發(fā)布日期：2025-07-31瀏覽次數(shù)： 次信息來(lái)源： 天睿咨詢-邱伏生、邱藝鵬、代浩、湯健英、邱藝凝
摘要：基于VOM（物料之聲）思想的工位實(shí)時(shí)變化拉動(dòng)物料與信息流同步精準(zhǔn)響應(yīng)方案，旨在將“讓物料說(shuō)話”這一理念融入制造物流全流程，透過(guò)數(shù)字孿生與信息物理系統(tǒng)構(gòu)建物料SU（Smart Unit）的自我感知與主動(dòng)決策能力。該思想強(qiáng)調(diào)物料從“被動(dòng)管理”向“主動(dòng)表達(dá)”轉(zhuǎn)變，從而擺脫靜態(tài)平均值限制，適配多產(chǎn)線、多工位、多物料的動(dòng)態(tài)訂單與工位需求。在此框架下，某智能工廠部署VOM后，大幅提高了人均產(chǎn)出率與物料準(zhǔn)確率，降低了斷點(diǎn)與異常情況，并構(gòu)建了可持續(xù)優(yōu)化的“工業(yè)大腦”與數(shù)據(jù)庫(kù)。此舉不僅支撐了“以工位實(shí)時(shí)變化拉動(dòng)物流與信息流同步精準(zhǔn)響應(yīng)”的目標(biāo)，也為智能制造領(lǐng)域的精益物流與數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了新思路與可行路徑。
關(guān)鍵詞：VOM思想；智能制造；數(shù)字孿生；動(dòng)態(tài)修正；柔性物流；工業(yè)大腦
作者：邱伏生 邱藝鵬 代浩 湯健英 邱藝凝
上海天睿物流咨詢有限公司
1.制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求
當(dāng)前，全球制造業(yè)正經(jīng)歷從“大規(guī)模生產(chǎn)”向“個(gè)性化定制”的轉(zhuǎn)型，智能工廠作為核心載體，其物流系統(tǒng)需具備快速響應(yīng)、高柔性和動(dòng)態(tài)優(yōu)化的能力。然而，傳統(tǒng)物流系統(tǒng)依賴人工經(jīng)驗(yàn)，存在物料流轉(zhuǎn)效率低、信息斷層、庫(kù)存積壓等問(wèn)題，難以滿足智能制造“以交付為中心”的需求。
傳統(tǒng)物流以“生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)”為核心，物料流動(dòng)被動(dòng)適應(yīng)生產(chǎn)計(jì)劃，導(dǎo)致物料齊套率低、工位等待時(shí)間長(zhǎng)，而智能工廠需以“交付驅(qū)動(dòng)”為導(dǎo)向，需要更好的模式來(lái)實(shí)現(xiàn)物料與生產(chǎn)、訂單的實(shí)時(shí)協(xié)同。
智能制造系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)物料（產(chǎn)品）全生命周期的數(shù)字化表達(dá)與主動(dòng)反饋，要求物流系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)感知物料狀態(tài)（如位置、質(zhì)量、需求）、動(dòng)態(tài)調(diào)整路徑規(guī)劃，并與生產(chǎn)、供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)無(wú)縫銜接。智能物流需“傾聽(tīng)物料的聲音”，通過(guò)數(shù)據(jù)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)“無(wú)斷點(diǎn)流通”，而傳統(tǒng)物流僅關(guān)注物料的物理移動(dòng)，缺乏對(duì)物料需求與狀態(tài)的深度洞察。
2.技術(shù)瓶頸與行業(yè)痛點(diǎn)
（1）似是而非的規(guī)劃代替了專業(yè)的智能工廠規(guī)劃，規(guī)劃主線缺失，工廠缺乏運(yùn)營(yíng)的靈魂
絕大多數(shù)智能工廠都是按傳統(tǒng)的布局、建設(shè)方法，甚至都沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)合理的頂層設(shè)計(jì)和策略定位，以及實(shí)現(xiàn)路徑分析。布局方式更不是“以交付為中心”或“以客戶為中心”的原則來(lái)布局。具體表現(xiàn)為：先買設(shè)備，后通過(guò)物理糾錯(cuò)來(lái)調(diào)整布局；廠房建設(shè)喜歡建為標(biāo)準(zhǔn)廠房；并沒(méi)有按照智能工廠運(yùn)營(yíng)的需要，以運(yùn)營(yíng)為終點(diǎn)的模式梳理邏輯；在規(guī)劃設(shè)計(jì)方案落地之前，普遍缺乏仿真過(guò)程，導(dǎo)致后續(xù)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)瓶頸和斷點(diǎn)；盲目引入各類物流技術(shù)設(shè)備，并未真正解決企業(yè)系統(tǒng)問(wèn)題。
（2）信息化覆蓋率差、模塊缺失，形成數(shù)據(jù)孤島
現(xiàn)有信息系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)、WMS）與生產(chǎn)設(shè)備、IoT傳感器數(shù)據(jù)割裂，無(wú)法形成統(tǒng)一的物料信息流。信息化在（物流）計(jì)劃體系中的覆蓋率較差，部分模塊缺失、系統(tǒng)之間存在銜接缺口，導(dǎo)致人工在多個(gè)系統(tǒng)中撈數(shù)據(jù)，再進(jìn)行二次匹配整合；以微信/電話/口頭等方式進(jìn)行信息傳遞與指引，尤其是在發(fā)運(yùn)計(jì)劃與供方到貨管理方面特別明顯。
（3）APS功能滯后，動(dòng)態(tài)調(diào)度能力不足
傳統(tǒng)調(diào)度策略依賴固定規(guī)則，無(wú)法根據(jù)物料實(shí)時(shí)狀態(tài)（如緊急訂單、設(shè)備故障）動(dòng)態(tài)優(yōu)化路徑。隨著業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)及資源的有限，APS（Advanced Planning System，高級(jí)排程系統(tǒng)）未能有效地結(jié)合各分廠設(shè)備有限容量、工廠直發(fā)/裝柜要求、生產(chǎn)效能、車輛裝載率、庫(kù)存水平及物料流動(dòng)等因子，來(lái)發(fā)揮出更好的作用以使整體鏈路資源的平衡最優(yōu)。
（4）未以工位需求進(jìn)行物料拉動(dòng)，協(xié)同控制缺失
物料配送上線、供應(yīng)商N(yùn)小時(shí)水位拉動(dòng)等重要的物流環(huán)節(jié)，依舊以天的靜態(tài)計(jì)劃來(lái)進(jìn)行指引，而非工位實(shí)時(shí)需求動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行拉動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)需要依靠人工巡視、目測(cè)來(lái)完成知曉與傳遞；多智能體（如AGV、機(jī)器人、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)）協(xié)同效率低，缺乏基于一體化的全局優(yōu)化機(jī)制。
（5）部裝計(jì)劃缺失
比如，生產(chǎn)車間沒(méi)有信息化管理，庫(kù)存管理未拉通系統(tǒng)、計(jì)劃達(dá)成率低、物料需求為人工叫料，整個(gè)車間完全處于一個(gè)黑盒狀態(tài)，反向?qū)е掠?jì)劃無(wú)法做到小時(shí)級(jí)的精準(zhǔn)排產(chǎn)，造成計(jì)劃不準(zhǔn)、庫(kù)存不準(zhǔn)的惡性循環(huán)，并最終只能以備庫(kù)存的方式來(lái)掩蓋問(wèn)題。
（6）下線直發(fā)率（數(shù)據(jù)與效率）層層丟失（Loss）
整體鏈路中有諸多環(huán)節(jié)存在對(duì)直發(fā)率的影響，每天多次開(kāi)會(huì)檢討，仍有很多直發(fā)訂單過(guò)程中轉(zhuǎn)換為中轉(zhuǎn)訂單，間接對(duì)車輛、車位、倉(cāng)庫(kù)面積、人員、裝卸設(shè)備等資源的有效安排產(chǎn)生影響。
3.問(wèn)題的提出
基于上述背景，本研究需解決以下核心問(wèn)題：
（1）VOM（Voice of Material，物料之聲）的數(shù)字化表達(dá)與實(shí)現(xiàn)路徑
如何構(gòu)建物料全生命周期的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)從采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、配送到生產(chǎn)的全鏈路數(shù)字化映射？
現(xiàn)有技術(shù)（如RFID、IoT傳感器、智能物流系統(tǒng)）如何與VOM理念結(jié)合，確保物料數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性？（2）基于VOM的智能調(diào)度策略優(yōu)化
