本文是一篇物流论文，本文以江西HST公司为背景，以热冲压生产物流过程为对象，设计并开发了智能化热冲压生产物流系统。
1 绪论
1.1 研究背景与意义
随着工业4.0概念的提出，智能制造作为新一代工业革命的核心，其中物流管理的智能化是实现智能制造不可或缺的一个环节。物流分为企业生产物流和流通企业物流，其中企业生产物流是指在企业内部伴随着正常生产所出现的必要的物料运输[1]。生产物流的顺利运行是企业内部生产制造过程得以持续进行的保障，生产物流管理水平的高低可以直接反映出企业产品的生产质量以及生产成本的高低，同时生产物流效率的提高对于企业生产效率的提高、订单交付周期的缩短具有重要意义[2]。
为了提高生产物流的管理水平，生产物流管理系统便应运而生。物流系统的目的是在保证企业生产顺利进行的前提条件下，将物资的时间和空间效益最大化，同时把各个物流环节进行合理衔接，以获得最佳的经济效益[3]。近年来，由于生产技术的不断提高，越来越多的企业开始将重心转移到降低物流成本、提高物流效率上来，其中使用信息化的物流系统代替传统的口头物流指令来支撑生产物流运作，开始逐渐得到重视[4]。
江西HST汽车零部件有限公司是一家主要经营热冲压汽车零部件的研发、制造和销售的公司。按照工艺特点，HST公司的生产方式属于批式生产。上道工序生产出一定量的零件，之后再转移到下道工序，下道工序同样也生产出一定库存量零件后，再转移到再下道工序，在整个工艺流程中每一道工序所生产的中间产品都保证生产出一定库存量之后再下移到下道工序，这样的生产方式称为批式生产[5]。目前在公司的整个生产环节中，生产物流的主要部分是各道工序以及工序与仓库之间零件的转移。而对于当前的生产模式，该物流工作的发起依赖线上工作人员的口头物流指令，该方式所发起的物流工作不能做到良好的及时性和统一性，不具备自动化的特征，不符合智能制造的特点。本文针对HST公司当前生产方式的缺陷进行研究改进，以实现物流过程的自动化、准时化、高效化为目标设计物流系统，实现对生产物流的实时监控，降低物流成本，提高企业竞争力。
1.2 生产物流系统国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
在生产物流方面，国外的相关理论研究以及实践优化要领先于国内，研究范围也更广泛，特别是美国和日本在该方面处于世界领头的地位。生产物流管理的概念起源于美国，由美国生产与库存管理协会在二十世纪五十年代提出。同时美国库存协会结合物流系统理论和物资需求计划概念，在物流系统的基础上提出了企业生产物流系统理论，这便是生产物流系统的雏形。企业的生产物流按照流程有存储、运输、装卸三种形式，按照系统层级分，有规划、管理、运行三种不同的研究阶段，因此对于生产物流系统的研究存在许多不同的角度与方向[6]。之后随着物流成本理论、物流配送理论等各种从不同角度出发的理论不断应用于生产物流管理系统，现如今的物流管理系统已形成了较为扎实的理论基础[7]，并在许多公司企业中有着成功的运用案例。
在基础理论的研究方面，Lawrence[8]等人通过建立企业物流系统与生产系统相互协调的多目标模型，分析了如何最大化生产效率、最小化生产成本和最大化生产量，同时论证了企业生产物流系统以及生产物流管理在企业经营发展中的关键作用。Srinivasan[9]等人分析了企业资源合理配置对生产物流管理的影响，指出了应当注意生产过程中物流路径的选择、物流量的协调以及物流资源如物流叉车的分配问题。Kim[10]等论述了看板管理的运用原理以及其在生产物流管理中的重要作用，为以后看板管理在物流系统中的推广普及奠定了基础。Wei Feng[11]等人则直接指出MES看板是实现精益化控制系统的关键技术，为MES看板在各种管理系统中的运用提供了思路，同样也包括物流管理系统。Powell[12]等人将ERP系统与物流管理系统相结合，实现了生产过程实时控制，并指出电子看板的实时监控作用，可以实现及时反馈信息，进一步提升了物流管理系统的精益性和实时性。
2 热冲压生产物流系统需求分析
2.1 热冲压生产流程分析
2.1.1 公司生产基本情况
根据对HST公司的现场实地调研，总结出了公司的一般生产流程为钢卷、落料、热冲压、激光切割、抛丸、质检，最后送入成品库。同时公司存在外协加工（例如热冲压件购买其他公司的产品）以及委外加工（例如激光切割后直接质检进入成品库售卖）的现象，因此部分项目只有生产流程中的一部分。在生产过程中产品必定需要从不同的生产线、仓库之间发生流转，这就是目前公司内部的生产物流的主要内容。生产物流过程中，产品的载体是零件框，并且不同的工序存在不同的纸质作业卡，用以记录零件框中零件的详细信息，同时物流人员根据工序流转卡进行所需零件的查找。目前存在共五种不同形式的作业卡：物料标签卡、半成品流转卡、待处理零件卡、成品标签卡、商品出货卡。
2.2 功能性需求分析
针对公司现有生产模式存在的漏洞，可提出系统所需具备的基本功能：
（1）目前公司的MTO生产模式契合精益化生产的思想核心，是较为适合公司现状的一种生产模式，但现有的订单设计模式中订单以及生产计划的制作均为生产管理人员手动制作，不够系统化、智能化。因此系统需要具备基本的订单制作、订单导入、生产计划制作等功能，并应根据公司基本情况给出生产计划制作建议或智能化分配生产计划。同时应制作相应的生产计划看板，以使生产计划实现对现场生产的实时监控。
