編者按：Cemat Asia 2019開展在即，《物(wù)流技術與應用(yòng)》爲此做(zuò)了(le)物(wù)流系統柔性化(huà)的(de)專題以祝賀展會的(de)召開。伍強科技董事長(cháng)尹軍琪應邀爲專題撰寫綜論，現予以轉發。

        專題目錄

        （主持人(rén)/本刊記者 任芳）

        柔性物(wù)流系統新特征與新發展

        柔性生産系統與生産物(wù)流系統規劃建設

        新松：柔性物(wù)流系統助力智能制造升級

        昆船：物(wù)流系統設計應剛柔并濟

        蘭劍：立足需求 依靠技術創新打造柔性物(wù)流系統

        德馬泰克：軟硬件結合構建柔性物(wù)流系統

        柔性拆零揀選系統的(de)構建

        2014年10月(yuè)，《物(wù)流技術與應用(yòng)》曾組織一期專題，討(tǎo)論物(wù)流系統柔性化(huà)問題。該期專題可(kě)以說是切中時(shí)代的(de)脈搏，恰逢其時(shí)。因爲從2014年開始，我國物(wù)流技術掀起了(le)一波蓬勃發展的(de)浪潮。除了(le)各路資本大(dà)舉介入物(wù)流技術與裝備領域外，柔性化(huà)設計與技術成爲這(zhè)一波浪潮發展的(de)主題。其主要表現是：湧現出一大(dà)批以研發和(hé)提供AGV系統（包括Kiva系統）的(de)企業，并且在電商等多(duō)個(gè)行業出現了(le)一股建設柔性化(huà)物(wù)流系統的(de)熱(rè)潮。

        5年後的(de)今天，我們重溫過去對(duì)于物(wù)流系統柔性化(huà)的(de)討(tǎo)論，應該有著(zhe)很多(duō)不同的(de)想法和(hé)體會。事實上，随著(zhe)物(wù)流技術的(de)變化(huà)和(hé)發展，柔性化(huà)理(lǐ)念已經深入人(rén)心，甚至已經成爲未來(lái)物(wù)流技術發展的(de)一個(gè)重要方向。有兩點是需要特别引起注意的(de)，即：1.個(gè)性化(huà)與定制化(huà)的(de)多(duō)變特征，需要柔性化(huà)的(de)生産系統與柔性化(huà)的(de)物(wù)流系統作爲支撐；2.以電商爲特點的(de)物(wù)流中心，由于其業務的(de)巨大(dà)不确定性，一方面需要快(kuài)速部署以滿足市場(chǎng)不斷變化(huà)的(de)需求，另一方面，在共享理(lǐ)念下(xià)，從成本角度考慮，要求系統具備通(tōng)用(yòng)性、可(kě)複制性、可(kě)遷移性、可(kě)擴充性等基本特征。

        正是基于以上背景，本文将換一個(gè)角度，重新審視物(wù)流系統柔性化(huà)及其重要性。

        文｜北京互聯同城科技有限公司董事長(cháng)

        尹軍琪

        一、柔性化(huà)物(wù)流系統的(de)新特征

        柔性就其本意來(lái)說，是與剛性相對(duì)應的(de)。柔性代表可(kě)變，剛性代表不可(kě)變，物(wù)流系統如此，其它很多(duō)系統如制造業系統也(yě)是如此。但是，物(wù)流系統的(de)柔性化(huà)表現，不完全在于一個(gè)物(wù)流中心或一項物(wù)流裝備對(duì)于不同業務的(de)廣泛适應性，或者說，它不追求一個(gè)物(wù)流中心對(duì)變化(huà)莫測的(de)業務的(de)廣泛适應性或通(tōng)用(yòng)性，因爲這(zhè)在很多(duō)情況下(xià)是很難做(zuò)到的(de)。如一個(gè)常溫庫要改造成爲一座冷(lěng)庫，其代價是非常昂貴的(de)，反過來(lái)也(yě)是如此。當然，我們可(kě)以通(tōng)過标準化(huà)、模塊化(huà)産品使其具備更爲廣泛的(de)适應性。