如何設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)調(diào)度算法，使物流系統(tǒng)能根據(jù)物料需求優(yōu)先級(jí)、設(shè)備狀態(tài)、庫(kù)存水平實(shí)時(shí)調(diào)整任務(wù)分配？
在復(fù)雜場(chǎng)景（如多訂單并行、突發(fā)異常）下，如何平衡效率與成本？（3）多智能體協(xié)同與系統(tǒng)集成
如何實(shí)現(xiàn)AGV、機(jī)器人、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的協(xié)同控制，確保VOM驅(qū)動(dòng)的物流任務(wù)無(wú)縫執(zhí)行？
不同廠商設(shè)備協(xié)議差異大，如何通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化接口實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)集成？（4）VOM對(duì)生產(chǎn)與供應(yīng)鏈的協(xié)同影響
VOM理念下，物流系統(tǒng)如何與生產(chǎn)計(jì)劃（MES）、供應(yīng)鏈管理（SCM）深度協(xié)同，提升訂單交付準(zhǔn)時(shí)率？
如何通過(guò)VOM數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)物料需求，減少牛鞭效應(yīng)導(dǎo)致的庫(kù)存波動(dòng)？4.研究意義與創(chuàng)新點(diǎn)
（1）理論層面
提出VOM驅(qū)動(dòng)的智能物流系統(tǒng)架構(gòu)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)研究在物料主動(dòng)反饋機(jī)制上的空白。
構(gòu)建動(dòng)態(tài)調(diào)度與多智能體協(xié)同的理論模型，為復(fù)雜物流場(chǎng)景提供優(yōu)化依據(jù)。（2）實(shí)踐層面
通過(guò)案例驗(yàn)證，探索VOM在提升產(chǎn)能、過(guò)程動(dòng)態(tài)管理、保障交付能力中的實(shí)際價(jià)值。
為企業(yè)提供從規(guī)劃到落地的實(shí)施路徑和方法論，解決技術(shù)選型與集成難題。5.小結(jié)
VOM理念的提出，是對(duì)傳統(tǒng)物流“見(jiàn)物不見(jiàn)需求”模式的顛覆。本研究通過(guò)解決數(shù)據(jù)整合、動(dòng)態(tài)調(diào)度與協(xié)同控制三大問(wèn)題，將為智能工廠物流系統(tǒng)構(gòu)建的理論創(chuàng)新與實(shí)踐落地提供重要參考。未來(lái)可進(jìn)一步探索VOM與數(shù)字孿生、區(qū)塊鏈、5G和AI技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)更高階的透明化與可信化物流管理。
二、PFEP向VOM思想的邏輯演變
1.VOM思想概述—類比于哲學(xué)邏輯問(wèn)題（人生三問(wèn)）
哲學(xué)中著名的人生三問(wèn)（“我是誰(shuí)”“我從哪里來(lái)”“我要到哪里去”），常被視為個(gè)體尋找自我定位與發(fā)展方向的起點(diǎn)。為此，在我們每個(gè)人的生命或者成長(zhǎng)的過(guò)程中，總是容易陷入糾結(jié)。但是，如果我們對(duì)于自己的發(fā)展方向有了基本的認(rèn)知，就不會(huì)陷入迷茫。
類似的邏輯在制造物流領(lǐng)域也具有重要啟示：物料同樣需要“知道”自身的身份（Who）、來(lái)源（From）、去向（To），以明確其在工廠和供應(yīng)鏈物流系統(tǒng)中的坐標(biāo)與運(yùn)行軌跡。若物料缺乏這種“方向感”，就容易陷入被動(dòng)與混亂狀態(tài)，導(dǎo)致資源錯(cuò)配和浪費(fèi)，甚至引發(fā)系統(tǒng)崩潰。上述三問(wèn)為物料規(guī)劃和調(diào)度提供了最樸素且務(wù)實(shí)的哲學(xué)起點(diǎn)，也是VOM思想的根源。
2.知識(shí)遷移：如何定義物料、產(chǎn)品、訂單在智能制造工廠和供應(yīng)鏈的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)？
在對(duì)物料方向感進(jìn)行初步探討后，接下來(lái)的問(wèn)題是如何實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移，即在智能制造工廠和供應(yīng)鏈中，如何為物料（或產(chǎn)品、訂單）定義動(dòng)態(tài)坐標(biāo)。因?yàn)樵谖覀児芾碇圃炱髽I(yè)物流的過(guò)程中，我們經(jīng)常會(huì)在困惑中思考：這個(gè)物料是什么東西？是哪里來(lái)的？應(yīng)該去哪里？物料的三維坐標(biāo)圖，如圖1所示。
圖1 物料的三維坐標(biāo)圖（無(wú)序）
圖1中，橫坐標(biāo)X是“From”（物料來(lái)自哪里，物料的自我追溯和歷史累積），縱坐標(biāo)Y是“Who”（物料是什么，物料的自我定位和特征的認(rèn)知），而Z坐標(biāo)則表示“To”（物料要去哪里，物料的自我向往和動(dòng)態(tài)的驅(qū)動(dòng)）。
3.如何將物料從“布朗運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)通過(guò)一個(gè)“力”，集約為有方向感的“流”？
由此，我們可以看到圖1中所示，不管是單個(gè)物料還是幾個(gè)物料協(xié)同（組合），它們?nèi)绻麤](méi)有方向的話，就顯得非?；靵y。所以在一個(gè)未做規(guī)劃的物流/物料管理系統(tǒng)中，單個(gè)的/多個(gè)組合的物料都具有各自的特征來(lái)源以及去向，或者說(shuō)都有自己的流轉(zhuǎn)規(guī)律，而這個(gè)規(guī)律不具備統(tǒng)一性或者方向性，就像做“布朗運(yùn)動(dòng)”。
在制造工廠中，由于客戶訂單和裝配的需要，這些不同的物料需要根據(jù)相同的裝配需求關(guān)系進(jìn)行齊套、組合與匹配，從而以其特有的方式，配送到制造工位上，制成成品發(fā)運(yùn)給客戶。此時(shí)若沒(méi)有一個(gè)“力”去整合物料，就難以形成有序的“物流”。這個(gè) “力”可以是外部系統(tǒng)拉動(dòng)（信息指令、系統(tǒng)規(guī)則或技術(shù)手段），也可能是物料固有的“自身驅(qū)動(dòng)力”。
無(wú)論物料是被動(dòng)拉動(dòng)還是主動(dòng)推進(jìn)，目標(biāo)都是避免資源冗余與路徑交叉，形成高效有序的“物料流”，并最大程度契合工廠的裝配節(jié)點(diǎn)與生產(chǎn)計(jì)劃，從而保障交付。
4.通過(guò)“讓物料說(shuō)話”，打造“物料控制系統(tǒng)”來(lái)體現(xiàn)物料的自我動(dòng)態(tài)感知
如果這些物料能夠如我們的愿望所示，在“使能”中達(dá)成：每個(gè)物料都知道“我”是誰(shuí)？“我”來(lái)自哪里？“我”要去哪里？那將大大減少人工管理和決策的難度。如圖2所示。
圖2 物料的三維坐標(biāo)圖（有序）
假定每個(gè)物料或物料組都具有方向感，明確其來(lái)源和目的地，這就要求智能制造系統(tǒng)需要人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)之間的信息互通，需要物料能夠“說(shuō)話”。當(dāng)每個(gè)物流單元或物料單元（SU，Smart Unit）能主動(dòng)表達(dá)其歷史、狀態(tài)與需求時(shí)，就能顯著減少對(duì)人工判斷的依賴，大大降低物流管理的復(fù)雜度。
如果物料具有共同的語(yǔ)言，就大大減少了不同作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之間的錯(cuò)位，更能夠集中眾多的 SU 在同一頻道上形成流量，形成物流的集約化與自動(dòng)化。當(dāng)物料能夠隨時(shí)隨地“說(shuō)話”時(shí),就可以自我動(dòng)態(tài)感知“我”的實(shí)時(shí)的狀態(tài)，從而通過(guò)信息系統(tǒng)發(fā)出指令，指揮物流軟硬件系統(tǒng)達(dá)成相關(guān)的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息物理系統(tǒng)（CPS, Cyber-Physical Systems）實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)，形成動(dòng)態(tài)物流運(yùn)作的數(shù)字孿生模型（DTM， Digital Twin model）。為此，我們可以稱之為：物料控制系統(tǒng)（MCS，Material Control System），此時(shí)，物料在物料控制系統(tǒng)中處于“主體”地位，作為主語(yǔ)，“控制”是謂語(yǔ)，“系統(tǒng)”則是賓語(yǔ)。
