自动化工厂、信息化工厂、智慧工厂、数字孪生、工业4.0、中国制造2025、元宇宙、万物互联、5G、人工智能……各种新概念接踵而至，时至当下制造业仍然是亦步亦趋，并未出现翻天覆地的骤变，进步自然是有的，颠覆与改革短时间内仍然不会有。如果对当下的电子产品制造业做个小结，大约是：自动化在解放一线劳工人头数方面有相当贡献；信息化让工厂数据收集变得及时有效；人工智能替代了部分信息查找筛选的工作，提高了部分人员的工作效率；关灯工厂、智慧工厂、灯塔工厂本质上并没有比其它企业先进或更具备竞争力，如果一定要说智慧工厂的体现，智能物流系统可说是首当其冲的标兵。

　　物流系统，英文写作Supply Chain，业界也有人翻译为供应链，是物料（电子物料、金属部件、非金属部件、复合材料、各种胶粘剂、玻璃材料、光学材料等）的购置、存储、转运、使用及产品的生产、存储、运输、销售的综合称谓。对于制造业而言，物料、部件、成品的空运、陆运、海运都不会有本质的改变，但制造工厂内部的优化却从未间断。电子产品制造工厂的物料存、转、用及成品&半成品的转、存是提升最大的环节。

　　物料存储仓库从容量及用途上分为：

• 大的VMI仓，主要用于供应商存储物料 

• 公司内部仓库，用于企业内部大仓库存放物料 

• 线边仓，用于生产车间物料暂存 

• 线上仓库，用于该产线待用物料暂存。

　　智能物流系统中，VMI仓用于大批量物料存储，可以通过物料管理系统管理其库存水位（最低安全库存）以避免造成大批量物料短缺。VMI仓的管理重点在于安全库存与过账计算，因其大批物料进出，近年本质上没有大的改变，进步点在于每个栈板有地图与库存位号，节省了人员找寻物料的时间。大部分VMI仓未使用智能仓储系统，因其前置作业时间长，对实际生产不产生紧急影响，所以业界于此着力不深。

　　公司内大仓库是业界改变最大的地方之一，业界通用的智慧仓储系统于此有多种模式作业: 

• 大型立体库模式 

• 活动的小货架模式 

• 货架到人模式

• 传统固定货架模式

　　大型立体库（图1-大型立体库）具备容量大、空间利用率高的优点，适合储存大批量物料及成品。一般大的立库设置在一楼，一楼挑高可达十几米，普通的货架及叉车难以作业，大立库货架中间有沿轨道运行的机械手，根据信息化系统提供的储位，可以高效、高容积率的存取货物。此种大型立体库需全新改造、构建，投资稍高，机械手运行稳定性是关键指标，一旦机械手故障，货物存取将变得十分棘手。

　　仓库的机械结构维护是另一关键指标，检查立体库机械结构不易操作，如货架螺丝松动的维护作业十分困难。但大型立库容积率高，运行效率较传统仓库高，适合大批量存储产品。大型立库货物存储、取出在固定位置，人员及叉车无需深入货架内部，走道等无需预留空间，众多机械手可同时作业，物料及成品只需放置于固定位置。大型立库必须有信息化系统（智能仓储系统）记录并追踪货物存、取信息及货物库存储位等。

　　另一种模式是活动小货架模式，整个仓库地面被划分标识为众多储位，每个储位存放一个小型货架，货物存取时，潜伏式AGV小车钻入货架底部，顶升货架离开地面并将货架驮运至指定位置，由人或机械手完成货架物料、产品存取作业。此种作业模式无需特别构建大型立体库，货架之间无需专用的机械手及机械手轨道等，使用共用的潜伏式AGV小车即可作业。人员、机械手作业位置固定，物料、产品同样到达统一固定作业位置。此种作业模式投资相对较低，仓库维护简单。但小货架高度有限，不能堆叠过高、过重产品，仓库体积利用率稍低，适合上楼仓库存储模式。

　　一般楼层间层高有限，货物堆叠高度也有限制，适合货架自动到人的模式。货架到人模式物料存取是人员作业，一次可以将多种物料带到分拣人员作业岗位，适合产品整体尺寸不大的企业（结构件、壳体、物料、成品等尺寸均有限）。仓库维护简单，不存在物料取不出来的风险。该模式需要使用智能仓储系统，对地面每个储位编号，对每个货架编号，甚者可以对每个货架的每个储位编号并设置亮灯功能，对接信息化系统，协助分拣人员存取物料，提高作业效率。图2-货架到人的智能仓库。

　　第四种模式是传统的货架仓储，对每个货架编号、货架上每个储位命名并安装亮灯系统（基础的信息化系统），以协助物料、产品存取时人员及时找到对应的货架及货架上的储位，快速找到空置的储位存储放置物料及产品并将存储信息上传系统。此种方案仅需要在传统仓库内对货架编号、对储位命名，设置储位亮灯系统对接信息化系统即可。一次性投资成本低，仓库布局等均无需改变，人员作业模式基本不变，但可以提高人员取料效率，图3-传统仓库亮灯系统。

