隨著工業自動化程度越來越高，人為因素在工業4.0背景下的作用卻越來越大。作為人機交互的重要體現，生產和物流都更具靈活性，企業需要思考從生產工藝流程的角度如何滿足更柔性化的產品需求。對于物流，則在于如何通過智能物流滿足個性化定制。

對于傳統的制造型企業，物流流程一般包括立體倉庫、裝配線、揀料和發貨，大量采用靜止輸送技術，且生產主要面向批量生產，不具備柔性化、定制化和智能化的生產特點。而未來，面向客戶定制的產品，屬于小批量、多品種生產，應更多采用移動靈活的輸送策略。如通過AGV從收貨區到裝配區，再到整個物料中心，設計面向未來的物流4．0輸送技術。

工業4．0時代，我們必須思考智能物流，以及生產工藝如何降低成本、滿足新的需求。從立體倉庫到裝配區，再到包裝區、發貨區，整個物料搬運全部使用AGV，這是工業4．0時代智能物流的發展方向。同時，系統在生產、運行過程中實時監控流程，實時改進整個生產工藝。

在“工業4．0”的時代背景下，客戶需求個性化，產品創新周期縮短，生產節拍加快，這些不僅是生產型企業面臨的重要課題，也是對支撐生產的物流系統提出的嚴峻挑戰。工業4．0不僅要求單體設備智能化，且設備之間還要互通互聯，以滿足智能生產和智能物流需求，進而打造智能工廠、實現智能制造。

德國汽車工業作為目前全球制造業中智能化程度較高，產業集中度較高的代表，已然成為工業4．0的前沿陣地，寶馬、大眾等公司紛紛試水工業4．0，實現從3．0向4．0的轉型升級。BMW寶馬為此成立了 “寶馬柔性物流實驗室”，與來自Fraunhofer IML德國物流研究院的物流專家共同研究面向未來供應鏈的自適應技術和網絡模型，這對于歐洲經濟整體競爭力的提升都將有所貢獻。

自2015年9月以來，寶馬一直在與德國物流研究院聯合打造 “BMW柔性物流實驗室”。寶馬集團國際供應鏈副總裁Dirk Dreher博士表示，該聯合實驗室的主要議題是以全新、敏捷和跨學科的合作研究去開發、測試和應用跨供應鏈的創新技術，為實現工業4．0建立橋梁。

具有面向全球價值鏈，且足夠靈活的外部供應網絡是該實驗室的基本目標之一，特別是在國際貨運總是受到宏觀經濟動態影響的今天；由此造成的需求波動，就需要物流必須對生產和供應的變化做出靈活的和適應變化的反應。

“寶馬柔性物流實驗室”的另一個重要任務是內部物流領域的智能技術創新。在此方面，最大的成果是智能運輸機器人（Smart Transport Robot ， STR）的開發和實驗，寶馬在僅僅四個月的時間內就成功制定出自主機器人的概念。實驗室根據BMW的物流需求為其量身定制了STR，其也成功集成了寶馬成熟的技術成果——STR是一款以寶馬i3電動車電池為動力的自動駕駛運輸機器人，這對于創新技術的資源效率和回收利用也具有可持續貢獻。

這款智能機器人被主要用來運送寶馬物流中心內各種規格的料箱和器具。除內部物流領域，該機器人未來還將在寶馬智能工廠的包裝和裝配區域投入使用。由于采用了可回收利用的寶馬i3電動車鋰離子電池，充電一次至少能保證STR運行8小時，足以支撐一整天的工作強度。

Dirk Dreher博士表示，STR的研發是BMW對內部物流數字化和智能化探索的重要里程碑。在實驗室創建一年之際，第一批小批量成品已在寶馬位于德國瓦克斯多夫Wackersdorf的創新園內測試通過，2016年底STR即將投產使用。

寶馬還為其工廠引入了智能能量管理數據系統（iEMDS），該系統可以不間斷測量出生產設備或機器人的能量消耗，并把相關數據上傳到公司大數據網絡。該系統不僅可使生產線實現低能耗、高產出，還能保證產品的品質。iEMDS也是寶馬“工業4．0”理念的組成部分之一。

對于未來的智能工廠，德國物流研究院與合作伙伴共同開發的“SMART FACE”項目業務能帶來一些新的思路，尤其適用于那些中小批量、柔性生產領域，無論是電動汽車還是NIKE運動鞋。因為個性化的消費需求對傳統生產產生了巨大挑戰，其在規劃之初是用于大批量生產的。對此，“SMART FACE”（智能工廠精益生產計劃）項目的目標是打造一個靈活生產、適于中小批量定制化產品的智能工廠，所有智能規劃都通過本地信息物理系統CPS來操控。SMART FACE也是“工業4.0平臺地圖”試點項目之一。“SMART FACE”項目由德國物流研究院發起，由德國聯邦經濟技術部（BMWI）提供資金資助，合作伙伴包括多特蒙德工業大學、Continental、PSI、SICK、大眾公司等。

