如何实现物流仓储系统的柔性化设计

柔性化的概念

柔性（FLEXIBLE）一词，已经有一定的历史。早在上世纪六七十年代提出的柔性制造系统（FMS）是对机械制造行业的一次革命，它主要是引入数控加工中心、物料自动输送系统和计算机系统等，解决连续24小时生产问题，从而大幅度提升对于小批量产品生产的效率。在FMS系统中，自动化物流系统是重要一环，用于加工件的自动供应和产成品的储存，以及加工刀具的自动更换和储存。我国在上世纪90年代大举引入FMS系统，取得了一定效果。

物流仓储系统的柔性化显然与FMS有很大差异。总体来说，物流仓储系统的柔性化要解决的是装备和系统的适应性问题，以便提高设备和系统的应用水平。如典型设备叉车，本身可以适应于很多应用场合，通过更换属具，还可以适用于搬运多种形状的物料。再比如一个自动化立体库系统，它可以适应于多种领域产品的储存和管理等。这应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化还存在于产品本身。包括产品的可互换性，产品对于场地的适应性等，均可归于柔性的范畴。但这一点在实际应用中通常不太会受到重视。

与之对应的是物流系统的柔性化。这里系指物流系统的适应性问题，包括产品选型、单元化物流、以及标准化等。单元化本身是现代物流的标志。一个符合柔性化标准的系统必然选择具备柔性化的设备和软件，这样的系统会具有很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，物流系统在很大程度上是一个非标系统。它的设计和设备选型总是有非常明确的目标和有针对性的。这就为柔性化设计提出了挑战。

物流仓储系统的柔性化体现

物流仓储主要设备种类大致可以分为存储设备、搬运设备、输送设备、分拣设备等，他们的柔性化问题具体体现在以下几个方面：

存储设备：包括托盘货架、搁板货架、自动化立体库、托盘等。作为存储设备，其柔性化重点体现在对不同物料种类完成储存的适应性。由于物料种类繁多，形态各异，要做到这一点并不容易。从技术上讲，组合式货架的设计理念是非常符合柔性的需求的。此外，单元化作业起到了规范产品外形的作用，因此，我们看到的存储装备，尤其是托盘货架（包括自动化立体库），在长期的应用中，已经具备一定的柔性。

搬运设备：主要包括各种叉车、托盘搬运车、地牛等。搬运设备在设计过程中，产品已经成系列化和标准化，已经很好的考虑了多种情况下的适应性问题，可以说是柔性化执行得最好的物流装备之一。叉车通过变换属具，已经变得非常通用。只有特别少的情况不能适应。另一方面，搬运设备的标准化和系列化，也约束了系统设计者在系统设计中，必须符合产品的标准。这是非常有意义的。

输送设备：主要包括多种形式的输送机、提升机、穿梭车、AGV等。输送设备由于对输送产品的宽度、高度、重量等参数反应敏感，适应性方面将变得比较困难。尽管如此，输送设备在设计中，采用可变高度支腿的设计思想，不仅解决了安装现场的地面不平等问题，也为将来搬迁的适应性提供了帮助。尽管这种帮助非常有限。而AGV的设计，本身在路线设计上就具有很大的柔性。早先AGV采用电磁感应技术，其路线相对比较固定，过去10多年来，采用激光导引的AGV系统，其路线设计完全可以由软件完成，这是产品柔性化设计的经典之作。

分拣设备：主要包括多种形式的分拣机，如滑块式分拣机、交叉带式分拣机、跃起轮式分拣机等。分拣设备的适应性问题与输送设备基本一致。主要受尺寸和重量的限制比较大，影响了产品的柔性化。然而，分拣设备采用单元化设计——尤其是交叉带分拣设备，可以对场地的依赖逐步降低，也是其柔性的基本体现。另外，鉴于分拣效率和设备的速度存在一定的关系，在实际应用中，通过调节设备速度从而适应不同效率需求的例子也累见不鲜。

关于物流系统的柔性化问题，除了体现在设备选型以外，还在于单元化的设计理念的实施。典型的如三方物流系统，因配送产品和用户的多样性，必须具有统一的单元才能适应多变的物料的需求。这时，托盘的标准化变得非常重要。此外，从物流系统软件的来看，其柔性则体现在对于流程的设计的多样性。收货、上架、拣选、包装、分拣、集货，这些典型的物流仓储过程的一致性和标准化，也是系统实现柔性化的基础。

如何实现物流仓储系统的柔性化

要提高物流装备的适应性，从设备本身来讲，应解决设计的模块化和标准化问题，从应用系统来讲，则应解决单元化和标准化问题。综合起来就是模块化、单元化和标准化。实际上模块化和单元化只是不同对象的两种表达方式而已。这是解决物流仓储设备柔性化的关键。虽然仍不能解决所有问题，但这一点将设备向柔性化推进了一大步。从目前解决得比较好的产品，如叉车，就足以说明这一点。

首先来看模块化（MODULAR），这是针对装备本身设计而言的。在FMS系统中，模块化是指刀具的可换性，针对不同的加工产品，会使用不同的刀具，但装载刀具的刀盘是一致的。这一点也给物流仓储设备的设计提供了借鉴。设备应用场合不同，但基本单元模块是一致的。如叉车的属具可以不同，但叉车主体是一致的。模块化设计的另一含义是可互换性。即构成设备的单元是可以互换的，通用的。