（2）物流作业过程自动化。系统应针对现有的生产物流过程缺陷，提出新的适合公司的物流执行流程，并给发起物流任务的工作人员以及执行物流任务的人员提供相应的界面及功能，实现整个生产物流过程的自动化，同时需要尽量减少物流人员在使用系统时所需要关注的内容，提高物流人员的工作效率。而物流过程中存在的作业分配问题等，系统应给出相应的智能优化算法，尽量减少生产物流成本。
（3）零件作业过程自动化。对于现有的作业卡工作模式，系统不做过多改动，但应解决作业卡因丢失而无法追溯、作业卡手动填写效率不高等问题。因此系统需要为线上操作技工制作相应的作业卡模块，以将现有的工作流程自动化，并使作业卡内容录入数据库中得以实现追溯功能。
（4）资源管理与数据分析。将生产物流各环节实现做自动化、智能化的同时，系统可针对其中的物流车辆、相关的工作人员进行相应的基本管理以及统计分析。数据分析及反馈建议是一个完整的系统必不可少的环节。
3 热冲压生产物流系统功能设计 ................. (16)
3.1 业务流程分析与设计 ................. (16)
3.2 系统整体架构分析 .............................. (23)
4 物流调度方法研究............... (30)
4.1 热冲压生产物流调度问题描述 ................... (30)
4.2 热冲压生产物流调度数学模型构建 ............................. (33)
5 热冲压生产物流系统实现............................... (42)
5.1 开发工具介绍 ........................................ (42)
5.2 系统整体功能实现 ..................................... (43)
5 热冲压生产物流系统实现
5.1 开发工具介绍
5.1.1 后端开发技术
（1）Django。Django是一个高级Python Web框架，该框架提倡快速开发模式以及干净实用的代码设计，由具有先进经验的开发人员搭建，使得我们在Web开发过程中避免了许多不必要的麻烦，因此我们可以专注于编写设计应用程序的功能，而无需重新学习许多其他的基础架构。作为免费的、开源的开发工具，Django的主要目标是使得繁琐的数据库驱动网站的搭建变得较为简单。该框架强调组件的可重用性和“可插拔性”，代码更少；低耦合，快速发展，以及不重复是Django的三大原则。Django自始自终均使用Python语言，甚至设置文件以及数据模型的应用都得使用Python。Django还提供了一个用户可选的方便管理方面的各种基本操作如创建、读取、更新和删除的接口，该接口通过自省动态生成，并通过管理模型进行配置[42]。
（2）My SQL。本文基于MyS QL进行相关数据库开发。经济全球化以来，科学技术水平迅速发展，特别是互联网革命以来，各种形式的数据信息呈指数级增长，数据库长期以来被广泛应用于各种信息系统中。MyS QL作为世界上最大的开源关系数据库（RDBMS，Relational Database Management System），采用关联数据的手段将数据存储在不一样的表中，而不是将所有数据放在一起例如全部放在一个表格内，因此其速度快、可靠性高、适应性强。MyS QL配备了InnoDB的强大的存储引擎，当下的主要网站平台基本都使用My SQL作为后端数据存储。目前，MyS QL已经成为最流行的数据库，腾讯、阿里巴巴和特斯拉等品牌中得到了广泛应用[43]。
6 总结与展望
6.1 总结
随着当代科学技术的不断提高，生产技术的进步所带来的企业成本的显著降低已逐渐难以实现，因此如何有效减少生产物流成本、降低其在企业成本中所占据的比例慢慢引起研究者的重视。本文以江西HST公司为背景，以热冲压生产物流过程为对象，设计并开发了智能化热冲压生产物流系统，论文的主要成果如下：
（1）基于实际调研的现状梳理和需求分析。根据现场调研报告，总结出公司目前为按单生产模式（MTO），同时属于批式生产。之后得出结论，公司目前在生产物流中存在的最大问题是整体物流过程以及生产过程不够智能化、自动化。因此智能化生产物流系统的基本需求可确定为物流过程自动化、作业过程自动化以及相关的资源数据管理，同时还需具备安全性、易用性、可靠性等性能需求。
（2）改进的业务逻辑流程分析以及基本的系统架构设计。在公司现状以及需求分析的基础上，对智能化生产物流系统中的各业务流程提出改进并进行新的设计，包括物流业务流程以及工序作业流程，并对系统进行了整体的架构分析。同时在此基础上，设计了系统所需具备的功能模块，包括生产计划管理模块、物流作业管理模块、工序作业管理模块、资源管理模块等，最后实现了对数据库相关设计。
（3）调度过程分析及物流过程建模。对生产物流的调度进行了详细的分析总结，提出了生产物流调度的两大环节：物流作业产生、物流作业分配。同时结合实际情况以及合理假设对物流调度过程进行了数学建模，最后引入遗传算法对物流作业分配过程求解，得出优化的物流作业分配结果。
（4）热冲压生产物流系统的开发与实现。基于论文前述的分析对系统进行代码层面的实现，基本实现了对物流过程、作业过程的智能化以及自动化。
参考文献（略）