物流信息系統(tǒng)在與生產(chǎn)體系的互動(dòng)中發(fā)展

文/楊成延

中國第一汽車股份有限公司工程部

近年來，數(shù)字化技術(shù)和智能化產(chǎn)品日新月異的發(fā)展，加速了供應(yīng)鏈體系模式的轉(zhuǎn)變和水平的提升，促進(jìn)了制造體系“多、快、好、省”地滿足用戶對(duì)產(chǎn)品的個(gè)性化需求的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。物流體系以其在供應(yīng)鏈體系中的重要地位，在生產(chǎn)制造體系的升級(jí)發(fā)展中起到了舉足輕重的作用。在這種大變革中，物流信息系統(tǒng)也通過適應(yīng)供應(yīng)鏈體系的升級(jí)而得以迅速發(fā)展。

所謂生產(chǎn)物流信息系統(tǒng)，是指通過處理物流業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)或信息，為物流作業(yè)提供作業(yè)指示和進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的人機(jī)一體化系統(tǒng)。在現(xiàn)代化的企業(yè)管理中，物流信息系統(tǒng)如同生產(chǎn)物流機(jī)體的中樞神經(jīng)，以精準(zhǔn)及時(shí)的信息傳遞，完成大腦下達(dá)的各項(xiàng)指令，保障機(jī)體的協(xié)調(diào)動(dòng)作。在供應(yīng)鏈的發(fā)展過程中，生產(chǎn)制造體系要求物流體系的信息化系統(tǒng)與之相匹配，同時(shí)，物流信息系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步也會(huì)促進(jìn)生產(chǎn)體系的變革與發(fā)展。

一、汽車生產(chǎn)體系要求物流體系的與之同步發(fā)展

某汽車工廠可視化中控大屏

上個(gè)世紀(jì)20年代，亨利·福特在美國發(fā)明了世界上第一條流水生產(chǎn)線。面對(duì)供不應(yīng)求的市場需求，他曾傲慢地宣稱：“不管顧客需要什么顏色的汽車，我只有黑色的一種?！边@種特殊的市場環(huán)境下的單一、剛性汽車生產(chǎn)模式，決定了其物流模式是十分原始的，其物流信息的傳遞的手段也是“簡單粗暴”的，正像一些電影中所描述的那樣，敲鐘、搖鈴、甚至是吆喝，都是發(fā)送物流信息、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)所需的物料的輸送的手段。

到了上個(gè)世紀(jì)50年代，日本的豐田汽車公司開始潛心學(xué)習(xí)福特的大規(guī)模生產(chǎn)模式，并創(chuàng)造出了后來風(fēng)靡全球的“精益生產(chǎn)方式”?！熬嫔a(chǎn)方式”的本質(zhì)，就是以顧客需求為拉動(dòng)，以消滅浪費(fèi)為核心，以企業(yè)最少的投入獲取最佳運(yùn)作效益為目標(biāo)的生產(chǎn)方式。這種先進(jìn)的生產(chǎn)方式對(duì)供應(yīng)鏈物流體系的要求就是通過控制零部件、在制品和產(chǎn)成品（商品）全過程的庫存量，減少空間占用及多次搬運(yùn)、存儲(chǔ)產(chǎn)生的不必要的資源消耗。

精益物流模式的初級(jí)階段是“后補(bǔ)充式”的物流方式。這種受超市柜臺(tái)補(bǔ)充商品原理的啟發(fā)所發(fā)明的物流方式，其原理是：在生產(chǎn)線的作業(yè)者開始使用生產(chǎn)線旁存儲(chǔ)的零部件的同時(shí)，即向存儲(chǔ)倉庫或供應(yīng)商發(fā)送補(bǔ)充零部件的信息（信息的載體是紙質(zhì)的循環(huán)使用看板，圖1是當(dāng)年國內(nèi)某日系合資工廠生產(chǎn)物流中使用的“后補(bǔ)充”看板。因?yàn)榭窗逍枰h(huán)使用，所以在實(shí)際使用過程中要進(jìn)行塑封），看板經(jīng)過一系列的傳遞到達(dá)供應(yīng)商，供應(yīng)商即按照看板指示，生產(chǎn)并發(fā)出必要數(shù)量和品種的零部件，并將從制造商傳遞過來的看板附著在對(duì)應(yīng)的零部件包裝物上，通過物流商將零部件運(yùn)送到制造商的裝配生產(chǎn)線（過程示意圖見圖2），完成了一個(gè)物流循環(huán)。