5.數(shù)字孿生技術(shù)支持實(shí)現(xiàn)物理-信息的對(duì)應(yīng)
針對(duì)每一個(gè)SU的能力，我們希望它在流動(dòng)中能夠指揮和控制這個(gè)系統(tǒng)，隨時(shí)隨地指揮，隨時(shí)隨地協(xié)同、調(diào)整，形成閉環(huán)，達(dá)到物流系統(tǒng)的最佳平衡和運(yùn)營(yíng)能力。如圖3所示，這些單個(gè)的或者多個(gè)的物料SU的組合就形成了一個(gè)完整系統(tǒng)，即方框里面的部分，我們可以統(tǒng)稱這個(gè)系統(tǒng)為物流系統(tǒng)。
圖3 SU組合成為完整的物流系統(tǒng)
那么，如何實(shí)現(xiàn)物料的自我定義？
通過(guò)PFEP（Plan for Every Part，為每個(gè)物料做規(guī)劃）可以實(shí)現(xiàn)物料的自我智能化定位和SU 特征認(rèn)知，這是物料物流規(guī)劃的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和底層邏輯。
如何讓物料SU知道“‘我’要去哪里”？這可以通過(guò)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的訂單或者生產(chǎn)-物流作業(yè)計(jì)劃來(lái)賦能，使物料形成自我向往和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，這是物料主動(dòng)參與控制智能物流系統(tǒng)的動(dòng)力基礎(chǔ)和流動(dòng)前提。
如何讓物料SU知道“‘我’來(lái)自哪里”？這涉及物料的自我追溯、履歷累積以及與“信息物理系統(tǒng)”（CPS）的互動(dòng)，可通過(guò)仿真和執(zhí)行過(guò)程差異控制來(lái)實(shí)現(xiàn)自我反饋和調(diào)節(jié)，形成歷史數(shù)據(jù)和協(xié)同動(dòng)力。畢竟物流過(guò)程是天然地貫穿了全價(jià)值鏈，物流軌跡是最佳的系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)營(yíng)主線。
6.PFEP的規(guī)劃邏輯
PFEP是采用倒推式的規(guī)劃原則，即從零件的最終工位出發(fā)往上游延伸到供應(yīng)商，工位所需要的零件從工位邊的物料緩存區(qū)獲取，工位根據(jù)設(shè)定的規(guī)則拉動(dòng)物料配送和供應(yīng)商到貨。在智能工廠物流系統(tǒng)構(gòu)建中，PFEP的數(shù)據(jù)庫(kù)里一般會(huì)包含基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、物流資源管理、供方協(xié)同、庫(kù)存計(jì)劃、車輛調(diào)度、倉(cāng)儲(chǔ)管理、廠內(nèi)配送、物流技術(shù)等，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理。
物流資源管理協(xié)作，云物流計(jì)劃調(diào)度集中倉(cāng)儲(chǔ)管理，廠內(nèi)配送和物流自動(dòng)化，這些可以通過(guò)數(shù)字孿生的方式，也就是說(shuō)解決PFEP的橫向集成和PFEP的縱向集成，使得物料和物流能夠?qū)崿F(xiàn)制造資源的橫向和縱向的集成。為此，PFEP的基本思路定義了物料的庫(kù)存等級(jí)、周期和相關(guān)參數(shù)，理清了零部件流動(dòng)的物流路徑（或者叫初始物流路徑），規(guī)范了物流作業(yè)的基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)化，梳理了供應(yīng)商到貨、進(jìn)貨的基本流程。
在PFEP的基礎(chǔ)上采用拉動(dòng)物流的規(guī)劃原則：從零件的總裝工位，往上游延伸到物料配送上線、物料齊套、到貨物料緩存，以及供應(yīng)商到貨。它會(huì)涉及物料的總屬性：初級(jí)包裝、送貨、包裝存儲(chǔ)、分裝配送上線等。如圖4所示。
圖4 PFEP對(duì)于物料流動(dòng)過(guò)程要素的定義
由此可見(jiàn)，PFEP是工廠物流規(guī)劃的基礎(chǔ)，也是物流運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)，更是物流數(shù)字化的基礎(chǔ)。
7.PFEP能夠?qū)崿F(xiàn)的要點(diǎn)
PFEP為物流規(guī)劃運(yùn)營(yíng)和數(shù)字化提供了參數(shù)輸入，同時(shí)規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)過(guò)程又不斷地從PFEP 進(jìn)行優(yōu)化，所以PFEP系統(tǒng)能夠輸出場(chǎng)地需求、物流流量、看板數(shù)量、人力需求和設(shè)備需求等，關(guān)鍵工作能夠形成園區(qū)物流的循環(huán)路徑、功能區(qū)域布局、物流動(dòng)線規(guī)劃和實(shí)施設(shè)計(jì)、工位物流上線模式、物流系統(tǒng)基礎(chǔ)流量、關(guān)鍵物料流動(dòng)模式、物流過(guò)程一次性仿真以及物流信息系統(tǒng)的邏輯等，由此解決了物料SU特征的定義，可以展示任何一個(gè)或者一類物料的個(gè)性化參數(shù)；可以憑此實(shí)現(xiàn)各個(gè)區(qū)域相對(duì)空間的規(guī)劃、相關(guān)設(shè)備與資源的需求；能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)劃后的物流能力仿真、測(cè)算物流量。
具體包含（不限于）：園區(qū)物流循環(huán)路徑定義、功能區(qū)域布局定義、物流動(dòng)線（設(shè)施）設(shè)計(jì)、工位物流上線模式定義、物流系統(tǒng)基礎(chǔ)流量測(cè)算、關(guān)鍵物料流動(dòng)模式定義、物流過(guò)程一致性仿真以及物流信息系統(tǒng)邏輯梳理。
8.PFEP不能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵局限
雖然PFEP解決了不少規(guī)劃基礎(chǔ)定義的問(wèn)題，但仍存在以下局限：
首先，PFEP解決的主要是靜態(tài)的平均流量，無(wú)法針對(duì)特定的時(shí)間、訂單、計(jì)劃、產(chǎn)線等進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真，尤其難以測(cè)試實(shí)時(shí)的峰值和低谷值。
其次，物料仍處于被動(dòng)管理狀態(tài)，不能夠做到物料的自主反饋和調(diào)節(jié)，而是受制于軟硬件系統(tǒng)以及人的思維方式和管理模式。圖5是在智能工廠物流系統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程中，以傳統(tǒng)方法PFEP模式導(dǎo)向VOM的思想規(guī)劃23項(xiàng)的對(duì)比，涵蓋從“規(guī)劃、仿真、運(yùn)營(yíng)、監(jiān)控”到“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”等各個(gè)方面。
圖5 傳統(tǒng)方法對(duì)于智能工廠物流系統(tǒng)規(guī)劃的對(duì)比（傳統(tǒng)方法/PFEP/VOM）
9.基于動(dòng)態(tài)運(yùn)營(yíng)的物流控制系統(tǒng)（點(diǎn)到點(diǎn)/多點(diǎn)到多點(diǎn)/面到面）
基于動(dòng)態(tài)運(yùn)營(yíng)的控制系統(tǒng)分為三種場(chǎng)景：
第一種是單點(diǎn)到單點(diǎn)的配送，從數(shù)字孿生角度看主要涉及物料和信息的推拉結(jié)合的問(wèn)題。如圖6所示。
圖6 單點(diǎn)到單點(diǎn)的配送
第二種是多點(diǎn)到多點(diǎn)的配送，除物料和信息的協(xié)同外，還需要解決交叉和綜合調(diào)度問(wèn)題。如圖7所示。
圖7 多點(diǎn)到多點(diǎn)的配送
第三種是面到面的配送，即多點(diǎn)形成的面之間的配送，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)智能物流系統(tǒng)與智能制造系統(tǒng)的無(wú)縫銜接與協(xié)同，形成一個(gè)有機(jī)整體。如圖8所示。
圖8 面到面的配送
