編者按：Cemat Asia 2019開(kāi)展在即，《物流技術(shù)與應用》為此做了物流系統柔性化的專(zhuān)題以祝賀展會(huì )的召開(kāi)。伍強科技董事長(cháng)尹軍琪應邀為專(zhuān)題撰寫(xiě)綜論，現予以轉發(fā)。

        專(zhuān)題目錄

        （主持人/本刊記者 任芳）

        柔性物流系統新特征與新發(fā)展

        柔性生產(chǎn)系統與生產(chǎn)物流系統規劃建設

        新松：柔性物流系統助力智能制造升級

        昆船：物流系統設計應剛柔并濟

        蘭劍：立足需求 依靠技術(shù)創(chuàng )新打造柔性物流系統

        德馬泰克：軟硬件結合構建柔性物流系統

        柔性拆零揀選系統的構建

        2014年10月，《物流技術(shù)與應用》曾組織一期專(zhuān)題，討論物流系統柔性化問(wèn)題。該期專(zhuān)題可以說(shuō)是切中時(shí)代的脈搏，恰逢其時(shí)。因為從2014年開(kāi)始，我國物流技術(shù)掀起了一波蓬勃發(fā)展的浪潮。除了各路資本大舉介入物流技術(shù)與裝備領(lǐng)域外，柔性化設計與技術(shù)成為這一波浪潮發(fā)展的主題。其主要表現是：涌現出一大批以研發(fā)和提供AGV系統（包括Kiva系統）的企業(yè)，并且在電商等多個(gè)行業(yè)出現了一股建設柔性化物流系統的熱潮。

        5年后的今天，我們重溫過(guò)去對于物流系統柔性化的討論，應該有著(zhù)很多不同的想法和體會(huì )。事實(shí)上，隨著(zhù)物流技術(shù)的變化和發(fā)展，柔性化理念已經(jīng)深入人心，甚至已經(jīng)成為未來(lái)物流技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。有兩點(diǎn)是需要特別引起注意的，即：1.個(gè)性化與定制化的多變特征，需要柔性化的生產(chǎn)系統與柔性化的物流系統作為支撐；2.以電商為特點(diǎn)的物流中心，由于其業(yè)務(wù)的巨大不確定性，一方面需要快速部署以滿(mǎn)足市場(chǎng)不斷變化的需求，另一方面，在共享理念下，從成本角度考慮，要求系統具備通用性、可復制性、可遷移性、可擴充性等基本特征。

        正是基于以上背景，本文將換一個(gè)角度，重新審視物流系統柔性化及其重要性。

        文｜北京伍強科技有限公司董事長(cháng)

        尹軍琪

        一、柔性化物流系統的新特征

        柔性就其本意來(lái)說(shuō)，是與剛性相對應的。柔性代表可變，剛性代表不可變，物流系統如此，其它很多系統如制造業(yè)系統也是如此。但是，物流系統的柔性化表現，不完全在于一個(gè)物流中心或一項物流裝備對于不同業(yè)務(wù)的廣泛適應性，或者說(shuō)，它不追求一個(gè)物流中心對變化莫測的業(yè)務(wù)的廣泛適應性或通用性，因為這在很多情況下是很難做到的。如一個(gè)常溫庫要改造成為一座冷庫，其代價(jià)是非常昂貴的，反過(guò)來(lái)也是如此。當然，我們可以通過(guò)標準化、模塊化產(chǎn)品使其具備更為廣泛的適應性。

        物流系統柔性化追求的目標往往在于以下幾個(gè)方面：

        1.對于業(yè)務(wù)量（如訂單）隨著(zhù)季節變化，或節日到來(lái)的激變的適應性；或：

        2.對于系統在搬遷、升級過(guò)程中，設備與系統的可遷移性和可增減性；或：

        3.系統對于環(huán)境變化的適應性，如對于柔性制造生產(chǎn)線(xiàn)的支持等。

        從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，我們以前討論的單元化、標準化與模塊化等技術(shù)，則僅僅是從系統和設備本身的適應性去詮釋柔性化的具體內容和內在需求，而非從業(yè)務(wù)層面去審視系統對于柔性化的需求，尤其是系統的可遷移性，可快速擴充性，以及對環(huán)境變化的廣泛的適應性等?，F在看來(lái)，這些需求有時(shí)更為迫切。