這種“后補(bǔ)充”的物流模式，信息流的傳遞相對(duì)較簡單。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃并通過EXCEL辦公軟件即可以計(jì)算出需要制作的看板的數(shù)量；通過收集生產(chǎn)線投注的看板并掃描條碼，即可以統(tǒng)計(jì)出各批次零部件需求的種類和數(shù)量；通過卡車司機(jī)攜帶，即可完成信息傳遞。當(dāng)時(shí)的這種“精益生產(chǎn)方式”需要月度生產(chǎn)計(jì)劃的鎖定，是一種“半剛性”的生產(chǎn)模式，對(duì)信息系統(tǒng)（軟件）需求也比較簡單原始。

圖1 “后補(bǔ)充”看板

圖2 “后補(bǔ)充”生產(chǎn)模式下的物流和信息流示意圖

為了進(jìn)一步提升生產(chǎn)和物流環(huán)節(jié)的精益水平，壓縮中間環(huán)節(jié)的存貨量，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的“零庫存”，自20世紀(jì)初開始，精益的物流模式已經(jīng)由“后補(bǔ)充式”升級(jí)為“前補(bǔ)充式”?！扒把a(bǔ)充式”物流模式，簡單地說，就是通過物流信息系統(tǒng)精確的計(jì)算，提前向供應(yīng)商發(fā)出準(zhǔn)確的零部件需求信息，以實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)線上某工位、某個(gè)時(shí)刻需要某種零部件時(shí)，該零部件“剛剛好”地送達(dá)。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)這種“米秒不差”的精準(zhǔn)物流配送，自然需要強(qiáng)大信息系統(tǒng)的支持。

圖3是國內(nèi)某汽車生產(chǎn)企業(yè)的“前補(bǔ)充式”物流信息系統(tǒng)的邏輯簡圖。該信息系統(tǒng)的基本原理是：制造商與銷售共同確定基于年度生產(chǎn)計(jì)劃的“月度生產(chǎn)計(jì)劃”明確本月生產(chǎn)的車型種類和數(shù)量，信息系統(tǒng)根據(jù)“平準(zhǔn)化”原則形成總裝車間的車型排列的“虛擬生產(chǎn)線”，信息系統(tǒng)根據(jù)各車型的零件清單（BOM，Bill of Material）計(jì)算出與“虛擬生產(chǎn)線”相對(duì)應(yīng)的各時(shí)刻零部件的需求，并通過網(wǎng)絡(luò)提前釋放給對(duì)應(yīng)的供應(yīng)商（組織生產(chǎn)）、物流商（編排集貨路線）和內(nèi)部相關(guān)部門，進(jìn)行信息管理、進(jìn)度管理、空箱管理和財(cái)務(wù)管理等等。

因此，生產(chǎn)體系和物流體系的升級(jí)，一定會(huì)要求信息系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)同步的升級(jí)，以滿足生產(chǎn)的需要，而這種同步升級(jí)必將會(huì)帶來信息系統(tǒng)的復(fù)雜性、功能性和運(yùn)行效率的大幅提升。

隨著制造企業(yè)管理手段趨同、生產(chǎn)能力過剩和用戶需求的日益?zhèn)€性化，加快產(chǎn)品投放速度、提升制造效率、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和促成產(chǎn)品精準(zhǔn)交付的要求日漸凸顯。推行以數(shù)字化技術(shù)和智能化產(chǎn)品（業(yè)內(nèi)也稱之為“數(shù)智化”）的廣泛應(yīng)用為代表的高效率、高柔性化的精益生產(chǎn)體制是解決上述問題的根本出路。在這種工作場景下，無人運(yùn)輸裝卸、AGV自動(dòng)配送、RFID調(diào)度識(shí)別、智能存儲(chǔ)等作業(yè)形式替代了人工作業(yè)，同時(shí)，以信息傳遞為主要功能的物流信息系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足這種新形勢(shì)的需要，必須要升級(jí)為集信息傳遞和調(diào)度指揮為一體的智能調(diào)度中心，傳遞生產(chǎn)信息，指揮調(diào)度智能裝備進(jìn)行有序作業(yè)。圖4是AGV監(jiān)控系統(tǒng)的顯示屏，該系統(tǒng)是智能調(diào)度中心的子系統(tǒng)，通過對(duì)百余臺(tái)AGV進(jìn)行作業(yè)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，指揮著AGV進(jìn)行有序的作業(yè)。除AGV子系統(tǒng)外，智能調(diào)度中心的下位系統(tǒng)還包括智能分揀子系統(tǒng)，自動(dòng)存儲(chǔ)子系統(tǒng)，智能揀選子系統(tǒng)，作業(yè)防錯(cuò)監(jiān)控子系統(tǒng)等等，按照各自的分工，有條不紊地履行著自己的職責(zé)。

