全民彩票平台登录

全民彩票注册网址精品课堂:论物流装备的定制化与标准化

作者:尹军琪 时间:2020/05/27 来源:全民彩票注册网址智能科技

        “互联网+”时代的到来,加快了工业品“定制化”的步伐,个人消费产品如此,如汽车、电器、服装等行业,企业产品也是如此,如飞机、高铁等行业。物流系统本身就是一个非标系统,定制化的程度本来就很高,随着“互联网+”概念的迅速普及,物流装备如何借助于互联网快速升级以适应日趋激烈的市场竞争变得日益迫切。

        互联网时代与传统时代的一个明显不同就是:距离短了,时间快了。对于制造业来讲,由于市场需求个性化趋势使然,过去的“规模化生产”正向“定制化生产”转变,同时,市场信息全覆盖的趋势也越来越明显。在国内,东西部的距离,在世界,东西方的距离,都在迅速变小,市场信息在互联网时代,更是逐渐演变成“零距离”。

        在这种情况下,一方面,市场对定制化的需求越来越强烈,大大提高了制造成本;另一方面,则是市场竞争越来越激烈,地域之间的综合差距越来越小,发达地区的技术优势往往难以抵挡欠发达地区的成本优势的冲击,尤其对于技术难度较低的产品更是如此。物流装备大多属于这种情况。

        01定制化是基本特征

        物流集成系统的定制化是其基本特征,与单纯的产品定制化不同,一方面是系统的差异,即整体的差异;另一方面才是产品级别的差异。

        系统差异方面。由于行业不同、处理的物料对象不同、流程不同、规模不同、地理位置不同、温度不同、管理方式不同、基础条件不同等,世界上几乎没有两座完全一样的物流集成系统。除了个别情况外,基本相似的系统也是极其少见的。正是这种独特性,才显示出物流集成系统的规划设计变得至关重要,并成为一项专门的工作。

        产品差别方面。一部分原因是由于系统选型的不同所导致的,如货架的高度及规格尺寸和单元重量;堆垛机高度、载货台型式、起升与运行速度和加速度、作业能力;叉车的型式和额定载荷;输送机的宽度、速度、输送能力、分段长度、分流与合流方式等。这些差异都是由于系统变化直接导致的。另一部分却是由于客户的定制化需求所决定的,如设备的颜色搭配方案等,这些与系统的关联不大。尽管物流技术有一定的通用性,但这种定制化的需求,一方面导致了产品的变化丰富多彩,给规模化生产带来了困难;另一方面,不同类型的产品,或同一类型产品的不同组成部分,导致其定制化的含义发生了改变。

        货架是物流系统的最常见的设备之一,也是最简单的设备之一,但货架的定制化程度依然非常高,包括货架型式、尺寸、颜色、承载能力等多个方面。即使是非常类似的两个物流集成系统,也会出现明显的差异。

        有人认为货架生产简单,这是一种对货架生产不了解的表现。事实上,货架的设计、计算非常复杂,生产过程的质量控制也非常难,如对轧机的要求、材料的要求、温度的要求、表面处理的要求以及孔型、连接方式、安全防护的要求等,都需要有专业的知识和经验。没有这些专业知识和经验,所生产的货架,不仅质量难以保障,成本难以控制,而且其安全性也难以保障。

        巷道堆垛机是一套复杂的系统,其定制化体现在多个方面,简单的如尺寸、承载能力、结构型式、托盘型式、货物尺寸、货叉型式、配色要求、巷道宽度、巷道长度、货架高度等,复杂的如材质要求、安全性要求、速度与加速度要求、作业能力要求、故障处理能力要求、联网要求、接口要求、可靠性要求等。

        为什么不同厂家的堆垛机价格上有很大的差异,除去进口因素之外,系统的构成、性能参数和加工工艺是导致巨大差异的根本原因。这些差异也反映在产品的性能方面。

        其它产品,如输送机、分拣机、AGV(包括kiva)的情况也是如此。其定制化的特征非常突出。这是物流装备的普遍情况。尽管不同类型的产品,其定制化的要求和程度不同,但定制化是其共同的特征。