        FMS（柔性制造系統）解決的是個(gè)性化和定制化時(shí)代生產(chǎn)系統如何提升效率的問(wèn)題，在此前提下，柔性生產(chǎn)線(xiàn)由于其強大的即時(shí)響應能力基本解決了這一問(wèn)題。顯然，就如同沒(méi)有流水線(xiàn)生產(chǎn)，不能解決大規模生產(chǎn)的效率一樣，物流系統雖然也完全可以采用人工搬運完成物流過(guò)程（原始的柔性化），但對于海量的電商訂單，以及工業(yè)4.0下的物流需求等來(lái)說(shuō)，傳統的作業(yè)方式已經(jīng)不能適應未來(lái)的需求。電商的特點(diǎn)在于其忙閑不均非常嚴重，此外，搬遷和快速部署系統也是適應業(yè)務(wù)變化莫測的基本需求，而柔性生產(chǎn)線(xiàn)與其說(shuō)是生產(chǎn)線(xiàn)，還不如說(shuō)是一套高度柔性化的物流系統。我們以前所說(shuō)的定制化生產(chǎn)，只不過(guò)是柔性化制造系統的初級階段，未來(lái)的柔性化生產(chǎn)、物流系統，不僅僅要滿(mǎn)足定制化的需求，更要滿(mǎn)足當產(chǎn)品形式頻繁發(fā)生巨變的情況下的適應性問(wèn)題。這是需要從系統——首先是信息系統、供應鏈系統，然后是設計系統、生產(chǎn)與制造系統，最終是物流系統——高度柔性化才能做到的。

        電商的幾個(gè)變化特征：一是產(chǎn)品的多樣性；二是業(yè)務(wù)的不均衡性；三是增長(cháng)的不確定性；四是地點(diǎn)的不確定性。這些特性對于物流系統提出了新的要求，而柔性化可以使這一要求得以滿(mǎn)足。

        令人欣喜的是：5-6年前，Kiva系統還只是亞馬遜在其物流中心應用的一個(gè)新技術(shù)——雖然發(fā)源于傳統的AGV技術(shù)，但對于料箱的搬運，Kiva開(kāi)了應用的先河。而今天，在中國不僅有了數量驚人的公司在研究和應用Kiva系統，而且Kiva技術(shù)的發(fā)展也取得了突飛猛進(jìn)的成就，這是我們看到的物流系統柔性化發(fā)展的新特征。

        二、柔性化物流系統的發(fā)展狀況

        對制造業(yè)物流來(lái)說(shuō)，柔性制造對物流的需求與過(guò)去已經(jīng)大為不同。以汽車(chē)制造為例，組裝車(chē)間的組裝線(xiàn)已經(jīng)完全拆除，代之以AGV為載體的移動(dòng)式生產(chǎn)線(xiàn)。這種移動(dòng)式生產(chǎn)線(xiàn)的最大好處是柔性化。比如說(shuō)車(chē)型的變化，不僅僅是各組件的變化（包括主要元器件的巨變），還有整個(gè)工藝路線(xiàn)的變化，各個(gè)組裝站點(diǎn)構成一個(gè)單元，需要組裝的汽車(chē)通過(guò)預先設置好的路線(xiàn)，完成整個(gè)組裝過(guò)程。此外，柔性生產(chǎn)線(xiàn)因為避開(kāi)了幾乎所有的障礙物，所以對于安裝工具的配置就靈活得多，這是傳統生產(chǎn)線(xiàn)所無(wú)法比擬的。

        需要說(shuō)明的是，自動(dòng)化立體庫作為高效的存儲系統還是十分必要的，但連接立體庫的輸送機系統在很多環(huán)節已經(jīng)被AGV取代。在以汽車(chē)為代表的制造業(yè)，柔性生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)成為標準配置。

        AGV系統很好的詮釋了現代物流對于柔性化的需求，如快速部署、可擴充性和可遷移性等，AGV的靈活性是其它產(chǎn)品所無(wú)法取代的。在流通領(lǐng)域，作為AGV技術(shù)的代表產(chǎn)品——Kiva系統，給人一種返璞歸真的驚喜，這或許是一開(kāi)始沒(méi)有想到的。