        物(wù)流系統柔性化(huà)追求的(de)目标往往在于以下(xià)幾個(gè)方面：

        1.對(duì)于業務量（如訂單）随著(zhe)季節變化(huà)，或節日到來(lái)的(de)激變的(de)适應性；或：

        2.對(duì)于系統在搬遷、升級過程中，設備與系統的(de)可(kě)遷移性和(hé)可(kě)增減性；或：

        3.系統對(duì)于環境變化(huà)的(de)适應性，如對(duì)于柔性制造生産線的(de)支持等。

        從這(zhè)個(gè)意義上來(lái)說，我們以前討(tǎo)論的(de)單元化(huà)、标準化(huà)與模塊化(huà)等技術，則僅僅是從系統和(hé)設備本身的(de)适應性去诠釋柔性化(huà)的(de)具體内容和(hé)内在需求，而非從業務層面去審視系統對(duì)于柔性化(huà)的(de)需求，尤其是系統的(de)可(kě)遷移性，可(kě)快(kuài)速擴充性，以及對(duì)環境變化(huà)的(de)廣泛的(de)适應性等。現在看來(lái)，這(zhè)些需求有時(shí)更爲迫切。

        FMS（柔性制造系統）解決的(de)是個(gè)性化(huà)和(hé)定制化(huà)時(shí)代生産系統如何提升效率的(de)問題，在此前提下(xià)，柔性生産線由于其強大(dà)的(de)即時(shí)響應能力基本解決了(le)這(zhè)一問題。顯然，就如同沒有流水(shuǐ)線生産，不能解決大(dà)規模生産的(de)效率一樣，物(wù)流系統雖然也(yě)完全可(kě)以采用(yòng)人(rén)工搬運完成物(wù)流過程（原始的(de)柔性化(huà)），但對(duì)于海量的(de)電商訂單，以及工業4.0下(xià)的(de)物(wù)流需求等來(lái)說，傳統的(de)作業方式已經不能适應未來(lái)的(de)需求。電商的(de)特點在于其忙閑不均非常嚴重，此外，搬遷和(hé)快(kuài)速部署系統也(yě)是适應業務變化(huà)莫測的(de)基本需求，而柔性生産線與其說是生産線，還(hái)不如說是一套高(gāo)度柔性化(huà)的(de)物(wù)流系統。我們以前所說的(de)定制化(huà)生産，隻不過是柔性化(huà)制造系統的(de)初級階段，未來(lái)的(de)柔性化(huà)生産、物(wù)流系統，不僅僅要滿足定制化(huà)的(de)需求，更要滿足當産品形式頻(pín)繁發生巨變的(de)情況下(xià)的(de)适應性問題。這(zhè)是需要從系統——首先是信息系統、供應鏈系統，然後是設計系統、生産與制造系統，最終是物(wù)流系統——高(gāo)度柔性化(huà)才能做(zuò)到的(de)。

        電商的(de)幾個(gè)變化(huà)特征：一是産品的(de)多(duō)樣性；二是業務的(de)不均衡性；三是增長(cháng)的(de)不确定性；四是地點的(de)不确定性。這(zhè)些特性對(duì)于物(wù)流系統提出了(le)新的(de)要求，而柔性化(huà)可(kě)以使這(zhè)一要求得(de)以滿足。

        令人(rén)欣喜的(de)是：5-6年前，Kiva系統還(hái)隻是亞馬遜在其物(wù)流中心應用(yòng)的(de)一個(gè)新技術——雖然發源于傳統的(de)AGV技術，但對(duì)于料箱的(de)搬運，Kiva開了(le)應用(yòng)的(de)先河(hé)。而今天，在中國不僅有了(le)數量驚人(rén)的(de)公司在研究和(hé)應用(yòng)Kiva系統，而且Kiva技術的(de)發展也(yě)取得(de)了(le)突飛(fēi)猛進的(de)成就，這(zhè)是我們看到的(de)物(wù)流系統柔性化(huà)發展的(de)新特征。