無(wú)論是相對(duì)簡(jiǎn)單的配送系統(tǒng)，還是復(fù)雜的配送系統(tǒng)，其中最基礎(chǔ)的是工位物流。智能工廠面臨的最大挑戰(zhàn)在于實(shí)現(xiàn)工位物流的實(shí)時(shí)上線，因?yàn)樗婕爱a(chǎn)線、生產(chǎn)作業(yè)人員、設(shè)備、物料及其載具、物流操作人員或機(jī)械手等多個(gè)要素。這需要整合生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)、物流執(zhí)行系統(tǒng)以及信息系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)，協(xié)調(diào)產(chǎn)品流動(dòng)、物料流動(dòng)、產(chǎn)線作業(yè)及信息監(jiān)控。
這些要素構(gòu)成了完整的工位作業(yè)場(chǎng)景，包含高級(jí)排程系統(tǒng)APS、配送方式和設(shè)備、物料包裝、流動(dòng)時(shí)間、容器數(shù)量和VOM等多個(gè)方面。為實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)線、多工位、多物料的協(xié)同配送，需要將不同物流單元進(jìn)行集約化和齊套化處理。這就需要在PFEP維度之上，應(yīng)用基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE，Model-Based Systems Engineering）進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證?；赑FEP提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，VOM能夠通過(guò)物料SU創(chuàng)造性地控制物流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物料的精準(zhǔn)配送與流動(dòng)。如圖9所示。
圖9 基于動(dòng)態(tài)運(yùn)營(yíng)的物流控制系統(tǒng)邏輯
1.VOM定義
VOM是一套通過(guò)“物料的聲音”來(lái)控制智能制造物流系統(tǒng)有效運(yùn)營(yíng)的體系。
在智能工廠物流作業(yè)領(lǐng)域，VOM體系通過(guò)“VOM數(shù)據(jù)庫(kù)”與“VOM大腦”兩個(gè)核心模塊的有機(jī)結(jié)合，形成一套兼具靜態(tài)規(guī)劃與動(dòng)態(tài)決策的綜合管理框架：一方面，VOM數(shù)據(jù)庫(kù)（包含PFEP、規(guī)劃參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)和指標(biāo)庫(kù)等）承擔(dān)了對(duì)物料客觀特征和各類參數(shù)的整理、歸檔和維護(hù)工作；另一方面，VOM大腦（智能決策系統(tǒng)）則依托海量數(shù)據(jù)、算法模型、系統(tǒng)學(xué)習(xí)以及數(shù)字孿生技術(shù)，對(duì)物流過(guò)程中所有物料流轉(zhuǎn)及所發(fā)出的“聲音”進(jìn)行實(shí)時(shí)捕捉與反饋，并在此基礎(chǔ)上生成更加敏捷、精準(zhǔn)且具有自決策能力的動(dòng)態(tài)管理指令。如圖10所示。
圖10 VOM的核心功能模塊
基于上述雙模塊的協(xié)同運(yùn)作，VOM的工作邏輯得以在以下兩個(gè)層面展開(kāi)：
（1）靜態(tài)參數(shù)部分
VOM數(shù)據(jù)庫(kù)所存儲(chǔ)的PFEP信息、規(guī)劃參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)和指標(biāo)庫(kù)等數(shù)據(jù)，囊括了物料在流轉(zhuǎn)過(guò)程中的基礎(chǔ)性、客觀性和可量化屬性。這些信息通常通過(guò)先期的專家分析或?qū)v史數(shù)據(jù)的總結(jié)得出，因而構(gòu)成了系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)管理的根基。
換言之，VOM數(shù)據(jù)庫(kù)在早期階段主要提供一整套“設(shè)計(jì)態(tài)”或“規(guī)劃態(tài)”的參數(shù)，支撐系統(tǒng)按照既定的邏輯對(duì)物料進(jìn)行分類、調(diào)度和監(jiān)控；在此模式下，系統(tǒng)行為相對(duì)簡(jiǎn)單，往往呈現(xiàn)出較為固定的決策流程和明確的操作規(guī)則。
然而，由于缺乏對(duì)實(shí)時(shí)波動(dòng)信息的充分捕捉和自適應(yīng)調(diào)整，純粹依托靜態(tài)參數(shù)的管理模式在面對(duì)復(fù)雜多變的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，難以有效應(yīng)對(duì)物料需求、生產(chǎn)節(jié)奏以及外部環(huán)境變動(dòng)所帶來(lái)的各種挑戰(zhàn)，其優(yōu)化程度受到顯著限制。
（2）動(dòng)態(tài)參數(shù)部分
與此相呼應(yīng)，VOM大腦（智能決策系統(tǒng)）則通過(guò)將算法、系統(tǒng)學(xué)習(xí)以及數(shù)字孿生等前沿技術(shù)引入到物流作業(yè)全流程中，廣泛收集包含物料個(gè)性（形狀、屬性、批次等）、歷史經(jīng)歷（周轉(zhuǎn)次數(shù)、運(yùn)輸過(guò)程記錄等）以及在實(shí)際作業(yè)中所“抱怨”或暴露的問(wèn)題（延遲、混裝、損耗等）的海量信息，并借助實(shí)時(shí)感知與高效計(jì)算，將其轉(zhuǎn)化為可用于指導(dǎo)物料“自主決策”的動(dòng)態(tài)參數(shù)。
此類動(dòng)態(tài)參數(shù)不僅在數(shù)值層面不斷修正先前的靜態(tài)規(guī)劃限制，同時(shí)也能自發(fā)生成一系列對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)具有指令效力的決策方案，使得物流系統(tǒng)在合適的時(shí)間節(jié)點(diǎn)做出準(zhǔn)確的流轉(zhuǎn)與協(xié)調(diào)動(dòng)作。
通過(guò)這種對(duì)“靜態(tài)—?jiǎng)討B(tài)”管理要素的交互式整合，VOM大腦能夠使物流系統(tǒng)在高度不確定或波動(dòng)的環(huán)境中依舊維持較高的靈活性和響應(yīng)度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物流資源的最優(yōu)配置和快速調(diào)整，從而保證智能制造系統(tǒng)的穩(wěn)定、有效作業(yè)。
2.VOM的基本模型(POR模型)與數(shù)字孿生
VOM作業(yè)的基本模型（簡(jiǎn)稱POR模型），如圖11所示。
圖11 VOM基本模型
其中，P代表運(yùn)營(yíng)規(guī)劃（Plan）、O代表運(yùn)營(yíng)（Operation）、R代表風(fēng)險(xiǎn)（Risk）。該模型旨在將管理方式從被動(dòng)、線下、靜態(tài)、經(jīng)驗(yàn)決策（人為）管理運(yùn)作，到主動(dòng)、在線、動(dòng)態(tài)、自主決策（智能）管理運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)合理調(diào)動(dòng)資源、穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)、控制風(fēng)險(xiǎn)、有效交付的目的。這也體現(xiàn)了模型的基本導(dǎo)向。
在實(shí)施過(guò)程中，需要確保P（規(guī)劃）過(guò)程結(jié)構(gòu)合理、O（運(yùn)營(yíng)）過(guò)程動(dòng)態(tài)可控、R（風(fēng)險(xiǎn)）過(guò)程可視可防。針對(duì)傳統(tǒng)模式中存在的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題、動(dòng)態(tài)性問(wèn)題和管理透明度問(wèn)題，VOM模型強(qiáng)調(diào)在規(guī)劃的過(guò)程能夠給物料“留聲音”；在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程，希望物料“能夠發(fā)聲”；在風(fēng)險(xiǎn)的過(guò)程，希望物料針對(duì)差異能夠發(fā)出自己“‘抱怨的’聲音”。技術(shù)支撐方面，可通過(guò)數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)：在規(guī)劃階段應(yīng)用物流仿真和物流技術(shù)，在運(yùn)營(yíng)階段應(yīng)用運(yùn)營(yíng)仿真和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在風(fēng)險(xiǎn)控制階段則通過(guò)差異管理、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)以及人工智能AI來(lái)實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)控和自我調(diào)整。
