編者按：Cemat Asia 2019開展在即，《物流技術(shù)與應(yīng)用》為此做了物流系統(tǒng)柔性化的專題以祝賀展會的召開。伍強(qiáng)科技董事長尹軍琪應(yīng)邀為專題撰寫綜論，現(xiàn)予以轉(zhuǎn)發(fā)。
專題目錄
（主持人/本刊記者 任芳）
柔性物流系統(tǒng)新特征與新發(fā)展
柔性生產(chǎn)系統(tǒng)與生產(chǎn)物流系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)
新松：柔性物流系統(tǒng)助力智能制造升級
昆船：物流系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)剛?cè)岵?jì)
蘭劍：立足需求 依靠技術(shù)創(chuàng)新打造柔性物流系統(tǒng)
德馬泰克：軟硬件結(jié)合構(gòu)建柔性物流系統(tǒng)
柔性拆零揀選系統(tǒng)的構(gòu)建
2014年10月，《物流技術(shù)與應(yīng)用》曾組織一期專題，討論物流系統(tǒng)柔性化問題。該期專題可以說是切中時代的脈搏，恰逢其時。因?yàn)閺?014年開始，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(shè)計與技術(shù)成為這一波浪潮發(fā)展的主題。其主要表現(xiàn)是：涌現(xiàn)出一大批以研發(fā)和提供AGV系統(tǒng)（包括Kiva系統(tǒng)）的企業(yè)，并且在電商等多個行業(yè)出現(xiàn)了一股建設(shè)柔性化物流系統(tǒng)的熱潮。
5年后的今天，我們重溫過去對于物流系統(tǒng)柔性化的討論，應(yīng)該有著很多不同的想法和體會。事實(shí)上，隨著物流技術(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)成為未來物流技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。有兩點(diǎn)是需要特別引起注意的，即：1.個性化與定制化的多變特征，需要柔性化的生產(chǎn)系統(tǒng)與柔性化的物流系統(tǒng)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足市場不斷變化的需求，另一方面，在共享理念下，從成本角度考慮，要求系統(tǒng)具備通用性、可復(fù)制性、可遷移性、可擴(kuò)充性等基本特征。
正是基于以上背景，本文將換一個角度，重新審視物流系統(tǒng)柔性化及其重要性。
文｜北京伍強(qiáng)科技有限公司董事長
尹軍琪
一、柔性化物流系統(tǒng)的新特征
柔性就其本意來說，是與剛性相對應(yīng)的。柔性代表可變，剛性代表不可變，物流系統(tǒng)如此，其它很多系統(tǒng)如制造業(yè)系統(tǒng)也是如此。但是，物流系統(tǒng)的柔性化表現(xiàn)，不完全在于一個物流中心或一項(xiàng)物流裝備對于不同業(yè)務(wù)的廣泛適應(yīng)性，或者說，它不追求一個物流中心對變化莫測的業(yè)務(wù)的廣泛適應(yīng)性或通用性，因?yàn)檫@在很多情況下是很難做到的。如一個常溫庫要改造成為一座冷庫，其代價是非常昂貴的，反過來也是如此。當(dāng)然，我們可以通過標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化產(chǎn)品使其具備更為廣泛的適應(yīng)性。
物流系統(tǒng)柔性化追求的目標(biāo)往往在于以下幾個方面：
1.對于業(yè)務(wù)量（如訂單）隨著季節(jié)變化，或節(jié)日到來的激變的適應(yīng)性；或：
2.對于系統(tǒng)在搬遷、升級過程中，設(shè)備與系統(tǒng)的可遷移性和可增減性；或：
3.系統(tǒng)對于環(huán)境變化的適應(yīng)性，如對于柔性制造生產(chǎn)線的支持等。