        二、柔性化(huà)物(wù)流系統的(de)發展狀況

        對(duì)制造業物(wù)流來(lái)說，柔性制造對(duì)物(wù)流的(de)需求與過去已經大(dà)爲不同。以汽車制造爲例，組裝車間的(de)組裝線已經完全拆除，代之以AGV爲載體的(de)移動式生産線。這(zhè)種移動式生産線的(de)最大(dà)好處是柔性化(huà)。比如說車型的(de)變化(huà)，不僅僅是各組件的(de)變化(huà)（包括主要元器件的(de)巨變），還(hái)有整個(gè)工藝路線的(de)變化(huà)，各個(gè)組裝站點構成一個(gè)單元，需要組裝的(de)汽車通(tōng)過預先設置好的(de)路線，完成整個(gè)組裝過程。此外，柔性生産線因爲避開了(le)幾乎所有的(de)障礙物(wù)，所以對(duì)于安裝工具的(de)配置就靈活得(de)多(duō)，這(zhè)是傳統生産線所無法比拟的(de)。

        需要說明(míng)的(de)是，自動化(huà)立體庫作爲高(gāo)效的(de)存儲系統還(hái)是十分(fēn)必要的(de)，但連接立體庫的(de)輸送機系統在很多(duō)環節已經被AGV取代。在以汽車爲代表的(de)制造業，柔性生産線已經成爲标準配置。

        AGV系統很好的(de)诠釋了(le)現代物(wù)流對(duì)于柔性化(huà)的(de)需求，如快(kuài)速部署、可(kě)擴充性和(hé)可(kě)遷移性等，AGV的(de)靈活性是其它産品所無法取代的(de)。在流通(tōng)領域，作爲AGV技術的(de)代表産品——Kiva系統，給人(rén)一種返璞歸真的(de)驚喜，這(zhè)或許是一開始沒有想到的(de)。

        Kiva的(de)應用(yòng)與其說是一次大(dà)膽的(de)嘗試，不如說是一次思想的(de)革命。人(rén)們最早并不認同采用(yòng)AGV去搬運一個(gè)箱子，因爲那樣實在太慢(màn)了(le)。然而，當人(rén)們突破這(zhè)一固有的(de)想法時(shí)，突然看到的(de)是一片新的(de)天地。不僅是Kiva系統，還(hái)有更多(duō)的(de)處理(lǐ)箱子的(de)系統，如多(duō)層穿梭車、四向穿梭車、旋轉貨架等，在解決物(wù)流中的(de)貨到人(rén)快(kuài)速揀選問題時(shí)，讓人(rén)們得(de)到了(le)非常意外的(de)驚喜。

        零售業是最先引入Kiva系統的(de)行業，早在2008年前後，亞馬遜公司就已經開始部署Kiva系統，Kiva這(zhè)一名稱實際上是一個(gè)研制AGV系統的(de)公司。據說，Kiva在亞馬遜遍布全球的(de)物(wù)流中心中已經布置了(le)上百萬台。Kiva在中國的(de)發展也(yě)是一個(gè)令人(rén)驚奇的(de)現象，因爲從2015年前後開始，各種以Kiva爲主要産品的(de)新興物(wù)流技術企業紛紛誕生，并在短短幾年間風靡全國。應該說，電子商務的(de)蓬勃發展給了(le)Kiva一個(gè)千載難逢的(de)機會。現在，圍繞著(zhe)Kiva進行研發的(de)公司可(kě)能已經有上百家，應該說他(tā)們對(duì)整個(gè)物(wù)流行業發展的(de)推動作用(yòng)是巨大(dà)的(de)。

        雖然說，柔性化(huà)系統并非一個(gè)新的(de)名詞。早在20年前甚至更早的(de)年代，行業就已經意識到柔性化(huà)的(de)重要性，柔性化(huà)設計也(yě)一直是物(wù)流設計的(de)重要内容。有些技術，隻是當時(shí)苦于柔性化(huà)的(de)代價太高(gāo)而影(yǐng)響了(le)技術的(de)發展。雖然現在關于柔性的(de)理(lǐ)解還(hái)處于發展階段，但我們幾乎可(kě)以肯定，柔性化(huà)是物(wù)流系統未來(lái)發展的(de)主要方向之一。