3.VOM中物料流動(dòng)的“從-至”模型（F-T Model）
基于物料的流動(dòng)性原則，在VOM的定義和基本模型中，每個(gè)物料在任何場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)上都需要有“從-至”模型（From-To，簡(jiǎn)稱FT模型），并基于POR模型進(jìn)行準(zhǔn)確表達(dá)。這個(gè)基本表達(dá)模型中，上位系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)字孿生智能決策，場(chǎng)景資源觸發(fā)拉動(dòng)系統(tǒng)。
不管是單點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)、多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，還是面到面的物流協(xié)同流動(dòng)，是物料“發(fā)聲”的通用“表達(dá)”集批的過(guò)程。如果說(shuō)PFEP表達(dá)的是“我是誰(shuí)”“我有什么特征”和“我有什么標(biāo)準(zhǔn)”，表現(xiàn)物料的個(gè)性，也就是我們俗稱的“身份證”，那么POR的過(guò)程，主要表達(dá)為：①“我從哪里來(lái)”“要到哪里去”“我要去干什么”“需要誰(shuí)來(lái)對(duì)我做什么”（Plan）；②“誰(shuí)對(duì)我做了什么”“經(jīng)歷了哪幾個(gè)加工環(huán)節(jié)”“經(jīng)歷了哪幾個(gè)物流環(huán)節(jié)”“經(jīng)歷了哪幾個(gè)質(zhì)量環(huán)節(jié)”，表達(dá)物料的歷程的累積和追溯（Operation）；③“我有什么問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)”“我發(fā)生了什么異?！薄皯?yīng)該怎么來(lái)處理我”，表達(dá)的是“物料的擔(dān)心和抱怨”（Risk）。
這個(gè)過(guò)程表達(dá)物料的身份信息，包括其特征和標(biāo)準(zhǔn)，展現(xiàn)物料的個(gè)性特點(diǎn)，就像一張身份證。在P—O過(guò)程中，主要表達(dá)物料的來(lái)源、去向、用途以及所需操作，記錄物料的歷程并實(shí)現(xiàn)追溯。R過(guò)程則表達(dá)物料可能遇到的問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，包括異常情況及其處理方法，反映物料在運(yùn)行過(guò)程中的潛在問(wèn)題和解決方案。如圖12所示。
圖12 物料流動(dòng)的“從-至”模型（F-T Model）
4.VOM中物流運(yùn)營(yíng)的SOE三層結(jié)構(gòu)及其代表的“聲音”
VOM的SOE三層結(jié)構(gòu)是指基于數(shù)字孿生的物料被賦予了客戶的聲音VOC（Voice Of Customer），即訂單和產(chǎn)品的信息，以及流程的聲音 VOP(Voice Of Process)，即制造物流過(guò)程的信息。
SOE包括戰(zhàn)略層、運(yùn)營(yíng)層和執(zhí)行層（Strategy/Operation/Execution）。戰(zhàn)略層（S）主要強(qiáng)調(diào)是滿足訂單交付的維度（代表VOC），亦即交付的數(shù)字孿生;運(yùn)營(yíng)層（O）主要強(qiáng)調(diào)是產(chǎn)品流動(dòng)和制造流動(dòng)的維度（代表VOP），亦即運(yùn)營(yíng)的數(shù)字孿生；執(zhí)行層（E）主要強(qiáng)調(diào)物料本身自主流動(dòng)的維度（代表VOM），亦即工位物流場(chǎng)景的數(shù)字孿生。如圖13所示。
圖13 VOM體系中的SOE三層結(jié)構(gòu)
SOE 的層級(jí)基本單元結(jié)構(gòu)，賦予VOC身份和指標(biāo)分解，同時(shí)用 F-T模型來(lái)集成物料的聲音，構(gòu)建一套完整的運(yùn)營(yíng)脈絡(luò)。
5.SOE與POR的對(duì)應(yīng)關(guān)系
規(guī)劃是為了運(yùn)營(yíng)，基于數(shù)字孿生的物料（POR）在從規(guī)劃到運(yùn)營(yíng)以及風(fēng)險(xiǎn)控制過(guò)程中，主要是協(xié)同基于數(shù)字孿生的物料（SOE）在戰(zhàn)略、運(yùn)營(yíng)、執(zhí)行等不同層面的發(fā)聲，以達(dá)成有效的訂單維度的交付服務(wù)、產(chǎn)品維度實(shí)現(xiàn)過(guò)程的有效管控，以及物料維度的工位有效作業(yè)，從而達(dá)成智能工廠的戰(zhàn)略指標(biāo)。
比如，SOE 結(jié)構(gòu)里面分別分析物流戰(zhàn)略從運(yùn)營(yíng)到執(zhí)行的有效性和相關(guān)績(jī)效指標(biāo)的達(dá)成能力，POR 的過(guò)程里面分析物料“說(shuō)什么”“經(jīng)歷了什么”等。
所以，在規(guī)劃過(guò)程數(shù)據(jù)是靜態(tài)的，物料的個(gè)性運(yùn)營(yíng)過(guò)程是動(dòng)態(tài)的物料的歷程，風(fēng)險(xiǎn)過(guò)程在于物料流動(dòng)過(guò)程中的“抱怨”。
而整個(gè)體系就訂單交付數(shù)字孿生、物流運(yùn)營(yíng)數(shù)字孿生、工位場(chǎng)景數(shù)字孿生，分別針對(duì)戰(zhàn)略層、運(yùn)營(yíng)層和執(zhí)行層進(jìn)行分解和賦能，使得物料的個(gè)性、物料的歷程和動(dòng)態(tài)物料的“擔(dān)心和抱怨”，都能夠?qū)崟r(shí)、全程連貫起來(lái)，形成閉環(huán)。如圖14所示。
圖14 VOM體系中SOE與POR的對(duì)應(yīng)關(guān)系
6.VOM物流體系架構(gòu)（從價(jià)值錨到體系，到技術(shù)支撐）
VOM的物流體系架構(gòu)，如圖15所示。VOM體系的核心價(jià)值在于解決物流端到端的數(shù)字化管理和物料的自主決策與調(diào)度。實(shí)現(xiàn)物流全過(guò)程的連通、透明和追溯，既要降本增效，還要推動(dòng)物流業(yè)務(wù)的模式變革，即通過(guò)構(gòu)建物料指揮系統(tǒng)、推動(dòng)物流運(yùn)作在線化、實(shí)時(shí)化、風(fēng)險(xiǎn)可視化、協(xié)同自主化。實(shí)現(xiàn)物料在生產(chǎn)前期的作業(yè)齊套、業(yè)務(wù)過(guò)程的精準(zhǔn)追溯，訂單交付的透明化交付服務(wù)水平、全通路庫(kù)存快速周轉(zhuǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)等。
圖15 VOM物流體系架構(gòu)圖
在VOM體系，要能夠做到切實(shí)執(zhí)行物流的執(zhí)行工位的叫料、物流的調(diào)度作業(yè)過(guò)程的差異管理。VOM的數(shù)據(jù)庫(kù)和PFEP規(guī)劃參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、參數(shù)指標(biāo)庫(kù)，兩者之間互為前提、互為引用和修正關(guān)系，同時(shí)能夠引用，能夠反饋，也能夠集成物料的聲音。從技術(shù)支撐而言，它可以通過(guò)數(shù)字孿生、人工智能數(shù)字主線、機(jī)器人技術(shù)、算法、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物流技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)等做有效支撐。所以，VOM 的系統(tǒng)邏輯核心是基于VOM的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)模型算法、系統(tǒng)學(xué)習(xí)和數(shù)字孿生不斷的迭代，提升智能化水平，逐步實(shí)現(xiàn)物料的自主指揮系統(tǒng)。
7.VOM大腦——智能決策系統(tǒng)（場(chǎng)景+數(shù)據(jù)+算法+系統(tǒng)學(xué)習(xí)+數(shù)字孿生）
VOM系統(tǒng)的邏輯核心是基于VOM的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)模型算法、系統(tǒng)學(xué)習(xí)和數(shù)字孿生的持續(xù)迭代來(lái)提升智能化水平，逐步實(shí)現(xiàn)物料的自主指揮系統(tǒng)。
信息系統(tǒng)里面會(huì)涉及物流執(zhí)行工位調(diào)料，物流的調(diào)度與執(zhí)行信息差異，形成執(zhí)行單元反饋和VOM大腦的行動(dòng)指令。在VOM數(shù)據(jù)庫(kù)里，PFEP規(guī)劃參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)指標(biāo)庫(kù)等等。從執(zhí)行的底層一層一層的集成，形成對(duì)于訂單的分類管理ABC的支撐。不同的物料都會(huì)經(jīng)歷從計(jì)劃到入廠、配送工位到總裝成品、發(fā)運(yùn)等過(guò)程，并實(shí)現(xiàn)全價(jià)值鏈的拉通。如圖16所示。