再来看单元化（UNITIZED）的作用。单元化规范了物料的形态。无论是采用纸箱包装，还是采用托盘储存，单元化过程将各种形态的物料规范成了统一的外在形式。正是这一过程，使物流自动化变得相对简单。无论是装载、储存、搬运、还是计量，单元化给物流带来了全新的概念。所以，从根本上讲，现代物流是以单元化为基础的。

最后是标准化(STANDARDIZED）。虽然模块化和单元化解决了很大的问题，但如果模块和单元不能统一，对于设备而言，如果一个模块只相对于单一的设备有效，就无法解决设备的互换性问题，也就没有柔性可言。对于物流系统而言，如果单元没有统一的标准，从小的方面看，会导致供应链的整个过程将无法顺利对接；从大的方面看，则是不同行业间难以形成统一的接口。其结果是物流的效率将无法发挥。这是中国物流发展走过了几十年弯路才悟出的道理。

有意思的是，标准化和单元化表面上是与未来物流发展的个性化相背离的。然而，正如同太极生两仪，两仪生四象的道理一样，标准化和单元化就如同太极的两仪，它们的组合可以变幻成万千种个性，这是非常奇妙的。

最后，为什么要将设备与系统放在一起来说，因为设备的柔性化在很大程度上是建立在现代物流的基础上的，其适应性除了自身的模块化和标准化之外，很大程度上取决于系统的单元化和标准化。可以说，离开物流系统中的单元化和标准化，物流设备的模块化和标准化意义将大打折扣，其应用只不过是无的放矢而已，更无法论及适应性和柔性。

未来市场对于柔性化的需求

随着物流产业的快速发展，物流装备产品市场必将出现空前的繁荣。与过去30年历史不同的是：就装备而言，标准化和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步被淘汰。就物流系统而言，单元化物流将是未来发展的主要方向。

物流系统的柔性化需求是从多个方面得到反映的。

首先，随着企业的发展，企业规模将越来越扩大，自动化程度将越来越高，如何使装备和系统在不断升级换代中，实现平稳连接，将是企业优先考虑的问题。这就要求设备符合标准，具有广泛的适应性。典型的如托盘设备的选择，不仅要与自身的需求相匹配，更要与社会的需求和供应链的需求相匹配，只有这样，前期的投资才不会浪费。

其次，企业战略调整过程中，也对物流设备提出适应性需求。制造业企业是这样，三方物流企业更是这样，而且后者要求适应市场的变化需求更快。现代企业对于物流的依赖越来越紧密，物流仓储装备的投入也越来越大，一旦产品转型，如果物流装备和系统不能适应，将造成重大损失。这样的例子也是非常多的。

此外，产品的柔性还在于产品是否具有可迁移性，如库房变更后的设备搬迁问题等，也是企业要考虑的重要问题。

最后就是企业在战略调整过程中，物流装备产品的保值升值问题也是市场的重要需求之一。以电子商务为例，很多企业初期经历过快速且盲目的发展，后来再经历战略收缩过程。这一过程中资产和设备需要处置，设备的保值与升值直接与产品的适应性紧密关联。未来随着物流装备市场的进一步成熟，物流仓储设备和系统的社会化将成为一个重要市场。

除此之外，物流设备的租赁将成为未来市场的一个亮点。设备的适应性问题成为租赁市场的首选。从目前的情况看，托盘、叉车等标准产品租赁市场增长惊人。随着单元化物流的深入人心，租赁市场会成为一个常态。

设备供应商应如何面对挑战

毋庸讳言，物流仓储设备和系统的柔性化将是未来发展的重要方向，也是产品走向成熟的重要标志。对此，装备企业如何应对？

首先，作为设备和系统供应商来说，在市场中处于一种被选择的被动地位。如何才能提高自身的核心竞争力，使自身产品在被动中寻求主动，这是首先要解决的问题。从国内外的发展看，创新是企业发展的根本出路，如何提高自身产品的适应性和标准化，则是创新的重要方向。

其次，设备供应商应具有强烈的社会责任感，努力促进物流柔性化的发展。

对产品本身来讲，标准化是一个主要发展方向。这就要求企业努力调整策略，为市场提供符合标准的产品。对物流仓储装备来说，所谓柔性，就是标准化。离开标准化去谈柔性，可以说是舍本逐末、缘木求鱼。

从设计上讲，要求产品具有一定范围的适应性。采用模块化设计是关键。

从质量上讲，要求产品具有互换性和通用性。这就为生产装备和生产工艺提出了高的要求。

从竞争力上讲，要求产品具有很好的性价比。降低产品的生产过程中的成本是非常重要的课题。从国外的经验看，采用自动化生产线，提高单位人工的生产效率，是重点需要解决的问题。这一点，对于批量产品是比较容易做到的，但对于小批量产品，则应重点考虑减少生产中的脱节问题，对于有条件的企业，借鉴柔性生产制造系统将是捷径。

最后，对一个企业来说，主流产品必然是标准产品。对于“非标产品”，也应尽量减少其“非标”成分。采用单元化、模块化设计手段，将非标化为标准。

应该看到，柔性化也会一个发展过程，不会一蹴而就，需要逐步实现，不断完善。尤其是营造一个良性市场，让标准化、柔性化深入人心，使用户在选择上具有一定的约束和自觉。