面向高端装备制造企业的智能生产物流系统设计

戴 博，杨根科

（上海交通大学 自动化系 系统控制与信息处理教育部重点实验室，上海 200240）

面向高端装备制造企业的智能生产物流系统设计

戴 博，杨根科

（上海交通大学 自动化系 系统控制与信息处理教育部重点实验室，上海 200240）

为满足高端装备制造企业个性化、定制化、品种多、批量小的生产特性，设计了集成信息流和物流的智能生产物流系统。系统打造了精益化、信息化、敏捷化、拉动式的生产物流管控模式。系统融合了企业资源规划ERP、制造执行MES、仓储信息管理WMS等信息化系统，采用了自动化立体仓库、自动导引车AGV、无线射频RFID等先进设备与技术。该系统能使得高端装备制造企业生产物流运作效率大幅提升，在行业内具有良好的示范意义。

高端装备企业；生产物流系统；ERP；WMS；MES

0 引言

企业生产物流[1]是指企业内部为确保生产需要而产生的物流活动，一般包括从企业仓库发往生产线的物流、原材料加工后的在制品和半成品物流。高端装备制造企业[2]由于产品定制化程度高、结构复杂，其生产通常具有多品种、小批量、定制化、离散化、变更多、工艺复杂等特性，导致其生产物流存在物资品种多、批量小、尺寸差异大、频次高等特性，相比一般的制造型企业更加复杂。近年来，随着中国制造2025、工业4.0等战略与技术的逐步深入应用，智能化思想在生产物流系统中获得广泛关注。

因此，本文针对高端装备制造企业的特性生产制造模式，设计了智能物流生产系统，可作为智能物流管理模式的重要组成部分[3]，在满足个性化物流需求的同时，能有效提升生产物流运作效率，研究成果已在国内某世界五百强高端装备企业得以良好应用。

1 系统主体框架

在高端装备制造企业，智能生产物流系统是衔接采购供应与生产制造两大供应链环节的最重要系统，其中的主要业务场景如图1所示。一般来说，生产所需物资有三个来源：第一是来自制造企业内部仓库，主要为来自供应商的中小零部件；第二是来自供应商的大型零部件；第三是来自企业内部单位的自制件、在制品与半成品。

图1 智能生产物流系统主要业务场景示意图

在智能生产物流系统中，企业资源规划ERP、制造执行MES、仓储信息管理WMS、产品全生命周期管理PLM等多个系统集成应用，具体如图2所示。

图2 智能生产物流系统信息系统集成示意图

在智能生产物流业务管理中，MES是信息流传递的核心控制系统，是所有围绕生产层面的计划、采购、物资、配送、质量、工艺等信息的集中调度指挥中心。其中，计划、采购、质量信息在MES系统和ERP系统间传递，物资、配送信息在MES系统和ERP系统、WMS系统间传递，工艺信息在MES系统和PLM系统间传递。

通过多个信息系统的集成控制，智能生产物流系统将实现高质量的企业级生产管控，为生产经营提供可行、智能的决策分析支持。

2 系统流程关键内容

在智能生产物流系统中，根据各环节先后顺序，可分为采购收货、入库、分拣、出库、配送和现场收货等业务流程。

采购收货是指生产所需物资由供应商处运送至制造企业仓库时所产生的作业。收货作业中，仓库库管员需根据采购计划订单对到货物资进行清点、查收，确认到货数量、物资包装完好性、条码可识别性。该作业主要发生于仓库收货区，其流程设计关键在于如何实现采购物资包装一体化、点收信息化。因此，系统采用标准化单元包装、条码技术、无线射频RFID[4]技术，并结合ERP系统。

物资收货后，质检员负责对到货物资进行质量检验，仓库库管员针对检验合格物资办理入库。入库需将物资送入至仓库内指定库位，经确认无误后将办理入账手续。该作业主要发生于仓库存储区，其流程设计关键在于如何实现物资入库自动化、高效化。因此，系统采用智能自动化立体仓库技术[5,6]，并同步导入仓储信息管理系统WMS[7]、仓储控制系统WCS。

当物资需要出库前，库管员需根据出库订单将待出库物资从存储区内拣选至出库区。在分拣作业中，存在出库订单的合并与拆分过程，一般有摘果式和播种式两种拣选方式。其流程设计关键在于如何实现物资分拣智能化、高效化。因此，系统采用智能自动化立体仓库技术和“货到人”拣选技术[8,9]。