　　生产车间线边仓是EMS厂及中小微企业最为关心的内容，也是影响SMT、DiP、装配测试线生产效率的关键一环。多数中小微企业及纯EMS厂，没有VMI库、也没有大的立体库，客户来料数量有限，关键A类物料甚者是1：1来料，如何管控、分发这些来料关系到工厂的生产效率。这些物料的暂存、分发将会直接与生产线有关。业界对此有几种常见的智能物料系统：智能立体库模式 智能料塔模式  亮灯料架模式 亮灯货架模式。

　　智能立体库是OEM/ODM厂对电子物料存储最常用的方案，图4-智能仓储。此种智能立体库无需企业大动干戈，可以分期实施，投资较大型立体库低，维护相对简单。 甚者可以充氮保护，恒温恒湿环境，对SMT零部件存储大有裨益。部分企业要求芯片存储10年可以正常使用，此类充氮智能库是首选方案。智能立体库通常都具备10000盘及以上的卷装料存储能力，可以直接对接生产排配系统，直接按工单备料上线，也可以合并订单发料给生产车间。适合大批量生产企业及ODM企业电子材料仓储作业。部分企业直接取消大的立体库，电子料进料直接入智能立体库，按生产排配发料出库，省却了大库、线边仓、线上仓库，智能仓库直接对接生产线，采用AGV小车送料到生产线岗位，大幅度缩减了物料系统作业时间，缩减仓库环节，节省绝大部分人力。

　　智能立体库既可以作为大型仓库使用，又可以直接用作车间线边仓，当前业界通常将二者合二为一，省却原有仓库环节，大幅度提升物料存取效率，降低工厂的运营成本，提升工厂生产效率。对于中小微企业，线边仓可以使用智能料塔模式，图5-智能料塔。智能料塔本质上是缩小了的智能立体库，体积小、可以存放一定量的物料，如产线3天内要用的物料或当天要使用的物料。智能料塔单价低，占地面积小，适合中小微企业来料加工模式，或用作线边仓。智能料塔对接信息化系统，可以按工单出料或对接产线接料需求、备料需求，避免人员找料浪费时间，避免找料等待时间。

　　大批量生产企业，产线较多，线边仓规模较大，可以使用亮灯料架模式，协助线边仓人员准备物料，图6-亮灯料架，也可以使用亮灯货架模式作业，其基本工作原理与原物料库货架亮灯相同。亮灯料架为单卷、单料号作业存储模式，亮灯货架通常以物料种类为单位存储，一般需要人工再做分拣处理。亮灯料架搭配移动机械手（AGV小车上配置机械手）可以精准备料、物料扫描存取，亮灯货架则通常用于小批量存取。

　　线上缓存仓是针对企业规模较大、产品种类较多、物料消耗较快的生产模式设置的线上即时用料智能化方案。笔者曾在一家上市公司生产现场看到产线员工在静电箱内反复寻找物料，确认结果是仓库将每条产线当日物料全部运送至产线，8个静电箱物料堆积在生产线，实际使用时产线员工要耗费大量时间再次寻找物料，这种只顾仓库减员、不管生产线效率的作业模式实不可取。

　　生产线是战场，不可以将所有弹药都堆在战士旁边让他再从弹药库内寻找适合自己枪械的子弹。生产效率受影响，仓库节省人力本质上与取消仓库、让生产线员工直接对接供应商来料相同。信息化系统、智慧工厂的本质是全厂整体减员增效，而不是将A部门的工作移至B部门做以达成A部门提效的数据指标。线边缓存仓的价值在于解决最后一公里的物料配送问题。线边缓存仓可以使用亮灯料架将生产线1~2小时内要用到的物料存储并运送至对应产线，智能料架对接信息化系统，主动亮灯提醒产线员工取料、根据扫描信息接料以保证产线正常连续运行。

　　智慧工厂概念下，智能物料管理系统是笔者时至当下看到的切实可行并已取得显著收益的项目。完美的智能物料配送系统需具备以下基础功能：

　　1、物料来料，自动扫描制造商条码、贴企业内部标签（如果需要）、自动存储于立体库（企业根据规模及成品尺寸选择大型立体库或智能箱式立体库）。

　　2、立体库根据生产排配物料需求，自动抓取物料备料，放置于智能亮灯料架。

　　3、潜伏式AGV小车将准备好的料架送至指定区域并对接电源信号、网络信号（建议使用无线网络，可以即时监控物料运送状态及位置，特别是贵重物料、保密物料等）。

　　4、智能仓库根据产线即时生产信息，主动将产线2小时内要用到的物料拣出并放置于亮灯料架。

　　5、潜伏式AGV小车将产线2小时内要用的物料送至产线指定区域，接通电源、网络信号。

　　6、产线人员根据线上缓存亮灯料架灯号，取料扫描，根据扫描信息接料作业。当下先进的自动接料机可以借助机械手完成取料盘、扫描、接料作业，完全不需要人员的介入。

　　7、生产完成后，多余的物料人工下料放入周转箱，交由AGV小车送至智能料仓，智能料仓点数、贴标签、存储以备用。

　　智能仓储、运送系统在SMT物料相对复杂，在DiP、装配测试阶段应用相对简单，而装配段壳体、结构件尺寸较大，部件及成品搬运耗费大量空间与人力，智能物料系统的使用产生的效益更加明显。智能化物流系统具备较高的参观价值，是智慧工厂先进性的典型体现之一。

　　【本文转自《一步步新技术》杂志，作者是杂志技术总顾问。】