        三、柔性化(huà)物(wù)流系統的(de)優勢和(hé)劣勢

        首先，物(wù)流系統柔性化(huà)的(de)優勢非常多(duō)。

        人(rén)們往往從成本和(hé)效率去衡量一個(gè)物(wù)流系統的(de)優劣。構成成本的(de)因素很多(duō)，比如土建和(hé)設備成本的(de)攤銷，人(rén)工成本可(kě)能是所有成本中上升最快(kuài)也(yě)最受人(rén)關注的(de)部分(fēn)，至于服務質量和(hé)服務水(shuǐ)平對(duì)于成本的(de)影(yǐng)響，對(duì)很多(duō)企業來(lái)說，并不将其歸類到成本之中。其實，越高(gāo)的(de)服務質量肯定意味著(zhe)越高(gāo)的(de)成本，此外，如果考慮到質量和(hé)服務引起的(de)退貨成本，則這(zhè)一成本所占的(de)比重，往往會超出想象，如果進而考慮到企業發展的(de)機會成本，則完全超出了(le)成本的(de)範疇，成爲另一個(gè)更加嚴肅的(de)話(huà)題。而對(duì)效率的(de)理(lǐ)解，可(kě)能更多(duō)的(de)人(rén)會放在具體的(de)業務上，如系統的(de)作業效率等，從而忽略了(le)時(shí)間成本和(hé)機會成本。所謂的(de)時(shí)間成本和(hé)機會成本所涉及的(de)方面也(yě)有很多(duō)，如物(wù)流中心建設的(de)周期就與此話(huà)題密切相關。電商的(de)發展周期都非常短，并且有越來(lái)越短的(de)趨勢。機會一旦失去，就不會再來(lái)。

        物(wù)流系統的(de)柔性化(huà)技術，對(duì)于成本和(hé)效率的(de)影(yǐng)響是其主要優勢之一。以下(xià)試舉幾例說明(míng)。

        1.Kiva系統的(de)快(kuài)速部署和(hé)可(kě)擴充性對(duì)于機會成本的(de)影(yǐng)響是重大(dà)的(de)。以電商爲例，電商往往具有較大(dà)的(de)随機性和(hé)不可(kě)預測性等特點，當機會來(lái)臨時(shí)，由于物(wù)流的(de)影(yǐng)響而使機會錯失。這(zhè)種情況是非常多(duō)的(de)。有些企業爲了(le)應對(duì)這(zhè)種突然的(de)市場(chǎng)需求，利用(yòng)人(rén)海戰術予以解決，不僅成本巨大(dà)，效率低下(xià)，得(de)不償失，而且服務質量得(de)不到保障，更加傷害了(le)客戶的(de)體驗，是一種“飲鸠止渴”的(de)做(zuò)法。Kiva系統可(kě)以分(fēn)爲硬件和(hé)軟件兩部分(fēn)：硬件部分(fēn)主要是小車和(hé)貨架，由于高(gāo)度标準化(huà)和(hé)單元化(huà)，幾乎沒有現場(chǎng)安裝，最多(duō)隻是揀選站、地面等非常有限的(de)安裝工作，這(zhè)樣極大(dà)的(de)減少了(le)設備安裝時(shí)間；軟件部分(fēn)包括調度與管理(lǐ)軟件，這(zhè)是完全可(kě)以在模拟環境下(xià)進行測試的(de)系統，因此，現場(chǎng)的(de)調試工作也(yě)可(kě)以大(dà)大(dà)減少。這(zhè)正是系統快(kuài)速部署和(hé)可(kě)擴充的(de)基本特性。

        2.Kiva系統的(de)可(kě)遷移性則在産品共享方面發揮出了(le)極大(dà)的(de)優勢。無論立體庫、輸送機系統，還(hái)是分(fēn)揀機等設備，其最大(dà)的(de)問題是搬遷困難：不僅成本很高(gāo)，而且很費時(shí)間。Kiva系統的(de)優勢在于：不僅搬遷成本低，硬件和(hé)軟件均可(kě)以快(kuài)速實現搬遷，而且搬遷的(de)時(shí)間非常短。這(zhè)是立體庫等系統所無法比拟的(de)。從Kiva系統的(de)可(kě)遷移性和(hé)可(kě)擴充性可(kě)以看出，這(zhè)些設備在未來(lái)可(kě)以形成批量生産優勢，産品的(de)成本和(hé)安裝調試成本将大(dà)幅度下(xià)降，系統維護成本也(yě)是如此。另一方面，随著(zhe)市場(chǎng)需求的(de)進一步擴大(dà)，未來(lái)形成成熟的(de)租賃市場(chǎng)是完全可(kě)行的(de)。無論貨架單元，還(hái)是小車系統，均可(kě)以控制在少數的(de)幾個(gè)規格範圍之内，從而實現标準化(huà)生産，進而大(dà)幅度降低成本。這(zhè)正是工業化(huà)時(shí)代的(de)基本特征。

