隨著工業(yè)自動(dòng)化程度越來越高，人為因素在工業(yè)4.0背景下的作用卻越來越大。作為人機(jī)交互的重要體現(xiàn)，生產(chǎn)和物流都更具靈活性，企業(yè)需要思考從生產(chǎn)工藝流程的角度如何滿足更柔性化的產(chǎn)品需求。對(duì)于物流，則在于如何通過智能物流滿足個(gè)性化定制。

對(duì)于傳統(tǒng)的制造型企業(yè)，物流流程一般包括立體倉庫、裝配線、揀料和發(fā)貨，大量采用靜止輸送技術(shù)，且生產(chǎn)主要面向批量生產(chǎn)，不具備柔性化、定制化和智能化的生產(chǎn)特點(diǎn)。而未來，面向客戶定制的產(chǎn)品，屬于小批量、多品種生產(chǎn)，應(yīng)更多采用移動(dòng)靈活的輸送策略。如通過AGV從收貨區(qū)到裝配區(qū)，再到整個(gè)物料中心，設(shè)計(jì)面向未來的物流4．0輸送技術(shù)。

工業(yè)4．0時(shí)代，我們必須思考智能物流，以及生產(chǎn)工藝如何降低成本、滿足新的需求。從立體倉庫到裝配區(qū)，再到包裝區(qū)、發(fā)貨區(qū)，整個(gè)物料搬運(yùn)全部使用AGV，這是工業(yè)4．0時(shí)代智能物流的發(fā)展方向。同時(shí)，系統(tǒng)在生產(chǎn)、運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)監(jiān)控流程，實(shí)時(shí)改進(jìn)整個(gè)生產(chǎn)工藝。

在“工業(yè)4．0”的時(shí)代背景下，客戶需求個(gè)性化，產(chǎn)品創(chuàng)新周期縮短，生產(chǎn)節(jié)拍加快，這些不僅是生產(chǎn)型企業(yè)面臨的重要課題，也是對(duì)支撐生產(chǎn)的物流系統(tǒng)提出的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。工業(yè)4．0不僅要求單體設(shè)備智能化，且設(shè)備之間還要互通互聯(lián)，以滿足智能生產(chǎn)和智能物流需求，進(jìn)而打造智能工廠、實(shí)現(xiàn)智能制造。

德國汽車工業(yè)作為目前全球制造業(yè)中智能化程度較高，產(chǎn)業(yè)集中度較高的代表，已然成為工業(yè)4．0的前沿陣地，寶馬、大眾等公司紛紛試水工業(yè)4．0，實(shí)現(xiàn)從3．0向4．0的轉(zhuǎn)型升級(jí)。BMW寶馬為此成立了 “寶馬柔性物流實(shí)驗(yàn)室”，與來自Fraunhofer IML德國物流研究院的物流專家共同研究面向未來供應(yīng)鏈的自適應(yīng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)模型，這對(duì)于歐洲經(jīng)濟(jì)整體競爭力的提升都將有所貢獻(xiàn)。

自2015年9月以來，寶馬一直在與德國物流研究院聯(lián)合打造 “BMW柔性物流實(shí)驗(yàn)室”。寶馬集團(tuán)國際供應(yīng)鏈副總裁Dirk Dreher博士表示，該聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的主要議題是以全新、敏捷和跨學(xué)科的合作研究去開發(fā)、測試和應(yīng)用跨供應(yīng)鏈的創(chuàng)新技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)4．0建立橋梁。

具有面向全球價(jià)值鏈，且足夠靈活的外部供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)是該實(shí)驗(yàn)室的基本目標(biāo)之一，特別是在國際貨運(yùn)總是受到宏觀經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)影響的今天；由此造成的需求波動(dòng)，就需要物流必須對(duì)生產(chǎn)和供應(yīng)的變化做出靈活的和適應(yīng)變化的反應(yīng)。

“寶馬柔性物流實(shí)驗(yàn)室”的另一個(gè)重要任務(wù)是內(nèi)部物流領(lǐng)域的智能技術(shù)創(chuàng)新。在此方面，最大的成果是智能運(yùn)輸機(jī)器人（Smart Transport Robot ， STR）的開發(fā)和實(shí)驗(yàn)，寶馬在僅僅四個(gè)月的時(shí)間內(nèi)就成功制定出自主機(jī)器人的概念。實(shí)驗(yàn)室根據(jù)BMW的物流需求為其量身定制了STR，其也成功集成了寶馬成熟的技術(shù)成果——STR是一款以寶馬i3電動(dòng)車電池為動(dòng)力的自動(dòng)駕駛運(yùn)輸機(jī)器人，這對(duì)于創(chuàng)新技術(shù)的資源效率和回收利用也具有可持續(xù)貢獻(xiàn)。