圖3 精益化物流信息系統(tǒng)邏輯簡圖

目前，一些先進(jìn)的制造企業(yè)在推行高柔性生產(chǎn)方式的同時(shí)，要求物流環(huán)節(jié)繼續(xù)保持從項(xiàng)目規(guī)劃到實(shí)施全過程的高效率。物流體系通過應(yīng)用仿真、“數(shù)字孿生”、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR/AR）等信息技術(shù)手段進(jìn)行方案優(yōu)化、狀態(tài)監(jiān)控和結(jié)果驗(yàn)證等工作，較好地滿足了物流體系高效化的要求。

二、物流信息技術(shù)進(jìn)步逆向促進(jìn)了生產(chǎn)模式的升級(jí)

需求刺激技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步反之也會(huì)拓展應(yīng)用。這種雙向的促進(jìn)，帶動(dòng)了體系中的各要素不斷向前和諧發(fā)展。發(fā)展的實(shí)踐證明，生產(chǎn)領(lǐng)域物流信息化技術(shù)的發(fā)展確實(shí)會(huì)對(duì)生產(chǎn)模式的變革也起到促進(jìn)作用，推動(dòng)生產(chǎn)方式達(dá)到新高度。

案例一、物流的SPS（Set Parts Supply，按輛份配送）物流模式改善了總裝車間作業(yè)者的生產(chǎn)效率，提升了產(chǎn)品質(zhì)量水平。

一般說來，汽車工廠總裝車間的作業(yè)者的裝配作業(yè)主要由兩部分組成：1、按照汽車的配置要求選擇對(duì)應(yīng)的零部件；2、將選擇的零部件裝配到車體上。隨著用戶的個(gè)性化需求不斷增加，生產(chǎn)線上的各車型的選裝零部件種類也會(huì)越來越多，這將帶來以下幾方面的問題：一是生產(chǎn)線兩側(cè)空間有限，無法存放種類日益繁多的零部件，制約了生產(chǎn)方式的柔性化；二是在種類繁多的零部件中選擇正確地零部件需要花費(fèi)較長的時(shí)間，生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍無法提升；三是經(jīng)常發(fā)生零部件裝配錯(cuò)誤的問題，影響了產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)劤芍卮笫鹿省?.這幾方面的瓶頸問題曾一度制約著總裝生產(chǎn)線效率的提升。隨著計(jì)算機(jī)硬件配置的不斷升級(jí)、運(yùn)算速度大幅度提升和軟件功能的不斷強(qiáng)大，生產(chǎn)物流信息系統(tǒng)不斷細(xì)分并逐步實(shí)現(xiàn)模塊化和專業(yè)化，協(xié)同能力得到顯著提高。如BOM系統(tǒng)，可以快速精準(zhǔn)地提供不同車型的零件配置清單，指導(dǎo)生產(chǎn)線的作業(yè)者按照用戶的個(gè)性化需求完成裝配作業(yè)；零部件揀選系統(tǒng)，通過零部件存儲(chǔ)管理系統(tǒng)和物流作業(yè)者智能手環(huán)的關(guān)聯(lián)互動(dòng)，指示作業(yè)者快速、準(zhǔn)確地揀選裝配所需的零部件，準(zhǔn)時(shí)實(shí)現(xiàn)向生產(chǎn)線的配送；車輛進(jìn)度管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)將生產(chǎn)線的作業(yè)進(jìn)度信息實(shí)時(shí)傳遞給物流作業(yè)者，指示作業(yè)者按照生產(chǎn)線的“拉動(dòng)”，準(zhǔn)時(shí)完成零部件的配送……這些系統(tǒng)模塊的高效協(xié)同作業(yè)，破解了制約總裝生產(chǎn)線效率進(jìn)一步提升的瓶頸，催化了零部件的SPS配送模式：實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線作業(yè)者對(duì)零件識(shí)別、揀選與裝配作業(yè)的分離，促成了生產(chǎn)作業(yè)方式的一次重大變革。

案例二、物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things，簡稱IoT）技術(shù)的成熟與和發(fā)展，促進(jìn)了汽車生產(chǎn)制造方式由傳統(tǒng)的方式向智能化方式的升級(jí)轉(zhuǎn)變。

物聯(lián)網(wǎng)是由多個(gè)既相互獨(dú)立又互相關(guān)聯(lián)的信息系統(tǒng)集合而成的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，通過一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的信息承載體實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息處理，讓相關(guān)的普通物理對(duì)象形成互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)并有機(jī)協(xié)同，完成預(yù)定的動(dòng)作或任務(wù)。在汽車生產(chǎn)制造和物流配送環(huán)節(jié)，物聯(lián)網(wǎng)通過RFID、掃描等自動(dòng)識(shí)別的手段，實(shí)現(xiàn)信息的快速流通，高效地滿足生產(chǎn)和物流的實(shí)際需求。圖5是某汽車制造工廠物流環(huán)節(jié)應(yīng)用IOT的現(xiàn)場實(shí)景圖，