        3.柔性化(huà)系統在突出“簡約”這(zhè)一特點時(shí)，可(kě)以做(zuò)到極緻。柔性的(de)意義，在于簡約。即可(kě)以在設備層面做(zuò)到按需配置。我們知道，很多(duō)實際運行的(de)物(wù)流系統，其業務都呈現一定的(de)波動性和(hé)增長(cháng)性（當然也(yě)有個(gè)别呈現出衰落态勢），而柔性系統的(de)極緻情形就是根據這(zhè)一變化(huà)的(de)需求配置系統。從需求方面來(lái)說，可(kě)以大(dà)大(dà)減少由于設備投資所帶來(lái)的(de)成本；從供方來(lái)說，可(kě)以提升設備的(de)使用(yòng)率，從而實現效益的(de)增加。

        其次，柔性化(huà)本身沒有明(míng)顯的(de)劣勢，隻是在各個(gè)應用(yòng)階段，由于應用(yòng)水(shuǐ)平和(hé)相關技術的(de)局限，會表現出一些比較劣勢而已。

        如AGV與輸送系統的(de)比較，會存在性價比問題。在不影(yǐng)響使用(yòng)的(de)前提下(xià)，AGV會導緻投資增加，這(zhè)是其劣勢所在。在大(dà)部分(fēn)情況下(xià)，柔性化(huà)設計會有更大(dà)的(de)投入，這(zhè)是完全可(kě)能的(de)。但另一方面，在突出實用(yòng)性方面，柔性化(huà)又往往顯得(de)更加“節約”。

        柔性化(huà)的(de)表現往往是多(duō)層次和(hé)多(duō)方面的(de)。以AGV系統爲例，就AGV的(de)導航技術而言，有磁條導航、二維碼導航、慣性導航、激光(guāng)導航、SLAM自然導航等，每種導航技術的(de)柔性化(huà)表現方式和(hé)程度是不一樣的(de)，不能簡單地一概而論。在實際設計過程中，不要爲柔性而柔性。有些沒有必要表現爲柔性的(de)地方，采用(yòng)相對(duì)剛性的(de)設計也(yě)是必要的(de)。

        四、建設柔性化(huà)物(wù)流系統需要考慮的(de)問題

        物(wù)流系統的(de)柔性可(kě)以分(fēn)爲需求的(de)柔性和(hé)系統自身的(de)柔性兩個(gè)方面。前者是指對(duì)業務變化(huà)的(de)适應性，後者主要是在業務确定的(de)情形下(xià)，系統根據現場(chǎng)情況做(zuò)出實時(shí)調整的(de)能力，如路徑優化(huà)、交通(tōng)避讓等，在實際應用(yòng)中要加以區(qū)分(fēn)。

        企業在建設柔性化(huà)物(wù)流系統時(shí)，要對(duì)自身的(de)需求有比較清楚的(de)認識。

        有些系統的(de)需求是不清晰的(de)，或者是不準确的(de)。如電子商務，不僅發展速度不可(kě)預測，或預測很不準确，而且完全有可(kě)能連業務形式都發生重大(dà)變化(huà)。這(zhè)時(shí)，充分(fēn)考慮系統的(de)柔性會有比較好的(de)效果。在建設模式上，如采用(yòng)總體規劃分(fēn)期實施的(de)策略，就是一種典型的(de)策略。在技術和(hé)設備選型上，考慮可(kě)移動技術（典型的(de)如AGV技術），使系統具有更大(dà)的(de)彈性。在設計指标方面，留出一些餘量是必要的(de)。一要考慮短期和(hé)長(cháng)期的(de)需求，二要考慮長(cháng)期需求中的(de)不确定性。

        認真推敲系統需求是必要的(de)，一方面要避免盲目的(de)提出設計指标，另一方面，也(yě)要克服過分(fēn)擔憂的(de)心裏。

        有些系統在可(kě)期待的(de)未來(lái)，需求是相對(duì)确定的(de)。如規劃一個(gè)工廠的(de)物(wù)流系統。這(zhè)時(shí)，過多(duō)考慮需求的(de)變化(huà)将付出不必要的(de)代價，如空間利用(yòng)率、産能限制等。同樣是工廠物(wù)流，我們看到，AGV最早是在車間中使用(yòng)的(de)，盡管當時(shí)的(de)設備價格非常昂貴，但仍然值得(de)采用(yòng)。因爲車間沒有更多(duō)的(de)空間去布置輸送設備。