        Kiva的應用與其說(shuō)是一次大膽的嘗試，不如說(shuō)是一次思想的革命。人們最早并不認同采用AGV去搬運一個(gè)箱子，因為那樣實(shí)在太慢了。然而，當人們突破這一固有的想法時(shí)，突然看到的是一片新的天地。不僅是Kiva系統，還有更多的處理箱子的系統，如多層穿梭車(chē)、四向穿梭車(chē)、旋轉貨架等，在解決物流中的貨到人快速揀選問(wèn)題時(shí)，讓人們得到了非常意外的驚喜。

        零售業(yè)是最先引入Kiva系統的行業(yè)，早在2008年前后，亞馬遜公司就已經(jīng)開(kāi)始部署Kiva系統，Kiva這一名稱(chēng)實(shí)際上是一個(gè)研制AGV系統的公司。據說(shuō)，Kiva在亞馬遜遍布全球的物流中心中已經(jīng)布置了上百萬(wàn)臺。Kiva在中國的發(fā)展也是一個(gè)令人驚奇的現象，因為從2015年前后開(kāi)始，各種以Kiva為主要產(chǎn)品的新興物流技術(shù)企業(yè)紛紛誕生，并在短短幾年間風(fēng)靡全國。應該說(shuō)，電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展給了Kiva一個(gè)千載難逢的機會(huì )?，F在，圍繞著(zhù)Kiva進(jìn)行研發(fā)的公司可能已經(jīng)有上百家，應該說(shuō)他們對整個(gè)物流行業(yè)發(fā)展的推動(dòng)作用是巨大的。

        雖然說(shuō)，柔性化系統并非一個(gè)新的名詞。早在20年前甚至更早的年代，行業(yè)就已經(jīng)意識到柔性化的重要性，柔性化設計也一直是物流設計的重要內容。有些技術(shù)，只是當時(shí)苦于柔性化的代價(jià)太高而影響了技術(shù)的發(fā)展。雖然現在關(guān)于柔性的理解還處于發(fā)展階段，但我們幾乎可以肯定，柔性化是物流系統未來(lái)發(fā)展的主要方向之一。

        三、柔性化物流系統的優(yōu)勢和劣勢

        首先，物流系統柔性化的優(yōu)勢非常多。

        人們往往從成本和效率去衡量一個(gè)物流系統的優(yōu)劣。構成成本的因素很多，比如土建和設備成本的攤銷(xiāo)，人工成本可能是所有成本中上升最快也最受人關(guān)注的部分，至于服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平對于成本的影響，對很多企業(yè)來(lái)說(shuō)，并不將其歸類(lèi)到成本之中。其實(shí)，越高的服務(wù)質(zhì)量肯定意味著(zhù)越高的成本，此外，如果考慮到質(zhì)量和服務(wù)引起的退貨成本，則這一成本所占的比重，往往會(huì )超出想象，如果進(jìn)而考慮到企業(yè)發(fā)展的機會(huì )成本，則完全超出了成本的范疇，成為另一個(gè)更加嚴肅的話(huà)題。而對效率的理解，可能更多的人會(huì )放在具體的業(yè)務(wù)上，如系統的作業(yè)效率等，從而忽略了時(shí)間成本和機會(huì )成本。所謂的時(shí)間成本和機會(huì )成本所涉及的方面也有很多，如物流中心建設的周期就與此話(huà)題密切相關(guān)。電商的發(fā)展周期都非常短，并且有越來(lái)越短的趨勢。機會(huì )一旦失去，就不會(huì )再來(lái)。

        物流系統的柔性化技術(shù)，對于成本和效率的影響是其主要優(yōu)勢之一。以下試舉幾例說(shuō)明。

        1.Kiva系統的快速部署和可擴充性對于機會(huì )成本的影響是重大的。以電商為例，電商往往具有較大的隨機性和不可預測性等特點(diǎn)，當機會(huì )來(lái)臨時(shí)，由于物流的影響而使機會(huì )錯失。這種情況是非常多的。有些企業(yè)為了應對這種突然的市場(chǎng)需求，利用人海戰術(shù)予以解決，不僅成本巨大，效率低下，得不償失，而且服務(wù)質(zhì)量得不到保障，更加傷害了客戶(hù)的體驗，是一種“飲鳩止渴”的做法。Kiva系統可以分為硬件和軟件兩部分：硬件部分主要是小車(chē)和貨架，由于高度標準化和單元化，幾乎沒(méi)有現場(chǎng)安裝，最多只是揀選站、地面等非常有限的安裝工作，這樣極大的減少了設備安裝時(shí)間；軟件部分包括調度與管理軟件，這是完全可以在模擬環(huán)境下進(jìn)行測試的系統，因此，現場(chǎng)的調試工作也可以大大減少。這正是系統快速部署和可擴充的基本特性。