這款智能機(jī)器人被主要用來運(yùn)送寶馬物流中心內(nèi)各種規(guī)格的料箱和器具。除內(nèi)部物流領(lǐng)域，該機(jī)器人未來還將在寶馬智能工廠的包裝和裝配區(qū)域投入使用。由于采用了可回收利用的寶馬i3電動(dòng)車鋰離子電池，充電一次至少能保證STR運(yùn)行8小時(shí)，足以支撐一整天的工作強(qiáng)度。

Dirk Dreher博士表示，STR的研發(fā)是BMW對(duì)內(nèi)部物流數(shù)字化和智能化探索的重要里程碑。在實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)建一年之際，第一批小批量成品已在寶馬位于德國瓦克斯多夫Wackersdorf的創(chuàng)新園內(nèi)測試通過，2016年底STR即將投產(chǎn)使用。

寶馬還為其工廠引入了智能能量管理數(shù)據(jù)系統(tǒng)（iEMDS），該系統(tǒng)可以不間斷測量出生產(chǎn)設(shè)備或機(jī)器人的能量消耗，并把相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到公司大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)不僅可使生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)低能耗、高產(chǎn)出，還能保證產(chǎn)品的品質(zhì)。iEMDS也是寶馬“工業(yè)4．0”理念的組成部分之一。

對(duì)于未來的智能工廠，德國物流研究院與合作伙伴共同開發(fā)的“SMART FACE”項(xiàng)目業(yè)務(wù)能帶來一些新的思路，尤其適用于那些中小批量、柔性生產(chǎn)領(lǐng)域，無論是電動(dòng)汽車還是NIKE運(yùn)動(dòng)鞋。因?yàn)閭€(gè)性化的消費(fèi)需求對(duì)傳統(tǒng)生產(chǎn)產(chǎn)生了巨大挑戰(zhàn)，其在規(guī)劃之初是用于大批量生產(chǎn)的。對(duì)此，“SMART FACE”（智能工廠精益生產(chǎn)計(jì)劃）項(xiàng)目的目標(biāo)是打造一個(gè)靈活生產(chǎn)、適于中小批量定制化產(chǎn)品的智能工廠，所有智能規(guī)劃都通過本地信息物理系統(tǒng)CPS來操控。SMART FACE也是“工業(yè)4.0平臺(tái)地圖”試點(diǎn)項(xiàng)目之一?！癝MART FACE”項(xiàng)目由德國物流研究院發(fā)起，由德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)技術(shù)部（BMWI）提供資金資助，合作伙伴包括多特蒙德工業(yè)大學(xué)、Continental、PSI、SICK、大眾公司等。

基于CPS系統(tǒng)的離散控制，讓未來的生產(chǎn)裝配線不再是集中控制和線性的，而是高度靈活的離散型自組織體系，一個(gè)CPS系統(tǒng)既可支持高度自動(dòng)化又可支持人工作業(yè)。在SMART FACE打造的智能工廠里，AGV小車可準(zhǔn)確感知貨物的重量和任務(wù)優(yōu)先級(jí)。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)緊急任務(wù)時(shí)，其他AGV小車可自動(dòng)避讓，降低通行速度來保證該任務(wù)的順利完成。

必需的零部件可在汽車裝配站旁有一定備料，便于及時(shí)補(bǔ)給相應(yīng)部件到該工作站。智能的倉庫管理系統(tǒng)，可以感知在倉庫外或是在運(yùn)輸過程中的備貨信息。裝配線可自動(dòng)請(qǐng)求所需零件，倉庫系統(tǒng)收到指令即時(shí)作出反應(yīng)，由AGV小車運(yùn)送所需材料和零件至指定位置。倉庫管理系統(tǒng)還能準(zhǔn)確接收所有訂單信息，即使是來自供應(yīng)商的訂單，也能知道其供應(yīng)的原料何時(shí)到達(dá)。以做好充分收貨準(zhǔn)備，備好AGV小車在第一時(shí)間送到裝配現(xiàn)場。