        柔性與剛性是相對(duì)的(de)。在實際設計中，并沒有什(shén)麽硬性的(de)指标規定哪些地方采用(yòng)剛性設計，哪些地方采用(yòng)柔性設計。以AS/RS爲例，盡管AS/RS系統非常剛性，但在充分(fēn)利用(yòng)空間方面确有其獨到之處，有時(shí)甚至不可(kě)取代。有時(shí)，我們看到亞馬遜倉庫中成千上萬的(de)Kiva小車很是震撼，但Kiva也(yě)并非是一種普遍适應的(de)技術，它的(de)優點與缺點都非常明(míng)顯。在一項具體設計中，要因地制宜采取恰當的(de)策略。

        五、未來(lái)的(de)發展趨勢

        可(kě)以肯定的(de)是：未來(lái)的(de)物(wù)流是一個(gè)柔性化(huà)的(de)世界，會朝著(zhe)柔性的(de)方向快(kuài)速發展。

        在生産領域：大(dà)規模定制化(huà)生産是催生柔性化(huà)生産系統的(de)主因之一，因爲傳統的(de)生産模式剛性太強，不容易适應定制化(huà)的(de)變化(huà)需求。将生産線化(huà)整爲零，簡化(huà)爲一個(gè)個(gè)生産單元，以取代剛性的(de)生産線，通(tōng)過AGV将各單元聯系到一起。柔性化(huà)生産是通(tōng)過單元化(huà)和(hé)标準化(huà)實現的(de)。汽車生産線即是一個(gè)典型例子。從外部需求來(lái)看，車的(de)型号、顔色、功率、性能、外形等，不斷發生變化(huà)，市場(chǎng)的(de)需求呈現多(duō)樣化(huà)的(de)特征，這(zhè)就要求生産線具有快(kuài)速調整的(de)能力，以适應外部不斷變化(huà)的(de)需求，物(wù)流也(yě)是如此；從内部需求來(lái)看，CELLs生産線必将逐步取代傳統的(de)流水(shuǐ)生産線。這(zhè)是從多(duō)個(gè)維度決定的(de)，不僅僅是爲了(le)滿足快(kuài)速變化(huà)的(de)定制化(huà)生産的(de)需要。更重要的(de)是，随著(zhe)物(wù)流技術的(de)發展，尤其是成本的(de)降低，柔性化(huà)生産線顯示出了(le)巨大(dà)的(de)優勢。

        在流通(tōng)領域：柔性化(huà)體現在多(duō)個(gè)方面。其中最關鍵的(de)方面在于更靈活的(de)配置、更快(kuài)捷的(de)部署，以适合快(kuài)速變化(huà)的(de)市場(chǎng)需求。以電商爲例，從業務需求看，訂單的(de)變化(huà)往往出乎人(rén)的(de)預料，尤其是“雙11”購(gòu)物(wù)節的(de)需求量呈爆發性增長(cháng)，這(zhè)一方面需要設備和(hé)系統具有一定的(de)适應能力，更重要的(de)是，面對(duì)高(gāo)速增長(cháng)的(de)需求，系統能否及時(shí)跟上？因此，需要與業務需求相匹配的(de)系統能力的(de)快(kuài)速增減能滿足要求，同時(shí)要兼顧成本控制。

        當然，我們也(yě)看到，柔性隻是一種追求的(de)目标，其實現路徑要與當前的(de)技術水(shuǐ)平相結合，而不能離開實際需求盲目推進柔性化(huà)。此外，柔性系統也(yě)有其适應性問題，就如同其它領域一樣，未來(lái)的(de)世界，應該是多(duō)種技術的(de)共存，它們各自找到最佳的(de)應用(yòng)場(chǎng)景，從而發揮出最大(dà)的(de)作用(yòng)。

        人(rén)們常說，未來(lái)是“軟”的(de)。其實，這(zhè)種“軟”就是柔性的(de)一種表現形式。