從這個意義上來說，我們以前討論的單元化、標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化等技術(shù)，則僅僅是從系統(tǒng)和設(shè)備本身的適應(yīng)性去詮釋柔性化的具體內(nèi)容和內(nèi)在需求，而非從業(yè)務(wù)層面去審視系統(tǒng)對于柔性化的需求，尤其是系統(tǒng)的可遷移性，可快速擴(kuò)充性，以及對環(huán)境變化的廣泛的適應(yīng)性等?，F(xiàn)在看來，這些需求有時更為迫切。
FMS（柔性制造系統(tǒng)）解決的是個性化和定制化時代生產(chǎn)系統(tǒng)如何提升效率的問題，在此前提下，柔性生產(chǎn)線由于其強(qiáng)大的即時響應(yīng)能力基本解決了這一問題。顯然，就如同沒有流水線生產(chǎn)，不能解決大規(guī)模生產(chǎn)的效率一樣，物流系統(tǒng)雖然也完全可以采用人工搬運(yùn)完成物流過程（原始的柔性化），但對于海量的電商訂單，以及工業(yè)4.0下的物流需求等來說，傳統(tǒng)的作業(yè)方式已經(jīng)不能適應(yīng)未來的需求。電商的特點(diǎn)在于其忙閑不均非常嚴(yán)重，此外，搬遷和快速部署系統(tǒng)也是適應(yīng)業(yè)務(wù)變化莫測的基本需求，而柔性生產(chǎn)線與其說是生產(chǎn)線，還不如說是一套高度柔性化的物流系統(tǒng)。我們以前所說的定制化生產(chǎn)，只不過是柔性化制造系統(tǒng)的初級階段，未來的柔性化生產(chǎn)、物流系統(tǒng)，不僅僅要滿足定制化的需求，更要滿足當(dāng)產(chǎn)品形式頻繁發(fā)生巨變的情況下的適應(yīng)性問題。這是需要從系統(tǒng)——首先是信息系統(tǒng)、供應(yīng)鏈系統(tǒng)，然后是設(shè)計系統(tǒng)、生產(chǎn)與制造系統(tǒng)，最終是物流系統(tǒng)——高度柔性化才能做到的。
電商的幾個變化特征：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(tǒng)提出了新的要求，而柔性化可以使這一要求得以滿足。
令人欣喜的是：5-6年前，Kiva系統(tǒng)還只是亞馬遜在其物流中心應(yīng)用的一個新技術(shù)——雖然發(fā)源于傳統(tǒng)的AGV技術(shù)，但對于料箱的搬運(yùn)，Kiva開了應(yīng)用的先河。而今天，在中國不僅有了數(shù)量驚人的公司在研究和應(yīng)用Kiva系統(tǒng)，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(tǒng)柔性化發(fā)展的新特征。
二、柔性化物流系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r
對制造業(yè)物流來說，柔性制造對物流的需求與過去已經(jīng)大為不同。以汽車制造為例，組裝車間的組裝線已經(jīng)完全拆除，代之以AGV為載體的移動式生產(chǎn)線。這種移動式生產(chǎn)線的最大好處是柔性化。比如說車型的變化，不僅僅是各組件的變化（包括主要元器件的巨變），還有整個工藝路線的變化，各個組裝站點(diǎn)構(gòu)成一個單元，需要組裝的汽車通過預(yù)先設(shè)置好的路線，完成整個組裝過程。此外，柔性生產(chǎn)線因?yàn)楸荛_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(tǒng)生產(chǎn)線所無法比擬的。
需要說明的是，自動化立體庫作為高效的存儲系統(tǒng)還是十分必要的，但連接立體庫的輸送機(jī)系統(tǒng)在很多環(huán)節(jié)已經(jīng)被AGV取代。在以汽車為代表的制造業(yè)，柔性生產(chǎn)線已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)配置。
AGV系統(tǒng)很好的詮釋了現(xiàn)代物流對于柔性化的需求，如快速部署、可擴(kuò)充性和可遷移性等，AGV的靈活性是其它產(chǎn)品所無法取代的。在流通領(lǐng)域，作為AGV技術(shù)的代表產(chǎn)品——Kiva系統(tǒng)，給人一種返璞歸真的驚喜，這或許是一開始沒有想到的。