物资在出库区完成确认后，将办理出账手续，同时物资将送入配送区。其流程设计关键在于如何确保出库物资齐套性、标识可识别性，为配送作业奠定基础。

生产所需物资在配送区按照具体配送目的地进行集中，并根据各条生产线的节拍进行配送作业。其流程设计关键在于如何实现同一目的地的物资集中、台套、拉动式配送。因此，系统采用电子看板、无人牵引小车AGV[10]、配送台车等工具。

当仓库物资、供应商直送物资、工位间转移物资送至生产现场后，将触发现场收货作业，它是生产物流的完结点。其流程设计关键在于如何根据生产计划，确保送货物资准确性、及时性，同时不产生物资积压。因此，系统采用牵引车、配送台车等工具，导入制造执行MES系统。

3 系统特点及优势

智能生产物流系统通过集成先进系统及工具，将体现生产物流精益化、信息化、敏捷化、拉动式特点。

首先，精益生产思想在智能生产物流系统中广泛应用。比如准时化配送JIT（Just In Time[11]）和顺序化配送JIS（Just In Sequence[12]），即将正确的生产所需物资、以正确的数量、正确的质量、按正确的时间、送到正确的生产地点。又如借助看板技术和条码技术，实现生产物流全程可视化。

第二，ERP、MES、WMS、PLM等各类信息系统在智能生产物流系统集成应用，大大提高了生产物流环节的信息化能力水平。

第三，高端装备制造企业的供应链一般采用敏捷模式，要求生产物资能够敏捷化供应。由于大量先进装备、技术、系统的导入，智能生产物流系统对于人员的依赖较低，从而能在有限的时间内实现物资、人员的快速配置，及时响应生产变化和需要。

最后，智能生产物流系统应用了拉动式信息传递机制，即由下一道工序拉动上一道工序的物资供应，并根据实时生产进度、生产计划、生产异常情况而灵活调整、快速反应。

4 系统预期效果及展望

智能生产物流系统按以上方式设计并实施后，以国内某世界五百强高端装备制造企业为例，将从有形和无形两个方面给企业生产运营带来如下预期效果。

首先，从有形绩效指标来看，生产物资及时交付率和齐套供应率提升30%，生产物资周转效率提升30%，生产现场积压库存比例降低30%；生产物流配送作业效率提升50%以上。

其次，从无形效益来看，生产物流系统的智能运作将确保高端装备制造企业生产运营所需物资的精准化供应，大大有助于提升企业生产核心竞争能力——敏捷制造能力。此外，系统为我国高端制造企业生产物流系统设计提供了较好的参考示范。

5 结束语

展望未来，随着中国制造2025的逐步深化，高端装备制造企业生产物流管理将向更广的范围进行延伸，实现采购、生产、销售、回收物流的一体化运作是值得探索的课题。同时，大量物流数据的积累，为大数据技术应用提供了坚实基础，由数据分析得出的决策支持，对于生产物流运作水平持续优化将起到至关重要的作用。

参考文献：

[1] 江宏.华为的自动化生产物流系统[J].物流技术与应用,2007.

[2] 工业和信息化部装备工业司.先进装备制造业[N].中国网,2012.

[3] 戴博.高端装备制造企业智能物流管理模式研究[J].制造业自动化,2016.

[4] 潘辉,应敏,徐巧,赵鑫,王海燕.RFID在企业生产物流中的应用研究[J].科技视界,2012.

[5] 刘晓娟.电商物流自动化立体仓库成效模型及分析[D].上海大学,2013.

[6] 周永华.自动化立体仓库在彩色滤光片生产中的应用[J].科技创新与应用,2015.

[7] 陈叙龙.美的物流WMS系统设计与实现[J].物流技术,2014.

[8] 张颖川.德马泰克“货到人”系统使订单履行更高效[J].物流技术与应用,2015.

[9] Lloyd Morgan,朱凌译.选择“货到人”技术的考虑要素[J].物流技术与应用,2015.

[10] 徐英利,周敏.物流搬运AGV总体设计及关键技术分析[J].科技创新导报,2016.

[11] 姜涛.浅谈精益思想在物流管理与技术中的应用[J].劳动保障世界,2017.

[12] 胡元庆,胡尧.JIS物流技术在汽车制造业实践中面临的主要挑战[J].物流工程与管理,2015.

The intelligent production logistics system design in high-grade manufacturing enterprise

DAI Bo, YANG Gen-ke

F274

：A

1009-0134(2017)06-0137-02

2017-05-15

国家自然科学基金项目（61290323，61290322，61304214）

戴博（1981 -），男，湖南岳阳人，博士，研究方向为供应链与物流管理、智能制造、合作博弈。