圖16 VOM大腦——智能決策系統(tǒng)
VOM系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)展現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)與大腦之間的雙向互動(dòng)關(guān)系。VOM數(shù)據(jù)庫(kù)作為基礎(chǔ)支撐，存儲(chǔ)和管理物料的客觀屬性、規(guī)劃參數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，通過(guò)靜態(tài)管理為系統(tǒng)運(yùn)作提供基礎(chǔ)框架。然而，這種靜態(tài)管理模式存在優(yōu)化空間的局限性。隨著系統(tǒng)智能化水平提升，VOM大腦能夠基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不斷優(yōu)化和更新靜態(tài)規(guī)劃參數(shù)，從而推動(dòng)系統(tǒng)從靜態(tài)管理向動(dòng)態(tài)決策演進(jìn)，提升系統(tǒng)的適應(yīng)性和管理效能。在這種數(shù)據(jù)庫(kù)與大腦的協(xié)同互動(dòng)過(guò)程中，就實(shí)現(xiàn)了從靜態(tài)規(guī)劃到動(dòng)態(tài)優(yōu)化的轉(zhuǎn)變。
隨著系統(tǒng)智能化程度不斷提升，VOM數(shù)據(jù)庫(kù)與VOM大腦之間的交互呈現(xiàn)出更深層次的迭代演化：一方面，系統(tǒng)在初始規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)設(shè)定上仍然離不開(kāi)VOM數(shù)據(jù)庫(kù)提供的穩(wěn)固基礎(chǔ)；另一方面，VOM大腦的實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)與動(dòng)態(tài)調(diào)整功能會(huì)持續(xù)修正和完善那些原本靜態(tài)的規(guī)劃參數(shù)，甚至在必要時(shí)徹底替代原先的部分邏輯或規(guī)則，使得企業(yè)對(duì)物流管理的控制力更加精準(zhǔn)和自主。與此同時(shí)，伴隨算法復(fù)雜度與數(shù)據(jù)規(guī)模的迅速增長(zhǎng)，系統(tǒng)也對(duì)作業(yè)環(huán)境中海量的異構(gòu)信息進(jìn)行多維度整合并實(shí)時(shí)分析，從而在提升管理效能的同時(shí)，形成一個(gè)隨需應(yīng)變、全面協(xié)同的“自決策”物料流轉(zhuǎn)體系。
1.案例概述
在某家電企業(yè)智能工廠中，基于VOM思想所構(gòu)建的綜合物流管理與決策體系，通過(guò)“物料發(fā)聲”與“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”相融合的方式，實(shí)現(xiàn)從物料入庫(kù)、倉(cāng)儲(chǔ)（VMI庫(kù))檢驗(yàn)、生產(chǎn)過(guò)程調(diào)度直到成品出庫(kù)的全流程拉動(dòng)與信息同步。如圖17所示。
圖17 某企業(yè)的VOM系統(tǒng)
VOM體系在制造的價(jià)值流環(huán)節(jié)，通過(guò)為每一件物料（如零部件、組件等）賦予唯一身份標(biāo)識(shí)，即“一物一碼”，有效串聯(lián)了“物料是誰(shuí)、從哪里來(lái)、要到哪里去、擁有哪些個(gè)性化特征”等基礎(chǔ)屬性，并在整個(gè)生命周期中對(duì)這些信息進(jìn)行逐步采集與更新。具體而言，在供應(yīng)商生產(chǎn)發(fā)運(yùn)、VMI入庫(kù)檢驗(yàn)、VMI出庫(kù)、在途運(yùn)輸、入廠卸貨、作業(yè)齊套及出庫(kù)等各個(gè)節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)通過(guò)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)將實(shí)際發(fā)生的物流與生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)上傳至VOM數(shù)據(jù)庫(kù)，形成“聲音集”。該“聲音集”不僅記錄物料在各階段的客觀信息（如時(shí)間戳、載具信息、位置信息、批次等），也匯聚設(shè)備運(yùn)行、人員操作、環(huán)境變化等多維數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)的分析與決策奠定基礎(chǔ)。
VOM大腦作為工業(yè)級(jí)智能決策中心，會(huì)綜合“聲音集”所累積的大數(shù)據(jù)，并依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)整體規(guī)劃參數(shù)與動(dòng)態(tài)反饋信息，對(duì)生產(chǎn)資源調(diào)度、物料設(shè)備調(diào)度、在制品周轉(zhuǎn)周期等環(huán)節(jié)進(jìn)行正向或反向的實(shí)時(shí)調(diào)整，從而形成生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)與VOM大腦之間的雙向閉環(huán)。該閉環(huán)不僅提升了供應(yīng)鏈端到端的協(xié)同效率，而且在將異常差異可視化的同時(shí)，為后續(xù)的持續(xù)改進(jìn)提供了數(shù)據(jù)支撐。
在執(zhí)行系統(tǒng)層面，當(dāng)VOM大腦輸出的指令被下達(dá)給現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，執(zhí)行系統(tǒng)通過(guò)讀取VOM數(shù)據(jù)庫(kù)所儲(chǔ)存的規(guī)劃參數(shù)、物料屬性和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，快速匹配相應(yīng)的工藝流程并執(zhí)行自動(dòng)化或半自動(dòng)化操作。與此同時(shí)，執(zhí)行系統(tǒng)會(huì)將過(guò)程結(jié)果（例如搬運(yùn)完成的時(shí)間點(diǎn)、配送準(zhǔn)確率、設(shè)備負(fù)載狀況及作業(yè)效率等）再度回傳至VOM數(shù)據(jù)庫(kù)和VOM大腦。通過(guò)這樣的“計(jì)劃—執(zhí)行—反饋—修正”循環(huán)機(jī)制，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程在用料、時(shí)間、空間、人員及設(shè)備等要素之間得到有效協(xié)調(diào)，從而確保能夠及時(shí)且高質(zhì)地響應(yīng)市場(chǎng)需求。
此外，對(duì)物料進(jìn)行“一物一碼”管理的思路，使得每一階段的物流和制造信息都能被追溯和審計(jì)，從而完整地描摹出產(chǎn)品零部件與整機(jī)產(chǎn)品的“生命軌跡”。在本項(xiàng)目的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，大規(guī)模的物料種類與復(fù)雜多變的生產(chǎn)節(jié)拍共同導(dǎo)致大量異構(gòu)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生；但正因?yàn)閂OM數(shù)據(jù)庫(kù)承擔(dān)了標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化與動(dòng)態(tài)更新的職責(zé)，系統(tǒng)可以在宏觀層面對(duì)多工廠、多區(qū)域的資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，同時(shí)也能在微觀層面對(duì)任意物料的狀態(tài)和需求進(jìn)行深度剖析，保證從“來(lái)料—檢驗(yàn)—投產(chǎn)—在制—成品出庫(kù)”各環(huán)節(jié)的無(wú)縫銜接與透明化管理。
最后，通過(guò)對(duì)“物料聲音”的高頻采集和對(duì)“大數(shù)據(jù)”分析的深度利用，該工廠在三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)突破性收益：
（1）打造行業(yè)標(biāo)桿。搭建了全價(jià)值鏈一體化的智能集成物流運(yùn)作體系，打造行業(yè)領(lǐng)先的制造物流體系標(biāo)桿。通過(guò)多部門聯(lián)合，共同打造了智能工廠空間分層分布式物流模式，并與供應(yīng)鏈服務(wù)公司協(xié)同推進(jìn)產(chǎn)前物流變革落地，全面引領(lǐng)制造物流。