基于CPS系統的離散控制，讓未來的生產裝配線不再是集中控制和線性的，而是高度靈活的離散型自組織體系，一個CPS系統既可支持高度自動化又可支持人工作業。在SMART FACE打造的智能工廠里，AGV小車可準確感知貨物的重量和任務優先級。當出現一個緊急任務時，其他AGV小車可自動避讓，降低通行速度來保證該任務的順利完成。

必需的零部件可在汽車裝配站旁有一定備料，便于及時補給相應部件到該工作站。智能的倉庫管理系統，可以感知在倉庫外或是在運輸過程中的備貨信息。裝配線可自動請求所需零件，倉庫系統收到指令即時作出反應，由AGV小車運送所需材料和零件至指定位置。倉庫管理系統還能準確接收所有訂單信息，即使是來自供應商的訂單，也能知道其供應的原料何時到達。以做好充分收貨準備，備好AGV小車在第一時間送到裝配現場。

在CPS系統里的每一個設備都能得到智能傳感器和物聯網的技術支持。通過傳感器和物聯網，所有物體能夠彼此感知，所有信息可以準確獲取，并通過RFID芯片將物體的重量、去向、內容等信息進行傳遞。在工廠外，SMART FACE還可智能感知特定區域的交通信息，以為運輸車輛創建科學合理的運輸路線和預測到達時間（有效避讓堵車、道路維護、惡劣天氣）。

未來工廠將被智能小車所充斥，其既能滿足運輸任務，也可相互協作、相互通信，且他們在接收任務時，已對運輸指令完成了路線優化。無論在工廠還是倉庫，每一個周轉器具其容器本身也將是智能的，自帶庫存管理功能，可指揮分揀人員到指令揀貨區，也可遙控智能小車自動補貨。

未來一切設備都將自主決策、去中心化、離散控制，同時和互聯網互通，可以隨時上傳信息。CPS將成為物流4．0的技術中心，把所有設備平臺串聯起來。正如德國物流研究院多年前研發的高柔性CTS技術，每輛小車都是一個獨立單元，可根據所在位置與狀態自主承接合適的訂單，與生產設備及其它小車智能交互，自主解決行走中發生的問題，這樣的系統是物流4．0的核心技術。

工業4．0時代，人和機器共存已成必然，而人機協同如何達到最優？在未來的智慧工廠，機器不會取代人；相反，因為智能機器的廣泛應用，對人的要求更高，需要人能更好地與機器對接，更好地管理機器。越智能的工廠，對于駕馭工廠的人的要求越高，因此，我們的企業需要重視和激活符合工業4．0職業素養的人才培訓體系。

無論是智能工廠、還是智能供應鏈，都少不了科學嚴謹的規劃。以物流選址為例，傳統企業通常在一個廠址駐扎多年，但未來我們必須能根據客戶需求變化而快速響應，這也包括物流節點需要隨時搬遷。過去車間工位都是固定的，未來物流模式將大不同，必須能隨時改變，這是物流4．0的一大愿景。

德國人在做規劃設計時，一定會把客戶的需求落實清楚，然后根據其需求設計出最適應的方案。要建造一個工廠，成本和效率是企業追求的核心指標。如寶馬的德國萊比錫工廠，從2005年建筑落成到工廠啟用至今，都與最初的規劃設計保持了很好的一致性。在這個項目上，德國物流研究院榮譽院長庫恩教授帶領的專業團隊在工廠選址、物流集貨、廠區規劃等方面給予了寶馬大量技術支持。

與國內常見的四四方方廠區規劃不同，為靈活應對未來需求，寶馬萊比錫工廠采用了最可持續和高效靈活的生產與物流模式，圍繞中央大樓建設的三大核心生產區域（車身車間、噴涂車間和總裝車間）呈現出“梳狀結構”的不規則設計。創新的物流規劃方案，確保其產業鏈運轉更加順暢，讓寶馬供應鏈的效率顯著提高，物流成本大大降低；更重要的是，成就了寶馬高效靈活、智能化、個性化的汽車生產模式。

因此，要想建造一個好工廠必須遵循“順向規劃原則”，即先明確目標、規劃業務流程，再選擇技術設備，最后設計建筑形態，只有這樣才能確保項目規劃成功落地，為企業未來穩健發展打下堅實基礎。