        2.Kiva系統的可遷移性則在產(chǎn)品共享方面發(fā)揮出了極大的優(yōu)勢。無(wú)論立體庫、輸送機系統，還是分揀機等設備，其最大的問(wèn)題是搬遷困難：不僅成本很高，而且很費時(shí)間。Kiva系統的優(yōu)勢在于：不僅搬遷成本低，硬件和軟件均可以快速實(shí)現搬遷，而且搬遷的時(shí)間非常短。這是立體庫等系統所無(wú)法比擬的。從Kiva系統的可遷移性和可擴充性可以看出，這些設備在未來(lái)可以形成批量生產(chǎn)優(yōu)勢，產(chǎn)品的成本和安裝調試成本將大幅度下降，系統維護成本也是如此。另一方面，隨著(zhù)市場(chǎng)需求的進(jìn)一步擴大，未來(lái)形成成熟的租賃市場(chǎng)是完全可行的。無(wú)論貨架單元，還是小車(chē)系統，均可以控制在少數的幾個(gè)規格范圍之內，從而實(shí)現標準化生產(chǎn)，進(jìn)而大幅度降低成本。這正是工業(yè)化時(shí)代的基本特征。

        3.柔性化系統在突出“簡(jiǎn)約”這一特點(diǎn)時(shí)，可以做到極致。柔性的意義，在于簡(jiǎn)約。即可以在設備層面做到按需配置。我們知道，很多實(shí)際運行的物流系統，其業(yè)務(wù)都呈現一定的波動(dòng)性和增長(cháng)性（當然也有個(gè)別呈現出衰落態(tài)勢），而柔性系統的極致情形就是根據這一變化的需求配置系統。從需求方面來(lái)說(shuō)，可以大大減少由于設備投資所帶來(lái)的成本；從供方來(lái)說(shuō)，可以提升設備的使用率，從而實(shí)現效益的增加。

        其次，柔性化本身沒(méi)有明顯的劣勢，只是在各個(gè)應用階段，由于應用水平和相關(guān)技術(shù)的局限，會(huì )表現出一些比較劣勢而已。

        如AGV與輸送系統的比較，會(huì )存在性?xún)r(jià)比問(wèn)題。在不影響使用的前提下，AGV會(huì )導致投資增加，這是其劣勢所在。在大部分情況下，柔性化設計會(huì )有更大的投入，這是完全可能的。但另一方面，在突出實(shí)用性方面，柔性化又往往顯得更加“節約”。

        柔性化的表現往往是多層次和多方面的。以AGV系統為例，就AGV的導航技術(shù)而言，有磁條導航、二維碼導航、慣性導航、激光導航、SLAM自然導航等，每種導航技術(shù)的柔性化表現方式和程度是不一樣的，不能簡(jiǎn)單地一概而論。在實(shí)際設計過(guò)程中，不要為柔性而柔性。有些沒(méi)有必要表現為柔性的地方，采用相對剛性的設計也是必要的。

        四、建設柔性化物流系統需要考慮的問(wèn)題

        物流系統的柔性可以分為需求的柔性和系統自身的柔性?xún)蓚€(gè)方面。前者是指對業(yè)務(wù)變化的適應性，后者主要是在業(yè)務(wù)確定的情形下，系統根據現場(chǎng)情況做出實(shí)時(shí)調整的能力，如路徑優(yōu)化、交通避讓等，在實(shí)際應用中要加以區分。

        企業(yè)在建設柔性化物流系統時(shí)，要對自身的需求有比較清楚的認識。

        有些系統的需求是不清晰的，或者是不準確的。如電子商務(wù)，不僅發(fā)展速度不可預測，或預測很不準確，而且完全有可能連業(yè)務(wù)形式都發(fā)生重大變化。這時(shí)，充分考慮系統的柔性會(huì )有比較好的效果。在建設模式上，如采用總體規劃分期實(shí)施的策略，就是一種典型的策略。在技術(shù)和設備選型上，考慮可移動(dòng)技術(shù)（典型的如AGV技術(shù)），使系統具有更大的彈性。在設計指標方面，留出一些余量是必要的。一要考慮短期和長(cháng)期的需求，二要考慮長(cháng)期需求中的不確定性。

