眾所周知，最近幾年不管從政府，從學界，從工業界還是從商界等等，大家都在談論數智轉型、工業4.0、智能制造、工業互聯網、人工智能等話題。我國也層明確指出制造業是一個國家強大的根本，所以早在2015年5月，國務院就印發了《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰略。

目前，工業4.0已然進入了中德合作新時代，中德雙方簽署的《中德合作行動綱要》中，有關工業4.0合作的內容共有4條，第一條就明確提出工業生產的數字化就是“工業4.0”對于未來中德經濟發展具有重大意義。雙方認為，兩國政府應為企業參與該進程提供政策支持。

工業4.0下的智能倉儲物流的大背景

工業4.0是由擅長工業技術的德國首先提出來的：

所謂工業4.0（Industry4.0），是基于工業發展的不同階段作出的劃分。按照目前的共識，工業1.0是蒸汽機時代，工業2.0是電氣化時代，工業3.0是信息化時代，工業4.0則是利用信息化技術促進產業變革的時代，也就是智能化時代。

工業4.0的概念非常宏大，是個國家層面的戰略：

“工業4.0”概念包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。

“工業4.0”項目主要分為三大主題：

一是“智能工廠”，重點研究智能化生產系統及過程，以及網絡化分布式生產設施的實現；

二是“智能生產”，主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及3D技術在工業生產過程中的應用等。該計劃將特別注重吸引中小企業參與，力圖使中小企業成為新一代智能化生產技術的使用者和受益者，同時也成為先進工業生產技術的創造者和供應者；

三是“智能物流”，主要通過互聯網、物聯網、物流網，整合物流資源，充分發揮現有物流資源供應方的效率，而需求方，則能夠快速獲得服務匹配，得到物流支持。

可以看到工業4.0項目中有一大主題就是關于智能物流的，由此我們也可以窺見物流的過程在制造業的整個過程中是非常重要的，好的物流舉措可以有效的節省整體環節升本，同時可以使生產各個環節的效率得到有效的提升。而在工業4.0的背景下，對廠內物流系統提出更高的要求，通過CPS（網絡空間虛擬系統—信息物理系統）的充分應用，使生產系統中的物流過程真正的實現智能化。

而這場工業4.0的發起者德國自己就在積極的研究關于智能化的倉儲物流技術，并取得了一些進展，后邊幾期專欄我們會深入介紹細節。

工業4.0下的智能物流的目標：

工業4.0驅動新一輪工業革命，核心特征是互聯。互聯網技術降低了產銷之間的信息不對稱，加速兩者之間的相互聯系和反饋，因此，催生出消費者驅動的商業模式，而工業4.0是實現這一模式關鍵環節。

工業4.0代表了“互聯網+制造業”的智能生產，孕育大量的新型商業模式，真正能夠實現“C2B2C”的商業模式。

因此從工業4.0的宏觀目標來說，是為了建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務模式。而對于未來物流系統來說，需要滿足數字化、高度柔性化和智能化。

1、數字化的物流系統

工業4.0的核心特征就是互聯，通過充分的運用CPS，將從商業環節到制造環節完全打通，完成制造業的橫向和縱向的資源有效整合，從而提升整個產業鏈的總體效率，降低宏觀的運行成本。

而這種互聯包括設備到設備端的互聯，包括企業與企業間的信息互聯，包括廠內的不同工藝組之間的互聯，包括上下游產業鏈的信息互聯，包括終端消費者與廠內的互聯，包括制造設備與物料之間的互聯，包括人與各種系統的互聯等等。

而這一切的連接的最終目的是將所有連接終端的數據信息進行交互，通過大數據和智能算法，提煉出對于各個環節有益的信息、方案、辦法和指令，從而再反過來指導生產，協助產品設計迭代，促進上下游產業鏈的物料供應和采購等等。

而對于未來廠內的倉儲物流設備，隨著每天設備的運行和與其他系統的交互，在隨時伴隨著數據的發生，因此未來的倉儲物流系統包括設備和軟件，都是數字化可以與其他設備端、與人、與其他系統進行實時的數字交換。

工業4.0下的物流系統里的數字不光包含每小時的吞吐量、當前執行的任務編號，搬運的速度，還可以覆蓋到底層硬件的實時數據，包括電機運轉電流、力矩，通訊信息強弱、開關的變化次數，也包括與上位信息或其他系統的對接信息數據等。

有了這些海量的實時的數據，未來可以衍生出很多我們都想象不到的數據應用場景。

一個個物流設備或者子系統的數據構成了一張密密麻麻的數字網絡，數字在這張網絡中時刻在變化，這些數字在反映著物流系統當前的內在情況和表象情況，物流系統的數字與外界其他系統的互聯能形成一張更大的網絡，物流系統與其他系統的數字互通，幫助物流內部優化、預警、迭代、自我適應，同時外部系統利用物流系統產生的數據深度分析后幫助供應鏈上下游管理、設備服務商維護提醒、促使新的物流技術和產品研發等等。