（2）實(shí)現(xiàn)技術(shù)引領(lǐng)。成為行業(yè)內(nèi)首家成功構(gòu)建并運(yùn)用VOM思想的企業(yè)，通過(guò)“物料控制系統(tǒng)”模式，實(shí)現(xiàn)以工位實(shí)時(shí)變化拉動(dòng)信息流和實(shí)物流同步精準(zhǔn)響應(yīng)。同時(shí)優(yōu)化VMI布局策略（倉(cāng)配集約、同品同倉(cāng)、前置、物料齊套與檢驗(yàn)），通過(guò)N點(diǎn)生產(chǎn)進(jìn)度實(shí)時(shí)拉動(dòng)VMI倉(cāng)精準(zhǔn)備貨、組盤、發(fā)運(yùn)，消除斷點(diǎn)和浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)物料直達(dá)工位的配送能力。
（3）運(yùn)營(yíng)績(jī)效提升。投產(chǎn)2年來(lái)，人均產(chǎn)出率提高48%，生產(chǎn)和物流過(guò)程異常減少67%，斷點(diǎn)減少32%，VOM場(chǎng)景覆蓋率達(dá)到100%，下線直發(fā)比例提高20%。
2.VOM的實(shí)際應(yīng)用邏輯：使能場(chǎng)景創(chuàng)新+動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)擴(kuò)充+關(guān)鍵指標(biāo)輕量運(yùn)算
VOM在實(shí)際場(chǎng)景中的應(yīng)用有兩種路徑：一是從搭建VOM數(shù)據(jù)庫(kù)起步，形成VOM大數(shù)據(jù)，持續(xù)發(fā)掘現(xiàn)有模式中的改善點(diǎn)，賦能作業(yè)場(chǎng)景；二是從單個(gè)“從-至（F-T）”場(chǎng)景入手，梳理該場(chǎng)景所需的VOM基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，逐步向VOM數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)充。
如圖18所示，左側(cè)展示了“從-至（F-T）”場(chǎng)景的基礎(chǔ)要求，右側(cè)則是VOM大腦的思維方式、數(shù)據(jù)庫(kù)連接及要求。這樣的設(shè)計(jì)，旨在構(gòu)建能夠帶來(lái)模式創(chuàng)新的使能場(chǎng)景，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)充和輕量級(jí)應(yīng)用。
圖18 實(shí)施路徑與邏輯
3.14個(gè)典型場(chǎng)景的VOM落地過(guò)程：初始方向指引/反向調(diào)整策略+執(zhí)行結(jié)果反饋/ VOM反饋
14個(gè)典型場(chǎng)景全部基于VOM的工業(yè)大腦智能決策系統(tǒng)，采用數(shù)字孿生、算法計(jì)算和系統(tǒng)自主學(xué)習(xí)，并實(shí)現(xiàn)反向調(diào)整策略和VOM反饋。
系統(tǒng)中心是數(shù)據(jù)庫(kù)，底層是執(zhí)行系統(tǒng)。兩者協(xié)同實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源調(diào)度、物料設(shè)備調(diào)度實(shí)施與差異分析，形成閉環(huán)管理。系統(tǒng)記錄物料的個(gè)性特征和全過(guò)程環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)時(shí)掃碼采集狀態(tài)，記錄其全生命周期。通過(guò)整合物流數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，優(yōu)化資源使用，實(shí)現(xiàn)降本增效和高效交付。在這一思想指導(dǎo)下，工藝物流拉動(dòng)與信息同步形成數(shù)字孿生關(guān)系。
系統(tǒng)構(gòu)建了全價(jià)值鏈的“從-至（F-T）”場(chǎng)景體系，設(shè)定物料反饋機(jī)制，進(jìn)行正向或反向的實(shí)時(shí)調(diào)整。所謂正向調(diào)整，主要是指在預(yù)先設(shè)定的規(guī)劃參數(shù)和工藝流程基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的異常或需求波動(dòng)，快速觸發(fā)新的調(diào)度指令或參數(shù)修訂；而反向調(diào)整則表現(xiàn)在對(duì)已經(jīng)完成的部分工序或已發(fā)布的計(jì)劃進(jìn)行回溯式的優(yōu)化修正，以減少局部瓶頸或資源浪費(fèi)，從而形成生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)與VOM大腦之間的雙向閉環(huán)。并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)基于物料特性的算法，并在VOM 數(shù)據(jù)庫(kù)中建立了完整的參數(shù)分類表格體系。如圖19所示。
圖19 14個(gè)典型場(chǎng)景的VOM落地過(guò)程
4.“從-至（F-T）”場(chǎng)景體系的實(shí)際應(yīng)用
比如，在“空中輸送的小件物料精準(zhǔn)配送至生產(chǎn)工位”的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，VOM體系通過(guò)對(duì)“F-T”流程的精細(xì)化設(shè)計(jì)，結(jié)合物料特征所匹配的算法與參數(shù)，構(gòu)建了一條可實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)拉動(dòng)和高效配送的閉環(huán)物流鏈。
（1）“F-T”場(chǎng)景選定與設(shè)計(jì)
首先，明確“空中輸送”與“生產(chǎn)工位”之間的業(yè)務(wù)邊界，即將“從”空中輸送線的存儲(chǔ)或緩存位置，“至”指定工位的物料配送路徑界定為單一管理單元。此舉確保后續(xù)的算法設(shè)計(jì)、物料數(shù)據(jù)采集及調(diào)度策略都圍繞這一“F-T”流程展開(kāi)，從而提升整體規(guī)劃與執(zhí)行的一致性。
（2）物料“所說(shuō)的話”，即需求、狀態(tài)與精細(xì)指令
在該場(chǎng)景中，物料“說(shuō)話”的核心是讓工位精準(zhǔn)掌握所需物料的到達(dá)時(shí)間、批次數(shù)量以及余料狀況，并在必要時(shí)下達(dá)補(bǔ)貨請(qǐng)求。
當(dāng)VOM大腦下發(fā)精確的需求指令后，空中輸送線及其配套調(diào)度單元即可按照預(yù)置算法，分配合適的運(yùn)輸載具，并將對(duì)應(yīng)數(shù)量的物料箱數(shù)在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻送抵指定工位，實(shí)現(xiàn)“小批量、多頻次”的精準(zhǔn)供應(yīng)。如圖20所示。
圖20 某企業(yè)“從-至（F-T）”場(chǎng)景體系的實(shí)際應(yīng)用
5.基于物料特性所做的算法設(shè)計(jì)
為保障“空中輸送”在生產(chǎn)作業(yè)的高效性與可預(yù)測(cè)性，需要對(duì)物料的重量、體積、包裝方式以及工位BOM消耗頻率等指標(biāo)加以綜合考量，并制定相應(yīng)的算法邏輯。
（1）可持續(xù)消耗時(shí)間。計(jì)算工位余料以及拉動(dòng)物流節(jié)拍，確定補(bǔ)貨周期閾值，以避免過(guò)早或過(guò)晚配送造成資源浪費(fèi)或工位停線。
（2）下一批次物料到達(dá)時(shí)點(diǎn)。使用“Round down”或其他離散數(shù)學(xué)方法，估算下一批物料到達(dá)工位的時(shí)間和數(shù)量。
（3）物料配送速度與路線。結(jié)合空中輸送系統(tǒng)的運(yùn)行速度、距生產(chǎn)工位的距離以及可用載具（如懸掛小車EMS、吊籃、標(biāo)準(zhǔn)箱等）的實(shí)時(shí)情況，動(dòng)態(tài)匹配最優(yōu)配送路線與調(diào)度算法，確保在可接受的最小時(shí)間內(nèi)完成精準(zhǔn)投放。
6.VOM數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)提取與反饋
每次進(jìn)行“F-T”配送前，系統(tǒng)會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（例如包裝數(shù)量、補(bǔ)貨規(guī)劃、工藝要求），并結(jié)合實(shí)時(shí)“聲音集”中的消耗速率、生產(chǎn)排期等信息，完善配送指令。在配送完成后，空中輸送系統(tǒng)及工位掃描設(shè)備會(huì)將實(shí)際送達(dá)時(shí)間、送達(dá)數(shù)量、是否出現(xiàn)異常等數(shù)據(jù)再度回傳，更新至VOM數(shù)據(jù)庫(kù)。該過(guò)程構(gòu)成了一個(gè)“發(fā)聲—執(zhí)行—反饋—修正”的完整閉環(huán)，不斷提高后續(xù)配送任務(wù)的精確度與靈活性。