Kiva的應(yīng)用與其說是一次大膽的嘗試，不如說是一次思想的革命。人們最早并不認(rèn)同采用AGV去搬運(yùn)一個箱子，因?yàn)槟菢訉?shí)在太慢了。然而，當(dāng)人們突破這一固有的想法時，突然看到的是一片新的天地。不僅是Kiva系統(tǒng)，還有更多的處理箱子的系統(tǒng)，如多層穿梭車、四向穿梭車、旋轉(zhuǎn)貨架等，在解決物流中的貨到人快速揀選問題時，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(tǒng)的行業(yè)，早在2008年前后，亞馬遜公司就已經(jīng)開始部署Kiva系統(tǒng)，Kiva這一名稱實(shí)際上是一個研制AGV系統(tǒng)的公司。據(jù)說，Kiva在亞馬遜遍布全球的物流中心中已經(jīng)布置了上百萬臺。Kiva在中國的發(fā)展也是一個令人驚奇的現(xiàn)象，因?yàn)閺?015年前后開始，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(yīng)該說，電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展給了Kiva一個千載難逢的機(jī)會?，F(xiàn)在，圍繞著Kiva進(jìn)行研發(fā)的公司可能已經(jīng)有上百家，應(yīng)該說他們對整個物流行業(yè)發(fā)展的推動作用是巨大的。
雖然說，柔性化系統(tǒng)并非一個新的名詞。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(shè)計也一直是物流設(shè)計的重要內(nèi)容。有些技術(shù)，只是當(dāng)時苦于柔性化的代價太高而影響了技術(shù)的發(fā)展。雖然現(xiàn)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(tǒng)未來發(fā)展的主要方向之一。
三、柔性化物流系統(tǒng)的優(yōu)勢和劣勢
首先，物流系統(tǒng)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物流系統(tǒng)的優(yōu)劣。構(gòu)成成本的因素很多，比如土建和設(shè)備成本的攤銷，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)來說，并不將其歸類到成本之中。其實(shí)，越高的服務(wù)質(zhì)量肯定意味著越高的成本，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，往往會超出想象，如果進(jìn)而考慮到企業(yè)發(fā)展的機(jī)會成本，則完全超出了成本的范疇，成為另一個更加嚴(yán)肅的話題。而對效率的理解，可能更多的人會放在具體的業(yè)務(wù)上，如系統(tǒng)的作業(yè)效率等，從而忽略了時間成本和機(jī)會成本。所謂的時間成本和機(jī)會成本所涉及的方面也有很多，如物流中心建設(shè)的周期就與此話題密切相關(guān)。電商的發(fā)展周期都非常短，并且有越來越短的趨勢。機(jī)會一旦失去，就不會再來。
物流系統(tǒng)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。以下試舉幾例說明。
1.Kiva系統(tǒng)的快速部署和可擴(kuò)充性對于機(jī)會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(jī)性和不可預(yù)測性等特點(diǎn)，當(dāng)機(jī)會來臨時，由于物流的影響而使機(jī)會錯失。這種情況是非常多的。有些企業(yè)為了應(yīng)對這種突然的市場需求，利用人海戰(zhàn)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，更加傷害了客戶的體驗(yàn)，是一種“飲鳩止渴”的做法。Kiva系統(tǒng)可以分為硬件和軟件兩部分：硬件部分主要是小車和貨架，由于高度標(biāo)準(zhǔn)化和單元化，幾乎沒有現(xiàn)場安裝，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(shè)備安裝時間；軟件部分包括調(diào)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(tǒng)，因此，現(xiàn)場的調(diào)試工作也可以大大減少。這正是系統(tǒng)快速部署和可擴(kuò)充的基本特性。