由AGV、升降梯和部品器具組成了物聯(lián)網(wǎng)的物理單元，通過三者之間的“對(duì)話”，實(shí)現(xiàn)了對(duì)AGV運(yùn)載器具的識(shí)別、進(jìn)出升降梯的調(diào)度、生產(chǎn)線不同的作業(yè)區(qū)零部件配送的指令下達(dá)。可以說，IOT這種集成不同信息的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，催生了智能化生產(chǎn)模式，提高了制造過程的靈活性和生產(chǎn)效率。

三、實(shí)踐收益與建議

在一些現(xiàn)代化企業(yè)的經(jīng)營活動(dòng)中，專業(yè)人士已經(jīng)通過研究和應(yīng)用“優(yōu)化算法”來編制適合企業(yè)自身發(fā)展特性的“軟件”，這些“軟件”或者獨(dú)立作業(yè)，或者有機(jī)協(xié)同，集合成有鮮明 “本土”特色的“信息系統(tǒng)”，發(fā)揮著“團(tuán)隊(duì)力量”。盡管說在當(dāng)前的形勢(shì)下，生產(chǎn)模式要求物流模式及其信息系統(tǒng)與其保持同步仍然是供應(yīng)鏈體系中的主流，但是，隨著AI（人工智能）、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、“3D打印”和5G等前沿技術(shù)的開發(fā)及其在信息領(lǐng)域的不斷嘗試應(yīng)用，由此逆向引發(fā)的生產(chǎn)模式和物流模式的變革已經(jīng)是初見端倪。

圖4 AGV控制系統(tǒng)

圖5 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)景圖圖

通過幾年來在汽車供應(yīng)鏈體系的工作實(shí)踐和對(duì)一些課題的思考，在生產(chǎn)模式和信息系統(tǒng)的關(guān)系及二者未來的發(fā)展方向方面，有如下幾點(diǎn)粗淺認(rèn)識(shí)。

1.需求是綱，綱舉目張：對(duì)信息系統(tǒng)的構(gòu)建要從實(shí)際需求出發(fā)。只有提起“需求”這根“大綱”，后續(xù)工作的“網(wǎng)目”才會(huì)一個(gè)個(gè)“張開”，才能順利有序地開展后續(xù)的工作，最終完美實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。在生產(chǎn)物流體系中，信息系統(tǒng)是手段，是“目”。需要“目”完成什么動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)什么功能，完全取決于需求這個(gè)“綱”。厘清需求、精準(zhǔn)“輸入”，對(duì)信息系統(tǒng)的構(gòu)建是至關(guān)重要的。國外某知名汽車公司將其開發(fā)的生產(chǎn)物流信息系統(tǒng)分為“梅、蘭、竹、菊”四個(gè)等級(jí)，用以滿足不同復(fù)雜程度的生產(chǎn)模式的需求。簡單的生產(chǎn)模式，匹配“梅”版信息系統(tǒng)，比較復(fù)雜的生產(chǎn)模式，匹配“蘭”版信息系統(tǒng)… …如此對(duì)等升級(jí)。相對(duì)于某種生產(chǎn)物流模式需要配備合適的信息系統(tǒng)，匹配的信息系統(tǒng)如果太“LOW”，則無法滿足需要，如果過分“高大上”，又會(huì)出現(xiàn)功能過剩，造成浪費(fèi)。只有這種匹配的“剛剛好”，才會(huì)恰到好處地滿足需求，體系才會(huì)實(shí)現(xiàn)精益。

2.以系統(tǒng)思維構(gòu)建信息系統(tǒng)。在供應(yīng)鏈體系中，信息系統(tǒng)的集成化已是大勢(shì)所趨。為了能夠使體系發(fā)揮出最大的效能，子系統(tǒng)之間匹配就顯得尤為重要。這就需要在充分考慮系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性的前提下，在進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，既要克服某些子系統(tǒng)的 “長板”，又要杜絕某些子系統(tǒng)的“短板”，確保子系統(tǒng)之間精益協(xié)同和整體效果的最大化。

3.正確認(rèn)識(shí)信息系統(tǒng)的局限性。盡管說信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，但是仍難以解決所有的問題。一些企業(yè)為提升自身的競爭力，提出了大規(guī)模定制、可配置化訂單的生產(chǎn)模式，并對(duì)物流模式提出了“高柔性”和“自適應(yīng)”的要求。盡管說，一些前沿探索已經(jīng)能夠清晰地把需求描述出來了，可是，在現(xiàn)有的信息技術(shù)條件下，如何將理想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，可能還需要有很長的探索。