7.現(xiàn)場(chǎng)協(xié)同與系統(tǒng)價(jià)值
通過(guò)上述機(jī)制，“空中輸送的小件物料精準(zhǔn)配送至生產(chǎn)工位”的應(yīng)用場(chǎng)景不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)工位需求的按需拉動(dòng)與動(dòng)態(tài)補(bǔ)給減少工位與線邊庫(kù)存、降低異常風(fēng)險(xiǎn)、提高作業(yè)效率、降低時(shí)間損耗和人工成本，也顯著提升了物料周轉(zhuǎn)速度與空間利用率。
8.案例小結(jié)
在傳統(tǒng)的物流模式中，工位需求往往難以實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)地反饋至上游環(huán)節(jié)，導(dǎo)致物料供應(yīng)出現(xiàn)“過(guò)量或不足”、配送滯后或現(xiàn)場(chǎng)擁堵等問(wèn)題。本案例的拉動(dòng)設(shè)計(jì)將“工位實(shí)時(shí)變化”作為觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)在N點(diǎn)（如N1、N2）布置邊緣計(jì)算單元，捕捉并分析物料需求與執(zhí)行進(jìn)度的動(dòng)態(tài)變化，隨后將決策指令傳遞至VOM大腦，使得每一批物料的出庫(kù)、組盤、發(fā)運(yùn)乃至到達(dá)工位都能得到“按需、按時(shí)”的即時(shí)響應(yīng)，確保在高頻、小批量與低頻次、大批量共存的復(fù)雜環(huán)境下仍可維持物流的精準(zhǔn)可控，從而維持智能工廠的有效生產(chǎn)、安定生產(chǎn)、高品質(zhì)制造，達(dá)到精準(zhǔn)交付。
1.優(yōu)勢(shì)：基于VOM理念的智能工廠物流系統(tǒng)在多個(gè)方面顯著優(yōu)于傳統(tǒng)模式
高度可視化與透明度：所有物料、設(shè)備狀態(tài)在線可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)庫(kù)存0延遲盤點(diǎn)和物流過(guò)程全追溯。管理者對(duì)物流運(yùn)行了然于胸，決策更加科學(xué)。
實(shí)時(shí)響應(yīng)與高柔性：物流調(diào)度由被動(dòng)變主動(dòng)，能夠及時(shí)響應(yīng)生產(chǎn)變化乃至客戶訂單變更。生產(chǎn)與物流深度協(xié)同，提高按期交付率和客戶響應(yīng)速度。特別在多品種、小批量的定制生產(chǎn)中，VOM模型展現(xiàn)出強(qiáng)大的柔性支持能力。
效率與準(zhǔn)確率提升：自動(dòng)化、智能化物流減少人為參與，物料配送準(zhǔn)確率提升，差錯(cuò)和漏料顯著降低。物流等待和停滯時(shí)間減少，生產(chǎn)節(jié)奏更加流暢。
自主優(yōu)化與預(yù)測(cè)能力：借助數(shù)字孿生和AI算法，閉環(huán)的系統(tǒng)具備自我學(xué)習(xí)優(yōu)化能力，能夠進(jìn)行故障預(yù)測(cè)、瓶頸分析，提前采取措施。這使物流系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定，抗風(fēng)險(xiǎn)能力更強(qiáng)。
2.應(yīng)用挑戰(zhàn)：推行VOM模型也面臨一些挑戰(zhàn)和需要克服的問(wèn)題
技術(shù)與投資門檻：構(gòu)建全面的物聯(lián)網(wǎng)感知和數(shù)字孿生模型需要大量硬件投入（智能物流技術(shù)、傳感器、標(biāo)簽、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施）和軟件開(kāi)發(fā)工作，初期成本較高。同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行數(shù)字化改造可能遇到接口兼容問(wèn)題，需要專業(yè)技術(shù)支持。
組織與流程變革：VOM不僅是技術(shù)改造，也涉及業(yè)務(wù)流程重組和人員角色轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)物流管理人員需要適應(yīng)由系統(tǒng)自動(dòng)決策執(zhí)行的新模式，培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)維護(hù)能力。
標(biāo)準(zhǔn)和互操作性：工廠內(nèi)可能存在不同廠商的設(shè)備和系統(tǒng)，確保所有這些異構(gòu)組件都能融入統(tǒng)一的CPS架構(gòu)聯(lián)通通信，需要建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或使用中間件平臺(tái)。
3.對(duì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推動(dòng)作用：盡管存在挑戰(zhàn)，VOM模型對(duì)智能工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有重大意義
首先，VOM以物流為切入點(diǎn)，將生產(chǎn)制造的“血脈”全面數(shù)字化。這解決了過(guò)去生產(chǎn)和物流信息割裂的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)貫通把原先碎片化的制造物流環(huán)節(jié)串聯(lián)起來(lái)并形成了閉環(huán)，搭建起數(shù)字化轉(zhuǎn)型的骨架。
其次，案例的實(shí)施培養(yǎng)了企業(yè)對(duì)于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策的能力和思維模式。通過(guò)數(shù)字孿生和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，企業(yè)管理從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。這不僅可提高當(dāng)下的運(yùn)營(yíng)效率，更為未來(lái)的持續(xù)改進(jìn)和業(yè)務(wù)創(chuàng)新建立了數(shù)據(jù)資產(chǎn)和算法能力基礎(chǔ)。比如，擁有全流程數(shù)據(jù)后，可以進(jìn)一步應(yīng)用AI進(jìn)行產(chǎn)銷協(xié)同優(yōu)化、供應(yīng)鏈預(yù)測(cè)等更高階的數(shù)字化應(yīng)用。
最后，VOM所體現(xiàn)的以客戶為中心、以終為始的拉動(dòng)模式，本質(zhì)上是數(shù)字時(shí)代對(duì)傳統(tǒng)制造范式的升級(jí)。它使得工廠能夠敏捷響應(yīng)市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)按需生產(chǎn)和個(gè)性化定制，從而推動(dòng)商業(yè)模式從大規(guī)模制造向大規(guī)模定制轉(zhuǎn)型。可以預(yù)見(jiàn)，隨著VOM理念和技術(shù)架構(gòu)的成熟應(yīng)用，制造業(yè)將加速走向由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自主協(xié)調(diào)生產(chǎn)，供應(yīng)鏈也將變得更智慧高效。
VOM模型通過(guò)理念與技術(shù)創(chuàng)新，賦予了物料和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)前所未有的感知與自主協(xié)同能力，可顯著提升智能工廠內(nèi)部物流系統(tǒng)的效率、柔性與可控性，在實(shí)踐中展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，轉(zhuǎn)型過(guò)程中也需克服技術(shù)和管理方面的挑戰(zhàn)。
總體而言，VOM模型為智能工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了一條清晰路徑：以物流數(shù)字化帶動(dòng)全面數(shù)字化，以物料自驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)拉動(dòng)，以數(shù)據(jù)智能引領(lǐng)制造變革。這對(duì)于制造企業(yè)邁向智能制造、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力具有深遠(yuǎn)的推動(dòng)作用。
以上文章來(lái)源于《物流技術(shù)與應(yīng)用》雜志