        物流装备定制化的特征,加上我国物流装备产业的集约化程度不高,是导致生产效率低下,产品成本居高不下的根本原因。随着市场竞争的加剧,行业利润逐年走低,如何在保证质量的前提下降低成本,成为行业面临的首要问题。

        02规模化生产是必然出路

        长期以来,我国物流装备行业小、散、乱的局面一直没有发生根本改变。随着物流市场需求的快速增长,尤其是电子商务的快速发展对物流装备带来的需求的激增,使得物流装备行业在过去10多年间呈现出欣欣向荣的态势。不仅市场总体需求每年以超过30%以上的增长,参与的企业也是如雨后春笋般涌现,2015年以来,资本市场对物流和物流装备行业产生了浓厚的兴趣,从另一方向促进了物流装备业以惊人的速度迅猛发展。我国的物流装备市场需求,在2016年前后即已经位居世界4个主要市场的前列,成为发展速度最快的单一市场,这4个市场分别是欧盟,亚洲(主要是日韩),北美和中国。

        面对日益激烈的市场竞争和定制化需求的现实,规模化生产仍然是大幅度降低生产成本的首要途径。

        何为规模化生产?这个问题并不难回答。自福特和丰田推出流水线生产的理念后,世界汽车业就进入工业化的大规模生产阶段。并且取得了显著成效。这一理念迅速被推广到其它行业,由此推动了世界工业化快速发展。

        规模化生产不仅大幅度降低了生产过程的成本,而且降低了整个供应链的总体成本。如设计成本的摊销,采购成本的下降,运输与仓储成本的下降,管理成本的下降,销售成本的下降等。尤其是引入机器人以后,生产成本进一步下降。以货架横梁的焊接为例,一个工人一天的焊接能力可以达到150根,成本可以下降到1~2元/根,但如果一天的生产规模只有50根的话,工人的成本将因为没有规模化而增加数倍,如果采用机器人生产,产能会进一步增加,成本摊销会低于1元/根。规模化生产大幅度降低了产品生产过程的人工成本和设备成本,这一部分成本对于不同领域和不同产品而言,占总成本的50%甚至更高。

        规模化流水线生产的核心思想是让一个人只干很少的一部分工作,并不断重复。大幅度降低生产准备和切换的时间,从而提升生产效率。一般情况下,流水线生产生产效率会是普通生产的1~5倍,不同的工种差异很大。

        然而,规模化与定制化是一对矛盾,如何解决这一矛盾,则是所有参与企业最为关心的问题。从系统设计角度看,要实现规模化生产,必须要减少设备的种类和规格,使每一类产品的需求构成规模,这与定制化其实是背道而驰的,因为未来的市场趋势应是丰富的和多样化的。从制造业生态环境的构成角度看,要大幅度减少产品的同质化,明确分工,使每一类产品的生产大幅度集中,每一个参与者都应朝专业化和集约化方向发展,改变制造业小、散、乱的局面,但从现实情况看,情况不容乐观。我国的货架、堆垛机、叉车、托盘、分拣机、输送机、AGV等主要产品的生产厂家不下1000家,分布非常广,集约化程度虽有增加,但远远不够,这也导致我国物流装备和系统集成企业的产值普遍不大,短期内看不到出现世界级企业的希望。

        03模块化和标准化是解决之道

        物流装备品类繁多,千变万化,面对定制化和规模化这一对矛盾,采用模块化设计和标准化是唯一途径。

        模块化的概念非常好理解,就是将一个整体进行有效分解,使其由一个一个独立的模块构成。就像日常生活中的搭积木。模块化设计大幅度降低了系统设计的难度。

        在软件设计中,模块化是将系统分解为一个一个的功能块,分别进行调试,然后整合成为一个整体。模块化不仅解决了软件开发的分工问题,使项目组可以同时进行开发与测试,而且一个模块出现问题,不会影响其它模块的正常运转。

