系統(tǒng)結(jié)合互補(bǔ)、淡旺季版本切換等措施，以應(yīng)對(duì)需求變化、產(chǎn)品迭代、訂單波動(dòng)和業(yè)務(wù)場(chǎng)景增加等。

2.設(shè)計(jì)柔性化物流的最小物流單元

單純地設(shè)計(jì)“制造物流柔性化”是沒(méi)有意義的，因?yàn)檫@過(guò)于抽象。在某個(gè)特定的制造系統(tǒng)中，只有提前尋找（規(guī)劃）到該系統(tǒng)的最小物流單元，并使之合理化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、智能化（Smart Unit, SU），才能夠?qū)⑵渫ㄟ^(guò)不同的產(chǎn)品邏輯和制造邏輯、交付邏輯進(jìn)行梳理，構(gòu)建成為柔性化的物流流線與制造動(dòng)線，形成制造系統(tǒng)和物流系統(tǒng)連接的紐帶，并且在制造－物流作業(yè)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

無(wú)論產(chǎn)品、場(chǎng)景、物料有多復(fù)雜，都可以基于物料的特性進(jìn)行分類和SU設(shè)計(jì)。比如，按照物料的體積、重量可以分為大、中、小物料，按照物料的形狀可以分為條狀、面狀、體狀，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行SU設(shè)計(jì)，在包裝類型、尺寸等方面盡量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，從而使得物流系統(tǒng)從需要解決成千上萬(wàn)的產(chǎn)品、物料、場(chǎng)景組合問(wèn)題，簡(jiǎn)化為通過(guò)柔性化物流工藝邏輯處理少量的SU設(shè)計(jì)和聯(lián)動(dòng)的問(wèn)題。比如，某汽車廠通過(guò)包裝標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，將上萬(wàn)種物料的包裝統(tǒng)一成5種標(biāo)準(zhǔn)料箱、4種類型標(biāo)準(zhǔn)料架（料架尺寸和底盤(pán)標(biāo)準(zhǔn)化，上部結(jié)構(gòu)個(gè)性化設(shè)計(jì)以滿足不同物料的放置需求），大幅降低了物流系統(tǒng)的復(fù)雜度和物流管理難度。在SU設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過(guò)條碼、RFID、包裝與物流設(shè)備匹配性與兼容性設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)物流單元的智能化和能動(dòng)性，匹配甚至調(diào)度智能物流系統(tǒng)。

3.智能工廠物流中心化引領(lǐng)柔性制造升級(jí)

在以消費(fèi)者需求為導(dǎo)向的柔性交付體系中，柔性生產(chǎn)強(qiáng)調(diào)大規(guī)模定制的能力，固定的產(chǎn)線、大規(guī)模（排隊(duì)而非并行）的生產(chǎn)模式正在被顛覆，取而代之的是生產(chǎn)與物流高度融合的柔性化產(chǎn)線或車間。在“智能工廠物流中心化”導(dǎo)向下，柔性智能工廠的規(guī)劃更多表現(xiàn)為，將智能生產(chǎn)設(shè)施嵌入到智能物流系統(tǒng)中，使其成為柔性化物流系統(tǒng)的一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)和部分，生產(chǎn)被認(rèn)為是在物流過(guò)程中嵌入一個(gè)符合供應(yīng)鏈價(jià)值導(dǎo)向和運(yùn)作要求的工廠、車間或產(chǎn)線，而物流單元（產(chǎn)品或者SU）貫通供應(yīng)鏈?zhǔn)寄蔀槎说蕉藚f(xié)同打通的有效承載，從而實(shí)現(xiàn)有效交付。此時(shí)的智能工廠，既能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)化、大規(guī)模、低成本生產(chǎn)的需求，也能夠滿足定制化、小批量、柔性化生產(chǎn)的需求。

4.“貨到人”揀選是柔性制造物流系統(tǒng)的關(guān)鍵

在柔性生產(chǎn)系統(tǒng)中，不同于大規(guī)模流水線單一品種按順序流動(dòng)的模式，存在單件流、混流、交叉流、項(xiàng)目制、作業(yè)島等多種形式，這對(duì)物料的齊套揀選與配送上線提出多樣化的挑戰(zhàn)。比如，SPS齊套配送、多工位單臺(tái)套配送、單工位多臺(tái)套配送、固定批量多臺(tái)套配送等。飛機(jī)、輪船等大型裝備、工程機(jī)械、汽車、高端裝備、機(jī)械設(shè)備等離散制造行業(yè)，往往都是多種配送方式并存。在傳統(tǒng)模式下，需要大量的物流功能區(qū)域（面積）和人員才能完成物料揀配作業(yè)，并且難以保證及時(shí)性、準(zhǔn)確性和齊套性。如今，在越來(lái)越多的智能工廠中，“貨到人”揀選技術(shù)和自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，既解決了工廠空間有效利用的問(wèn)題，又滿足了多種模式和場(chǎng)景的高效揀選需要。而“貨到人”技術(shù)在柔性制造物流系統(tǒng)中應(yīng)用的主要問(wèn)題是，不同的揀選單元、揀選模式對(duì)應(yīng)流量和作業(yè)量的差異巨大，比如整箱出庫(kù)和單臺(tái)套揀選，其流量差異可達(dá)上十倍甚至百倍。因此，企業(yè)需要明確SU設(shè)計(jì)、揀選模式和流量，才能科學(xué)匹配合適的物流技術(shù)來(lái)滿足該場(chǎng)景。