2.Kiva系統(tǒng)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。無論立體庫、輸送機(jī)系統(tǒng)，還是分揀機(jī)等設(shè)備，其最大的問題是搬遷困難：不僅成本很高，而且很費(fèi)時間。Kiva系統(tǒng)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(xiàn)搬遷，而且搬遷的時間非常短。這是立體庫等系統(tǒng)所無法比擬的。從Kiva系統(tǒng)的可遷移性和可擴(kuò)充性可以看出，這些設(shè)備在未來可以形成批量生產(chǎn)優(yōu)勢，產(chǎn)品的成本和安裝調(diào)試成本將大幅度下降，系統(tǒng)維護(hù)成本也是如此。另一方面，隨著市場需求的進(jìn)一步擴(kuò)大，未來形成成熟的租賃市場是完全可行的。無論貨架單元，還是小車系統(tǒng)，均可以控制在少數(shù)的幾個規(guī)格范圍之內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，進(jìn)而大幅度降低成本。這正是工業(yè)化時代的基本特征。
3.柔性化系統(tǒng)在突出“簡約”這一特點(diǎn)時，可以做到極致。柔性的意義，在于簡約。即可以在設(shè)備層面做到按需配置。我們知道，很多實(shí)際運(yùn)行的物流系統(tǒng)，其業(yè)務(wù)都呈現(xiàn)一定的波動性和增長性（當(dāng)然也有個別呈現(xiàn)出衰落態(tài)勢），而柔性系統(tǒng)的極致情形就是根據(jù)這一變化的需求配置系統(tǒng)。從需求方面來說，可以大大減少由于設(shè)備投資所帶來的成本；從供方來說，可以提升設(shè)備的使用率，從而實(shí)現(xiàn)效益的增加。
其次，柔性化本身沒有明顯的劣勢，只是在各個應(yīng)用階段，由于應(yīng)用水平和相關(guān)技術(shù)的局限，會表現(xiàn)出一些比較劣勢而已。
如AGV與輸送系統(tǒng)的比較，會存在性價比問題。在不影響使用的前提下，AGV會導(dǎo)致投資增加，這是其劣勢所在。在大部分情況下，柔性化設(shè)計會有更大的投入，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(jié)約”。
柔性化的表現(xiàn)往往是多層次和多方面的。以AGV系統(tǒng)為例，就AGV的導(dǎo)航技術(shù)而言，有磁條導(dǎo)航、二維碼導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、SLAM自然導(dǎo)航等，每種導(dǎo)航技術(shù)的柔性化表現(xiàn)方式和程度是不一樣的，不能簡單地一概而論。在實(shí)際設(shè)計過程中，不要為柔性而柔性。有些沒有必要表現(xiàn)為柔性的地方，采用相對剛性的設(shè)計也是必要的。
四、建設(shè)柔性化物流系統(tǒng)需要考慮的問題
物流系統(tǒng)的柔性可以分為需求的柔性和系統(tǒng)自身的柔性兩個方面。前者是指對業(yè)務(wù)變化的適應(yīng)性，后者主要是在業(yè)務(wù)確定的情形下，系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場情況做出實(shí)時調(diào)整的能力，如路徑優(yōu)化、交通避讓等，在實(shí)際應(yīng)用中要加以區(qū)分。
企業(yè)在建設(shè)柔性化物流系統(tǒng)時，要對自身的需求有比較清楚的認(rèn)識。