        在产品设计中,模块化也是如此。因为任何复杂的产品均可分解为不同的模块组成。产品的多样性仅仅是模块的不同组合型式而已,这是模块化之所以能够解决规模化和定制化矛盾的原因。

        当然,实际生产中,模块不可能无限的多,并且过多的模块本身就与规模化生产互相矛盾。并非任何产品都可以由标准的模块所组成,如堆垛机的立柱,它的尺寸往往要与场地相结合,立柱高度就是一个非标值,这时,强制进行标准化,不仅没有必要,反而会增加生产和管理成本。

        产品的模块化旨在大幅度降低其“非标”的比重或非标的程度,从总体角度的100%降低到30%或更低,即已经达到了规模化生产的要求。即使是像堆垛机的立柱,也应在结构型式、承载能力、接口型式、尺寸等方面做到标准化和参数化,一方面使其设计难度大幅度降低,另一方面,减少备料的难度。甚至还可以将立柱进行进一步的模块化,使其由若干标准段和非标段所构成,降低非标的程度。

        什么是“标准化”?“标准化”的定义是:“为了在一定范围内获得最佳秩序,对现实问题或潜在问题制定共同使用和重复使用的条款的活动。”这是一个比较拗口和抽象的定义。其实所谓标准化的主要含义,在生产领域,主要是对产品所要遵循的技术要求,质量要求和接口要求提供一致指南。

        标准的范围非常广,可以是设计手段,数据接口,机械接口,材料选择,适应场合,承载能力,功率输出等多个方面。对模块化设计而言,标准化是其基础。标准化不仅是对不同设计者而言,遵循同样的标准可以简化过程,顺利完成对接,如电机的功率、基座型式、传动轴方式等,而且可以大幅度增加模块的复用,从而为规模化生产创造条件。

        标准化在物流装备行业不同专业间的应用是非常广的。如托盘、叉车、货架、堆垛机等产品的标准化,已经形成全行业共同遵循的一系列标准。然而,产品本身的模块设计却参差不齐,这与具体企业的规模、能力、管理和认知有很大关系。

        有人说,标准化程度的高低是一个国家和一个行业制造水平的体现,对物流装备何尝不是如此。如何理解标准化和应用标准化,应是一个长期的过程。

        04主动迎接新时代的挑战

        上世纪90年代,计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)发展如火如荼,彻底改变了过去的设计理念和方法,也为模块设计和标准化打下了基础。

        在互联网+时代,随着智能制造理念的提出,尤其是人工智能理念的提出与应用,计算机辅助设计与制造达到了一个新的高度,设计手段和生产手段均发生了根本性的改变。

        在设计环节,智能设计提供了更多的选择,并且为每一个设计方案提供了从力学计算到计算机仿真到计算机辅助样机制造(如3D打印技术的应用)、实验验证等全部过程。许多新的结构形式,在以前都是奇思妙想,或不可思议的东西,将成为现实。最优化的产品设计成为可能。计算机仿真技术的应用,大幅度缩短了新产品研发的时间,而以3D打印技术为代表的新制造技术的应用,则为样机制造和高难度零件加工提供了全新的方法。不仅设计研发成本大大降低,而且设计研发难度也大大降低。随着AI技术的研究不断深入,智能化成为设计研究的主要技术手段,未来的设计研发将会更加快速、全面、有效、彻底。

        在生产环节,无人化的制造系统达到了一个新的高度。机器人制造、智能化的物流系统、透明化的信息管理系统、柔性化的生产制造系统,一方面使得定制化生产难度大大降低,准确性和质量大大提升,另一方面,使得制造成本进一步下降,响应速度进一步提升。以人工智能参与管理的新兴制造系统,将彻底改变过去人工管理下生产切换效率低的问题和质量难以保证的问题。柔性化的生产线将取代传统的流水线,机器人将大部分取代人的工作。先进的制造系统的标志将是柔性化、无人化和智能化。

        大规模定制化,在20年前可能只是一个理念,但今天,已经是每个制造业企业所必须面对的选择,物流制造行业也是如此。