數字化的應用在未來超出我們目前的想象。工業4.0下的未來廠內物流也需要數字化。

2、柔性化的物流系統

由于互聯網的普及和與制造業的不斷融合，未來的客戶不光只能參與對產品的選購環節，將來會越來越深入的參與到生產廠家的制造環節。

未來制造企業將不僅僅進行硬件的銷售，而是通過提供售后服務和其他后續服務，來獲取更多的附加價值，這就是柔性制造，這就意味著個性化需求、小批量定制制造將成為潮流。制造業的企業家們要在制造過程中盡可能多的增加產品附加價值，拓展更多、更豐富的服務，提出更好、更完善的解決方案，滿足消費者的個性化需求，走軟性制造+個性化定制道路。

可以設想一下未來的購物場景。人們可以在手機APP上隨時隨地的選購物品，而且可以根據自己的喜好在APP上提出定制的要求，然后點擊“提交”后系統自動將這個訂單的需求發給一個云平臺上，平臺根據需要定制的內容智能分析出需要采購哪些特殊的原料并將訂單自動下發到最終的生產廠家的生產系統。生產系統根據訂單自動調度廠內的各個自動化設備進行定制化生產。

由于是定制化的產品，工廠每天同時生產的產品是有差異化的，這種差異化可能體現在尺寸大小上，重量上，外觀形狀上，數量上，性能上或者包裝上等等。

而對于廠內的自動化物流系統，未來要能盡量滿足這些各種定制化的產品在生產過程中的各個物流環節，比如各個工位之前的搬運、倉庫的存儲、出貨前的包裝等等。這種能同時滿足各種定制化產品的系統的要求就是柔性化。這種柔性化的需求在將來可能會遠超我們現在的想象。

除了以上產品的差異化造成的對物流系統的柔性化設計的要求，工廠的生產排期可能也存在著柔性化的需求，比如有些月份的生產的訂單非常多，每天的物流吞吐量非常大，有些月份的生產量又很少，又或者是隨著潮流的變化，這個月的生產與上個月的生產的東西不同等等。這些生產的變化也對物流系統的柔性提出了一定的要求。

目前的廠內倉儲物流自動化系統中，絕大多數是一種剛性非柔性的設計，主要體現在物料單元標準固定、物流系統流程動線固定、物流系統性能指標固定。

（1）物料單元標準固定

通常的倉儲物流系統的設計是基于統一的物料單元開始的，也就是指物流自動化系統多數是來處理具有同類尺寸、同類重量、同類包裝方式的。如果物料無法統一，往往將物料按照一定的規則放到統一的容器中，比如料箱、托盤等。而各種自動化物流設備也往往只能處理同一類標準的物料單元，比如自動化立體倉庫存儲同一類規格的托盤貨物單元，輸送機輸送同一類規格的料箱，如果系統建成運行后，一旦物料單元發生變化，則各種物流系統和設備無法適用。

比如輸送料箱的皮帶線是無法搬運托盤的，

而托盤類的自動化立體倉庫也無法直接存儲料箱到貨架中。

（2）物流系統流程動線固定

一個工廠內由于在一定時間內的生產工藝是基本固定的，尤其在建廠初期，也必須得有一個定下來的基本生產流程和工藝流程，那就意味著此時的物流搬運流程也基本上定下來了，因此采用自動化物流系統時，往往系統的動線設計也是以此依據來設計出來的，這樣在工位1與工位2之間的搬運可能安裝好輸送機，又或者在線邊工位到倉庫之間采用AGV來搬運物料。而如果工廠某段時間的生產規模要擴大，增加工位或者要置換新的加工機器，那之前已經安裝的物流系統往往不能使用，而需要重新安裝調試來適配新的工藝動線流程。

（3）物流系統性能指標固定

任何系統和設備都有一定的性能指標，物流系統也不例外。一個倉庫有多少個貨位，一條輸送機每小時能輸送多個包裹，機械手每次能抓幾個包裹，在物流系統在投入運行后，基本上就已經定型。將來的生產是柔性化的生產模式，本月的生產物流量也許就會比去年同期的物流量翻一倍，如果自動化物流系統初期就按照較大吞吐量來引進設備的話，那在生產規模較小的情況下，多出來的這部分設備就是一種資源不合理配置。

而如果自動化物流系統初期按照較小的生產吞吐量來設計的話，又會由于當前物流吞吐量增加而造成物流系統能力不足的情況，而通常的系統一旦被安裝后，再增加設備和升級系統，往往由于空間、時間進度等原因無法實施。

3、智能化的物流系統

工業4.0代表了“互聯網+制造業”的智能生產，這種智能體現在每個環節。未來的廠內物流技術一定也是智能的。廠內物流會體現在單獨每個設備上的智能，也體現在物流系統上的智能。

當下實施的很多自動化倉儲物流項目的廠家都在講自己的系統是智能的，不過絕大部分談到的智能系統基于的技術都是10幾年前甚至更早。未來的智能物流從框架上就會徹底與我們目前的結構不同，目前我們的自動化物流系統是基于金字塔形式的，而未來的倉儲物流系統是分布式結構的。

通常我們一個自動化物流系統是由企業上層ERP，WMS，WCS再到底層電控元件和機械設備，而分布于現場固定安裝的各類輸送機、機械手、自動倉庫等等都需要依賴于上位軟件信息的調度多個設備配合來實現基本的物流或存儲功能的，設備本身無法完成一個完整的作業流程。

而在未來的工業4.0下的智能物流系統，每個單獨的設備甚至是模塊都有一定的“智商”，它們可自我感知、自適應、自預警，設備與設備之間可以之間進行信息交換和任務接力，一個個的智能單元自我組成了整個系統的智能化。