5.構(gòu)建柔性叫料系統(tǒng)，賦能智能制造

無(wú)論生產(chǎn)系統(tǒng)如何復(fù)雜，柔性智能物流系統(tǒng)必須具備的核心能力之一，是能夠?qū)⒐の晃锪餍枨笸ㄟ^(guò)模型和算法，準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化成可執(zhí)行的指令，從而精準(zhǔn)地指揮物流系統(tǒng)，將準(zhǔn)確的物流單元（SU）連續(xù)不斷地配送至指定的工位或作業(yè)區(qū)域。比如，在某冰箱智能工廠內(nèi)，一條產(chǎn)線同時(shí)混線生產(chǎn)十多個(gè)型號(hào)產(chǎn)品，某個(gè)工位生產(chǎn)的產(chǎn)品不斷發(fā)生無(wú)明顯規(guī)律的變化，這也就意味著該工位需要的物料也在不斷切換，且不同的工位采取跟線排序配送、跟單配送、共享配送等多種配送邏輯。該工廠通過(guò)搭建多產(chǎn)品混流生產(chǎn)復(fù)雜環(huán)境下的算法模型，整合智能排程、在線產(chǎn)品實(shí)時(shí)采集、工位庫(kù)存水位設(shè)置和實(shí)時(shí)扣減等信息，精確計(jì)算工位物料需求，按工位、按物料生成準(zhǔn)確可執(zhí)行的物料拉動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的自決策和自調(diào)試，提高產(chǎn)線柔性生產(chǎn)能力。

而在傳統(tǒng)的工廠，通常會(huì)在工位（線邊）出現(xiàn)十多種物料（包裝單元），既占用很大的存儲(chǔ)面積，又需要作業(yè)人員耗時(shí)間和精力去辨識(shí)物料，并且需要做迂回反復(fù)的物料搬運(yùn)、倒騰作業(yè)，大大提高了作業(yè)的復(fù)雜度和產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定性，如此便自然難以保證有效的“柔性化”。

6.基于供應(yīng)鏈全過(guò)程協(xié)同拉通的快速交付系統(tǒng)

柔性物流系統(tǒng)能否支撐柔性生產(chǎn)，很大程度上取決于企業(yè)是否具備柔性、快速的供應(yīng)鏈響應(yīng)和交付能力?？焖俳桓断到y(tǒng)強(qiáng)調(diào)供應(yīng)鏈端到端的拉通，以快速交付為終極目的，以供應(yīng)鏈計(jì)劃為龍頭，建立需求計(jì)劃－生產(chǎn)計(jì)劃－物流計(jì)劃－供應(yīng)計(jì)劃的協(xié)同機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各物流節(jié)點(diǎn)上的準(zhǔn)時(shí)化（JIT）、協(xié)同化運(yùn)作，比如供應(yīng)商物料準(zhǔn)時(shí)化和排序化到貨、Milk-run上門(mén)收貨、第三方物流（3PL）準(zhǔn)時(shí)化配送、自制件跟隨總裝線生產(chǎn)、成品下線直發(fā)/下線裝柜等。通過(guò)這些模式和策略，構(gòu)成基于供應(yīng)鏈全過(guò)程協(xié)同拉通的快速交付系統(tǒng)，確保整個(gè)系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)需求變化，滿足多樣化客戶需求，降低整個(gè)系統(tǒng)的成本[5]。

整個(gè)供應(yīng)鏈的庫(kù)存部署也是物流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)柔性的關(guān)鍵所在。一方面，庫(kù)存可以很好地中和上下節(jié)點(diǎn)之間節(jié)拍、周期、批量、換型、工作時(shí)間、質(zhì)量差異等方面的差異，使得制造過(guò)程能夠順利進(jìn)行。另一方面，在柔性物流系統(tǒng)中，物料通常呈現(xiàn)多品種、多批次、小批量供應(yīng)的特征，管理相對(duì)比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)不齊套、缺料、呆滯、找料、錯(cuò)料等方面的問(wèn)題。因此，柔性智能物流系統(tǒng)需要有效地支撐庫(kù)存的自動(dòng)進(jìn)出、實(shí)時(shí)進(jìn)賬、庫(kù)位管理、自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)、狀態(tài)管理等功能，能夠與生產(chǎn)計(jì)劃和物流作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行預(yù)測(cè)性匹配，在確保賬實(shí)一致性的同時(shí)，為物料的供應(yīng)提供準(zhǔn)確的信息支持。