有些系統(tǒng)的需求是不清晰的，或者是不準(zhǔn)確的。如電子商務(wù)，不僅發(fā)展速度不可預(yù)測，或預(yù)測很不準(zhǔn)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，充分考慮系統(tǒng)的柔性會有比較好的效果。在建設(shè)模式上，如采用總體規(guī)劃分期實(shí)施的策略，就是一種典型的策略。在技術(shù)和設(shè)備選型上，考慮可移動技術(shù)（典型的如AGV技術(shù)），使系統(tǒng)具有更大的彈性。在設(shè)計指標(biāo)方面，留出一些余量是必要的。一要考慮短期和長期的需求，二要考慮長期需求中的不確定性。
認(rèn)真推敲系統(tǒng)需求是必要的，一方面要避免盲目的提出設(shè)計指標(biāo)，另一方面，也要克服過分擔(dān)憂的心里。
有些系統(tǒng)在可期待的未來，需求是相對確定的。如規(guī)劃一個工廠的物流系統(tǒng)。這時，過多考慮需求的變化將付出不必要的代價，如空間利用率、產(chǎn)能限制等。同樣是工廠物流，我們看到，AGV最早是在車間中使用的，盡管當(dāng)時的設(shè)備價格非常昂貴，但仍然值得采用。因?yàn)檐囬g沒有更多的空間去布置輸送設(shè)備。
柔性與剛性是相對的。在實(shí)際設(shè)計中，并沒有什么硬性的指標(biāo)規(guī)定哪些地方采用剛性設(shè)計，哪些地方采用柔性設(shè)計。以AS/RS為例，盡管AS/RS系統(tǒng)非常剛性，但在充分利用空間方面確有其獨(dú)到之處，有時甚至不可取代。有時，我們看到亞馬遜倉庫中成千上萬的Kiva小車很是震撼，但Kiva也并非是一種普遍適應(yīng)的技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)都非常明顯。在一項(xiàng)具體設(shè)計中，要因地制宜采取恰當(dāng)?shù)牟呗浴?
五、未來的發(fā)展趨勢
可以肯定的是：未來的物流是一個柔性化的世界，會朝著柔性的方向快速發(fā)展。
在生產(chǎn)領(lǐng)域：大規(guī)模定制化生產(chǎn)是催生柔性化生產(chǎn)系統(tǒng)的主因之一，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的生產(chǎn)模式剛性太強(qiáng)，不容易適應(yīng)定制化的變化需求。將生產(chǎn)線化整為零，簡化為一個個生產(chǎn)單元，以取代剛性的生產(chǎn)線，通過AGV將各單元聯(lián)系到一起。柔性化生產(chǎn)是通過單元化和標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)的。汽車生產(chǎn)線即是一個典型例子。從外部需求來看，車的型號、顏色、功率、性能、外形等，不斷發(fā)生變化，市場的需求呈現(xiàn)多樣化的特征，這就要求生產(chǎn)線具有快速調(diào)整的能力，以適應(yīng)外部不斷變化的需求，物流也是如此；從內(nèi)部需求來看，CELLs生產(chǎn)線必將逐步取代傳統(tǒng)的流水生產(chǎn)線。這是從多個維度決定的，不僅僅是為了滿足快速變化的定制化生產(chǎn)的需要。更重要的是，隨著物流技術(shù)的發(fā)展，尤其是成本的降低，柔性化生產(chǎn)線顯示出了巨大的優(yōu)勢。
在流通領(lǐng)域：柔性化體現(xiàn)在多個方面。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(yù)料，尤其是“雙11”購物節(jié)的需求量呈爆發(fā)性增長，這一方面需要設(shè)備和系統(tǒng)具有一定的適應(yīng)能力，更重要的是，面對高速增長的需求，系統(tǒng)能否及時跟上？因此，需要與業(yè)務(wù)需求相匹配的系統(tǒng)能力的快速增減能滿足要求，同時要兼顧成本控制。
當(dāng)然，我們也看到，柔性只是一種追求的目標(biāo)，其實(shí)現(xiàn)路徑要與當(dāng)前的技術(shù)水平相結(jié)合，而不能離開實(shí)際需求盲目推進(jìn)柔性化。此外，柔性系統(tǒng)也有其適應(yīng)性問題，就如同其它領(lǐng)域一樣，未來的世界，應(yīng)該是多種技術(shù)的共存，它們各自找到最佳的應(yīng)用場景，從而發(fā)揮出最大的作用。
人們常說，未來是“軟”的。其實(shí)，這種“軟”就是柔性的一種表現(xiàn)形式。