在CPS系統(tǒng)里的每一個(gè)設(shè)備都能得到智能傳感器和物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持。通過傳感器和物聯(lián)網(wǎng)，所有物體能夠彼此感知，所有信息可以準(zhǔn)確獲取，并通過RFID芯片將物體的重量、去向、內(nèi)容等信息進(jìn)行傳遞。在工廠外，SMART FACE還可智能感知特定區(qū)域的交通信息，以為運(yùn)輸車輛創(chuàng)建科學(xué)合理的運(yùn)輸路線和預(yù)測到達(dá)時(shí)間（有效避讓堵車、道路維護(hù)、惡劣天氣）。

未來工廠將被智能小車所充斥，其既能滿足運(yùn)輸任務(wù)，也可相互協(xié)作、相互通信，且他們?cè)诮邮杖蝿?wù)時(shí)，已對(duì)運(yùn)輸指令完成了路線優(yōu)化。無論在工廠還是倉庫，每一個(gè)周轉(zhuǎn)器具其容器本身也將是智能的，自帶庫存管理功能，可指揮分揀人員到指令揀貨區(qū)，也可遙控智能小車自動(dòng)補(bǔ)貨。

未來一切設(shè)備都將自主決策、去中心化、離散控制，同時(shí)和互聯(lián)網(wǎng)互通，可以隨時(shí)上傳信息。CPS將成為物流4．0的技術(shù)中心，把所有設(shè)備平臺(tái)串聯(lián)起來。正如德國物流研究院多年前研發(fā)的高柔性CTS技術(shù)，每輛小車都是一個(gè)獨(dú)立單元，可根據(jù)所在位置與狀態(tài)自主承接合適的訂單，與生產(chǎn)設(shè)備及其它小車智能交互，自主解決行走中發(fā)生的問題，這樣的系統(tǒng)是物流4．0的核心技術(shù)。

工業(yè)4．0時(shí)代，人和機(jī)器共存已成必然，而人機(jī)協(xié)同如何達(dá)到最優(yōu)？在未來的智慧工廠，機(jī)器不會(huì)取代人；相反，因?yàn)橹悄軝C(jī)器的廣泛應(yīng)用，對(duì)人的要求更高，需要人能更好地與機(jī)器對(duì)接，更好地管理機(jī)器。越智能的工廠，對(duì)于駕馭工廠的人的要求越高，因此，我們的企業(yè)需要重視和激活符合工業(yè)4．0職業(yè)素養(yǎng)的人才培訓(xùn)體系。

無論是智能工廠、還是智能供應(yīng)鏈，都少不了科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊?guī)劃。以物流選址為例，傳統(tǒng)企業(yè)通常在一個(gè)廠址駐扎多年，但未來我們必須能根據(jù)客戶需求變化而快速響應(yīng)，這也包括物流節(jié)點(diǎn)需要隨時(shí)搬遷。過去車間工位都是固定的，未來物流模式將大不同，必須能隨時(shí)改變，這是物流4．0的一大愿景。

德國人在做規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，一定會(huì)把客戶的需求落實(shí)清楚，然后根據(jù)其需求設(shè)計(jì)出最適應(yīng)的方案。要建造一個(gè)工廠，成本和效率是企業(yè)追求的核心指標(biāo)。如寶馬的德國萊比錫工廠，從2005年建筑落成到工廠啟用至今，都與最初的規(guī)劃設(shè)計(jì)保持了很好的一致性。在這個(gè)項(xiàng)目上，德國物流研究院榮譽(yù)院長庫恩教授帶領(lǐng)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)在工廠選址、物流集貨、廠區(qū)規(guī)劃等方面給予了寶馬大量技術(shù)支持。

與國內(nèi)常見的四四方方廠區(qū)規(guī)劃不同，為靈活應(yīng)對(duì)未來需求，寶馬萊比錫工廠采用了最可持續(xù)和高效靈活的生產(chǎn)與物流模式，圍繞中央大樓建設(shè)的三大核心生產(chǎn)區(qū)域（車身車間、噴涂車間和總裝車間）呈現(xiàn)出“梳狀結(jié)構(gòu)”的不規(guī)則設(shè)計(jì)。創(chuàng)新的物流規(guī)劃方案，確保其產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)更加順暢，讓寶馬供應(yīng)鏈的效率顯著提高，物流成本大大降低；更重要的是，成就了寶馬高效靈活、智能化、個(gè)性化的汽車生產(chǎn)模式。

因此，要想建造一個(gè)好工廠必須遵循“順向規(guī)劃原則”，即先明確目標(biāo)、規(guī)劃業(yè)務(wù)流程，再選擇技術(shù)設(shè)備，最后設(shè)計(jì)建筑形態(tài)，只有這樣才能確保項(xiàng)目規(guī)劃成功落地，為企業(yè)未來穩(wěn)健發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。