灵活性的概念
FLEXIBLE(柔性)这个词已经有一定历史了,早在20世纪60、70年代就提出的柔性制造系统(FMS)是机械制造业的一次革命,它主要引入数控加工中心、自动物料输送系统和计算机系统,解决了24小时连续生产的问题,从而大大提高了小批量产品的生产效率。在FMS系统中,自动化物流系统是重要的组成部分,用于加工件的自动供给和成品的储存,以及加工刀具的自动更换和存放。我国在20世纪90年代就大规模引入了FMS系统,取得了一定的成效。
物流仓储系统的柔性与FMS显然有很大区别。一般来说,物流仓储系统的柔性应该解决设备和系统的适应性问题,以提高设备和系统的应用水平。比如典型的设备叉车,可以适应多种应用,通过更换属具,还可以适合输送各种形状的物料。再如自动化立体仓库系统,可以适应多种领域产品的储存和管理。这应该是物流仓储设备和系统柔性的基本内容。
此外,物流仓储设备的柔性还存在于产品本身,包括产品的互换性、产品对场地的适应性等,都可以归为柔性,但在实际应用中,这通常不被重视。
与此相对应的是物流系统的柔性。这里指物流系统的适应性,包括产品的选择、物流单元化、标准化等。单元化本身就是现代物流的一个标志。符合柔性标准的系统,必须选择柔性的设备和软件。这样的系统将具有较高的可塑性和适应性,在实际应用中将发挥更大的作用。
众所周知,物流系统很大程度上是一个非标准系统,它的设计和设备选型总是非常有针对性和针对性的,这对柔性设计提出了挑战。
物流仓储系统的灵活性
物流仓储中的主要设备类型大致可分为存储设备、搬运设备、输送设备、分拣设备等,其灵活性问题具体体现在以下几个方面:
仓储设备:包括托盘架、搁板架、自动化立体仓库、托盘等。作为仓储设备,其灵活性主要体现在能够适应不同类型物料的存储,由于物料种类繁多,形状各异,要做到这一点并不容易。从技术上讲,模块化货架的设计理念非常符合灵活性的需求。再加上单元化作业,起到了规范产品外观的作用。因此,我们看到的仓储设备,尤其是托盘架(包括自动化立体仓库),在长期的应用中已经具备了一定的灵活性。
搬运设备:主要包括各种叉车、托盘车、地牛等。搬运设备在设计过程中,产品已经系列化、标准化物流仓储软件,充分考虑了各种情况下的适应性问题。可以说是灵活性最好的物流设备之一。叉车通过更换属具,已经变得用途十分广泛,只有极少数情况下不能适应。另一方面,搬运设备的标准化、系列化也制约了系统设计者在系统设计时必须遵守产品标准。这是很有意义的。
输送设备:主要包括各种形式的传送机、升降机、穿梭车、AGV等。由于输送设备对输送产品的宽度、高度、重量等参数比较敏感,因此适应性会变得更加困难。尽管如此,在输送设备的设计上,采用了可变高度支腿的设计思路,不仅解决了安装现场地面不平整的问题,也为未来搬迁的适应性提供了帮助。虽然这种帮助十分有限。AGV本身的设计在路线设计上具有很大的灵活性,过去的AGV采用的是电磁感应技术,其路线比较固定,而在过去10年左右的时间里,采用激光导引的AGV系统的路线设计已经可以完全由软件来完成,这是产品柔性设计的经典之作。
分拣设备:主要包括各种形式的分拣机,如滑块分拣机、交叉带分拣机、跳轮分拣机等。分拣设备的适应性问题与输送设备基本相同,主要受体积、重量等限制,影响产品的灵活性。但分拣设备——尤其是交叉带分拣设备的单元化设计,可以逐渐减少对场地的依赖,这也是其灵活性的一个基本体现。另外,鉴于分拣效率与设备速度存在一定的关系,在实际应用中,调整设备速度以适应不同效率要求的例子也不少。
关于物流系统的柔性,除了设备选型外,还在于单元化设计理念的贯彻。典型的例子是第三方物流系统,由于分布的产品和用户的多样性,必须有统一的单元来适应不断变化的物料需求,这时托盘的标准化就变得非常重要。另外,从物流系统软件的角度来看,其柔性体现在流程设计的多样性。这些典型的物流仓储流程,包括收货、上架、拣货、包装、分拣、收货等的一致性和标准化,也是系统柔性的基础。
如何实现物流和仓储系统的灵活性
提高物流装备的适应性,从装备本身的角度,要解决设计的模块化、标准化问题,从应用系统的角度,要解决单元化、标准化问题。综合起来就是模块化、单元化、标准化。其实模块化、单元化只是表达对象的不同而已。这是解决物流仓储装备柔性化问题的关键。虽然还不能解决所有的问题,但这让装备的柔性化向前迈了一大步。目前已经比较好地解决了该问题的产品,如叉车等,就足以说明这一点。
首先我们来看模块化(MODULAR),模块化是针对设备本身的设计而言的。在FMS系统中,模块化指的是刀具的互换性。不同的加工产品采用不同的刀具,但装载刀具的刀盘是相同的。这也为物流仓储设备的设计提供了借鉴。设备的应用场景不同,但基本的单元模块是相同的。比如叉车的属具可以不同,但叉车的主体是相同的。模块化设计的另一个含义是互换性。即组成设备的单元具有互换性和通用性。