        認真推敲系統需求是必要的，一方面要避免盲目的提出設計指標，另一方面，也要克服過(guò)分擔憂(yōu)的心里。

        有些系統在可期待的未來(lái)，需求是相對確定的。如規劃一個(gè)工廠(chǎng)的物流系統。這時(shí)，過(guò)多考慮需求的變化將付出不必要的代價(jià)，如空間利用率、產(chǎn)能限制等。同樣是工廠(chǎng)物流，我們看到，AGV最早是在車(chē)間中使用的，盡管當時(shí)的設備價(jià)格非常昂貴，但仍然值得采用。因為車(chē)間沒(méi)有更多的空間去布置輸送設備。

        柔性與剛性是相對的。在實(shí)際設計中，并沒(méi)有什么硬性的指標規定哪些地方采用剛性設計，哪些地方采用柔性設計。以AS/RS為例，盡管AS/RS系統非常剛性，但在充分利用空間方面確有其獨到之處，有時(shí)甚至不可取代。有時(shí)，我們看到亞馬遜倉庫中成千上萬(wàn)的Kiva小車(chē)很是震撼，但Kiva也并非是一種普遍適應的技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)都非常明顯。在一項具體設計中，要因地制宜采取恰當的策略。

        五、未來(lái)的發(fā)展趨勢

        可以肯定的是：未來(lái)的物流是一個(gè)柔性化的世界，會(huì )朝著(zhù)柔性的方向快速發(fā)展。

        在生產(chǎn)領(lǐng)域：大規模定制化生產(chǎn)是催生柔性化生產(chǎn)系統的主因之一，因為傳統的生產(chǎn)模式剛性太強，不容易適應定制化的變化需求。將生產(chǎn)線(xiàn)化整為零，簡(jiǎn)化為一個(gè)個(gè)生產(chǎn)單元，以取代剛性的生產(chǎn)線(xiàn)，通過(guò)AGV將各單元聯(lián)系到一起。柔性化生產(chǎn)是通過(guò)單元化和標準化實(shí)現的。汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)即是一個(gè)典型例子。從外部需求來(lái)看，車(chē)的型號、顏色、功率、性能、外形等，不斷發(fā)生變化，市場(chǎng)的需求呈現多樣化的特征，這就要求生產(chǎn)線(xiàn)具有快速調整的能力，以適應外部不斷變化的需求，物流也是如此；從內部需求來(lái)看，CELLs生產(chǎn)線(xiàn)必將逐步取代傳統的流水生產(chǎn)線(xiàn)。這是從多個(gè)維度決定的，不僅僅是為了滿(mǎn)足快速變化的定制化生產(chǎn)的需要。更重要的是，隨著(zhù)物流技術(shù)的發(fā)展，尤其是成本的降低，柔性化生產(chǎn)線(xiàn)顯示出了巨大的優(yōu)勢。

        在流通領(lǐng)域：柔性化體現在多個(gè)方面。其中最關(guān)鍵的方面在于更靈活的配置、更快捷的部署，以適合快速變化的市場(chǎng)需求。以電商為例，從業(yè)務(wù)需求看，訂單的變化往往出乎人的預料，尤其是“雙11”購物節的需求量呈爆發(fā)性增長(cháng)，這一方面需要設備和系統具有一定的適應能力，更重要的是，面對高速增長(cháng)的需求，系統能否及時(shí)跟上？因此，需要與業(yè)務(wù)需求相匹配的系統能力的快速增減能滿(mǎn)足要求，同時(shí)要兼顧成本控制。

        當然，我們也看到，柔性只是一種追求的目標，其實(shí)現路徑要與當前的技術(shù)水平相結合，而不能離開(kāi)實(shí)際需求盲目推進(jìn)柔性化。此外，柔性系統也有其適應性問(wèn)題，就如同其它領(lǐng)域一樣，未來(lái)的世界，應該是多種技術(shù)的共存，它們各自找到最佳的應用場(chǎng)景，從而發(fā)揮出最大的作用。

        人們常說(shuō)，未來(lái)是“軟”的。其實(shí)，這種“軟”就是柔性的一種表現形式。