我们再来看单元化(UNITIZED)的作用。单元化使物料的形态标准化。无论是装在纸箱中,还是存放在托盘上,单元化过程将各种形态的物料标准化为统一的外在形态。正是这个过程使得物流自动化变得相对简单。无论是装载、储存、搬运还是计量,单元化都给物流带来了全新的概念。因此,从根本上说,现代物流是以单元化为基础的。
最后就是标准化(STANDARDIZED)。虽然模块化、单元化解决了很多问题,但是如果模块、单元不能统一,对于设备来说,如果一个模块只对单台设备有效,设备的互换性问题就解决不了,也就没有了灵活性可言。对于物流系统来说,如果单元没有统一的标准,从小处看,供应链的整个流程就无法顺畅衔接;从大处看,不同行业之间也难以形成统一的接口,结果物流的效率就发挥不出来。这是中国物流发展走了几十年弯路才领悟到的一个道理。
有趣的是,标准化和单元化看似与未来物流发展的个性化相悖,但正如太极生二象、二理生四象,标准化和单元化就像太极的二理,二者的结合,可以变幻出万千个性,十分奇妙。
最后,为什么设备和系统放在一起讲呢?因为设备的柔性很大程度上是建立在现代物流的基础之上的,除了设备本身的模块化、标准化之外,它的适应性还取决于系统的单元化、标准化。可以说,没有物流系统的单元化、标准化,物流设备模块化、标准化的意义就会大打折扣,它的应用只是无目的的,更谈不上适应性和柔性了。
未来市场对灵活性的需求
随着物流业的快速发展,物流装备产品市场必将迎来前所未有的繁荣。与过去30年不同的是,在装备方面,标准化、模块化将成为产业发展的主要方向,不符合标准的定制化产品将逐渐被淘汰。就物流系统而言,单元化物流将是未来发展的主要方向。
物流系统对灵活性的需求体现在多个方面。
首先,随着企业的发展,企业规模会越来越大,自动化程度会越来越高,如何在不断升级设备和系统的同时,实现顺畅的衔接,将是企业优先考虑的问题。这就要求设备要符合标准,要有广泛的适应性。比如典型的托盘设备的选择,不仅要符合自己的需求,还要符合社会的需求、供应链的需求。只有这样,前期的投资才不会白白浪费。
其次,在企业战略调整过程中,对物流设备也有适应性要求。制造企业如此物流仓储软件,第三方物流企业更是如此,后者要求更快适应不断变化的市场需求。现代企业对物流的依赖越来越大,对物流仓储设备的投入也越来越大。一旦产品转型,如果物流设备和系统不能适应,就会造成重大损失。这样的例子还有很多。
此外,产品的灵活性还取决于产品是否具有可移植性,例如仓库变更后的设备搬迁,这些也是企业需要考虑的重要问题。
最后,在企业战略调整过程中,物流设备产品的保值增值问题也是市场的重要需求之一。以电商为例,很多企业前期经历了快速盲目发展,后期又经历了战略收缩,在这个过程中需要对资产和设备进行处置,设备的保值增值直接关系到产品的适应性。未来随着物流设备市场的进一步成熟,物流仓储设备及系统社会化将成为重要的市场。
此外,物流设备租赁将成为未来市场的一个亮点。设备的适应性成为租赁市场的首选。从目前的情况来看,托盘、叉车等标准产品的租赁市场正以惊人的速度增长。随着单元化物流越来越流行,租赁市场将成为一种常态。
设备供应商应如何应对挑战
毋庸置疑,物流仓储设备与系统的柔性化将是未来发展的重要方向,也是产品成熟的重要标志,设备企业对此又是如何应对的呢?
首先,作为设备及系统供应商,在市场中处于被选择的被动地位,如何提高核心竞争力,让产品在被动中发挥主动性?这是首先要解决的问题。从国内外的发展来看,创新是企业发展的根本出路,而如何提高自身产品的适应性和标准化是创新的重要方向。
其次,设备供应商要有强烈的社会责任感,努力推动物流柔性化发展。
◆对于产品本身来说,标准化是一大发展方向,这就需要企业努力调整策略,向市场提供符合标准的产品。对于物流仓储设备来说,柔性化就意味着标准化,没有标准化只谈柔性,可以说是浪费时间和金钱。
◆ 从设计角度看,要求产品具有一定的适应性,采用模块化设计是关键。
◆ 在品质方面,要求产品具有互换性和通用性,这对生产设备和生产工艺提出了很高的要求。
◆从竞争力上讲,要求产品具有良好的性价比。降低产品生产过程中的成本是一个非常重要的问题。从国外经验看,利用自动化生产线提高单位劳动生产效率是需要解决的关键问题。对于批量产品来说,这一点比较容易实现,但对于小批量产品,则要着重降低生产中的断线问题。对于有条件的企业,学习柔性制造系统将是一条捷径。
最后,对于一个企业来说,主流产品一定是标准产品,对于“非标产品”,也应该尽量减少其“非标”成分,用单元化、模块化的设计方法,把非标产品变成标准产品。
需要注意的是,灵活性也会是一个发展过程,不会一蹴而就,需要逐步实现、不断完善,尤其需要营造良性的市场,让标准化、灵活性深入人心,让用户在选择时有一定的约束和自觉性。
老王推荐:物流专家专题系列: