内部物流改造：被低估的价值数十亿美元的可持续竞争力战略——图片来源：Xpert.Digital
改造与物流管理：人工智能而非拆迁：人工智能如何革新已有30年历史的仓库技术
内部物流的十亿美元困境：为什么未来的关键在于过去
德国工业的仓库和配送中心正在悄然发生一场意义深远的变革。尽管围绕工业4.0的讨论往往聚焦于未来主义的新建筑和全自动的“黑暗仓库”，但提升竞争力和效率的真正杠杆往往隐藏在一个更为不起眼的地方：现有的基础设施。德国内部物流行业的产值高达约277亿欧元，正处于一个关键的转折点。企业面临着一个看似矛盾的挑战：其基础机械结构——例如高架仓库的庞大钢结构——似乎可以永久使用，而这些系统的数字化核心却在短短几年后就开始出现老化迹象。
钢铁和硅的这种异步老化造成了巨大的投资压力。然而，在市场动荡和资本成本不断上涨的时期，仓促地新建工厂往往无异于经济自杀。因此，对于具有战略远见的决策者而言，解决方案正日益转向：改造升级。
过去被视为单纯维护或“应急措施”的改造，如今已演变为极具吸引力的管理策略。数据足以说明一切：与新建建筑相比，成本可节省高达 50%，投资回收期不到三年，二氧化碳排放量也显著降低，这些都使得现代化改造成为当务之急。但改造远不止更换旧部件那么简单。它还包括将最先进的人工智能技术集成到成熟的硬件中，通过精准自动化解决熟练劳动力短缺问题，并防范设备突然过时的风险。
以下深入分析探讨了为何企业若不立即进行现代化改造，将面临落后的风险，以及如何通过明智的干预措施将过时的设施改造为最先进的绩效中心。了解“衰败的建筑结构”为何是您面临的最大风险，以及如何将其转化为您最大的竞争优势。
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为什么现在不进行现代化改造的公司明天就会落后
德国内部物流行业正处于战略转折点。预计到2024年，该行业的产值将达到约277亿欧元，到2033年市场规模将超过110亿美元。这不仅是一个重要的经济支柱，也是技术变革的中心。其核心挑战并非缺乏创新，而是如何才能在不耗费大量资金进行全新收购的情况下，使现有设施适应未来发展。答案在于一个经济效益尚未被充分认识的概念：改造升级。
近年来，对现有内部物流系统进行系统性现代化和升级改造，已从一种小众解决方案发展成为一项战略要务。Unitechnik Systems GmbH 最近的一项研究有力地证明了这一发展趋势：53% 的受访公司已计划对其系统进行改造，另有 27% 的公司已实施了相应的现代化措施。这种趋势远非周期性现象，而是反映了工业投资逻辑的根本性转变，其驱动力在于人们逐渐认识到，对现有基础设施进行可持续维护和有针对性的优化，通常比彻底更换更具经济效益。
此次战略调整的原因错综复杂，涵盖技术限制、经济考量以及监管要求等诸多方面。然而，其核心在于认识到内部物流系统整体的生命周期存在差异。例如，货架系统和基础结构等钢结构在妥善维护下可轻松保持30至50年甚至更长时间的正常运转，而电子元件、控制系统和软件解决方案的使用寿命则要短得多。以变频器为例，其平均寿命仅为60个月，这与整个系统的机械寿命形成了鲜明对比。
衰败的结构：不同的衰老速率作为一种结构性问题
要充分理解改造升级方案的经济意义，必须精准把握内部物流系统老化的动态变化。这些系统由众多组件构成，而这些组件在使用寿命、过时风险和现代化需求方面存在根本差异。
基础机械结构，尤其是钢结构，例如高架仓库、托盘货架和输送系统，是内部物流系统中最为耐用的组成部分。采用热浸镀锌或其他防腐处理工艺的高品质结构钢，在妥善维护的情况下，使用寿命可超过50年。这种耐用性源于钢材的物理特性：只要防腐处理得当，钢材就能在数十年内保持其承载能力和尺寸稳定性。现代重型货架的单层承载能力通常可达数吨，且不会出现任何结构疲劳迹象。
与此形成鲜明对比的是电子元件和控制系统。自动化技术正经历着快速的技术革新，导致产品生命周期越来越短。西门子Simatic S5控制器的停产就是一个典型的例子。Simatic S5控制器曾是数十年的行业标准，如今已停止生产。仍在使用这些控制器的公司面临着备件难以获取或价格大幅上涨的困境。因此，对于许多工厂运营商而言，迁移到Simatic S7等最新系统已成为当务之急。
软件层面的生命周期甚至更短。仓库管理系统和物料流计算机必须定期更新，以跟上新的接口标准、安全要求和功能增强的步伐。工业4.0框架下日益增强的网络化进一步加剧了这一趋势，因为专有系统必须越来越多地被开放标准所取代，才能实现不同技术平台的集成。
这些不同的老化速度造成了一个结构性难题：一个系统的基本机械结构可能仍能使用数十年，但由于电子元件或控制软件的过时，该系统可能会失效。其结果是故障率上升、维护成本增加，在极端情况下，还会导致计划外停产，从而造成重大经济损失。
改造的经济合理性：成本效益分析
大量经验数据和实践证明，改造升级相比新建设备具有显著的经济优势。其关键成本优势在于，改造升级保留了系统中成本高昂的基本结构，而仅更换过时或损坏的部件。
定量分析表明，对现有仓库进行系统改造通常比新建同等规模的建筑成本低30%至50%。这种成本节约源于以下几个因素：首先，改造省去了拆除现有结构和处理废弃材料的大量费用；其次，无需新建建筑结构或地基，这在建筑成本和土地成本不断上涨的今天尤为重要；此外，改造措施通常可以在运营过程中或分阶段进行，从而最大限度地减少代价高昂的生产中断。
改造投资的投资回收期通常为两到三年，远短于新建项目的典型投资回收期。例如，如果投资回报率 (ROI) 为 25%，则投资本金可在四年内完全收回——这一合理的回收期凸显了该投资策略的经济吸引力。
改造带来的经济效益远不止于初始购置成本的节省。现代化改造通常可减少10%至20%的计划外停机时间，提高拣货效率高达25%，并通过智能负载管理降低能源成本。有针对性的改造，例如更换易损部件和采用更可靠的技术，通常可将系统可用性提高20%以上。
通过改造过程中应用新技术，性能和产能的提升幅度可达 10% 至 30%。这些效率的提升使企业无需投资建设全新的基础设施，即可应对不断增长的订单量并缩短交货时间。实际案例表明，此类措施可将产能提升约 25%，工厂可用性提升超过 20%。
工厂现代化的战略维度
是否进行改造的决定并非仅仅关乎短期成本优化，而是需要进行全面的战略分析。其中，多个方面都起着至关重要的作用。
第一个战略层面涉及供应安全。在供应链日益动荡、客户对交付速度和可靠性要求不断提高的当下，内部物流系统的可用性至关重要。计划外停机不仅会导致直接的收入损失，还会造成合同违约、客户流失和声誉损害。改造升级通过用更现代、更可靠的技术替换过时且易发生故障的部件来应对这些风险。
第二个维度涵盖备件供应和技术支持。随着制造商停产老旧的控制系统和组件，获取备件变得越来越困难且成本高昂。Unitechnik 的一项研究表明，68% 的受访公司将备件问题列为进行改造升级的主要原因之一。通过及时的现代化改造进行积极主动的过时管理，可以显著降低这些风险，并确保长期运行可靠性。
第三个战略维度涉及对不断变化的业务需求的适应能力。近年来，市场动态，特别是电子商务的爆炸式增长，从根本上改变了对内部物流系统的要求。如今，企业必须应对比几年前更小的批量、更短的交货时间和更高的订单频率。改造现有系统能够使其适应这些变化的需求，而无需投入巨资建设新设施。
最后，第四个方面涉及法规遵从性。安全法规、环境要求和行业特定标准都在不断发展变化。多年前安装的系统可能已不再符合现行要求。改造升级可以在无需彻底重建工厂的情况下，使系统适应新的标准和法规。
现代改造概念的技术重点
改造中的具体措施因初始情况和目标而异，但可以归纳为几个典型的行动领域。
控制技术的现代化通常是改造项目的核心。用现代系统替换过时的可编程逻辑控制器 (PLC) 不仅可以改进过程控制，还能为集成现代通信标准和接口技术奠定基础。现代 PLC 系统具有更快的处理速度、更高的精度以及更强大的功能，例如连接到更高级别的 IT 系统。
驱动技术是另一个重点关注领域。现代变频器和伺服电机在能效、精度和可靠性方面比传统技术具有显著优势。为现有的存储和检索设备配备现代驱动装置，可实现高达 80% 的节能效果。此外，诸如制动能量回收等智能驱动理念，能够进一步优化能量平衡。
现代传感器和数据采集系统的集成为流程优化和预测性维护开辟了新的可能性。通过持续监测温度、振动和能耗等状态参数，可以及早发现并解决潜在问题，防患于未然。预测性维护，或称数据驱动的主动维护，可将停机时间减少高达 30%，并将维护成本降低 25%。
软件现代化涵盖仓库管理系统的更新以及数据库和操作系统版本的迁移。现代仓库管理系统提供实时库存监控、动态存储位置分配和人工智能支持的流程优化等高级功能。与更高级别的ERP系统集成，可实现整个价值链中信息的无缝流动。
LTW 解决方案
LTW内部物流——流程工程师——图片：LTW内部物流有限公司
LTW 为客户提供的不是单个组件，而是集成的完整解决方案。咨询、规划、机械和电气技术组件、控制和自动化技术，以及软件和服务——所有环节都联网并精确协调。
关键部件的自主生产尤其具有优势。这有助于对质量、供应链和接口进行最佳控制。
LTW代表着可靠性、透明度和协作伙伴关系。忠诚和诚实是公司理念的基石——在这里，握手仍然意义非凡。
适合：
预测性维护与人工智能：战略接口优化以实现最大交付能力
人工智能在现代化内部物流中的作用
在工厂现代化进程中，人工智能和机器学习的融合发展尤为迅猛。这些技术有望显著提高效率，并为流程优化开辟新的可能性。
人工智能系统能够实时分析海量数据，并根据预测制定最优库存策略。智能仓库管理软件可以识别订货行为模式，并自动调整补货流程。这有助于缩短交货时间、降低库存水平并节省成本。
Unitechnik 的一项研究表明，38% 的受访公司认为，集成人工智能解决方案和数据分析是进行系统改造的主要原因。凭借其 UniWare 仓库管理系统和 UniWare-AI 人工智能助手，Unitechnik 正在为构建学习型物流中心铺平道路。这项现代化技术能够将人工智能解决方案集成到旧系统中，从而显著提升系统的性能和效率。
预测性维护是人工智能在内部物流领域最具前景的应用之一。传感器持续监测机器和系统的运行状态，而智能算法则识别预示着即将发生故障的模式。随后，维护措施会在实际需要时精准执行，从而最大限度地利用部件的剩余使用寿命，并同时最大限度地减少计划外停机时间。
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工厂现代化的可持续性维度
鉴于可持续发展要求和ESG（环境、社会和治理）标准的日益提高，改造措施的环境意义日益凸显。与新建设施相比，对现有设施进行现代化改造有助于从多个层面减少环境足迹。
重复利用现有结构可以避免新建设施所带来的大量资源消耗。据 Starrag 公司称，保留现有地基和结构每个项目最多可减少 137 吨二氧化碳排放。这主要得益于避免了制造新钢结构、生产新地基混凝土以及运输材料所需的能源消耗。
通过现代驱动技术和智能控制提高能源效率，有助于进一步改善环境足迹。内部物流行业已将可持续性和资源效率全面融入其解决方案中，包括回收利用和改造，以及循环系统和降低能耗。诸如磁涡流制动速度控制器等现代组件无需电源即可运行，因此在某些应用中可将能耗降至零。
改造升级方案符合循环经济原则，能够最大限度地延长现有产品的使用寿命，并最大限度地减少对新资源的需求。鉴于可持续发展报告的监管要求日益提高以及实现气候目标的迫切性，该方案的战略意义日益凸显。
技能短缺的挑战和自动化的重要性
人口结构变化以及由此导致的熟练工人短缺给内部物流行业带来了严峻挑战。TMG关于内部物流自动化和数字化的研究表明，许多公司的自动化水平远低于预期：63%的受访公司完全没有实现内部物流自动化，或仅实现了有限程度的自动化。
在此背景下，改造升级提供了一种切实可行的逐步提升自动化水平的方法。企业无需彻底重塑内部物流体系，而是可以选择性地自动化个别流程，并用现代技术补充现有系统。这种渐进式方法既能降低所需投资，又能降低实施风险。
将无人驾驶运输系统和自主移动机器人等自主系统集成到现有基础设施中，是改造措施的典型应用领域。这些系统能够在仓库内自主导航，避免碰撞，并持续优化路线。得益于传感器技术和人工智能控制的集成，它们能够与现有基础设施无缝协作，并动态适应不断变化的生产和物流流程。
自动化解决方案可以通过延长运行时间或调整处理参数，立即将吞吐量提高 30% 到 50%。这些效率的提升使企业即使在员工数量停滞不前甚至减少的情况下，也能满足不断增长的需求。
生产与运输之间的接口作为战略重点
在许多公司中，内部物流系统作为生产和运输之间的桥梁，发挥着核心作用。这一战略地位凸显了系统高可用性和流程稳定性的重要性。
从收货、生产到发货的物料流是公司价值创造的核心。物料在中央收货区登记，并存储在高架仓库和小零件存储区。生产所需的物料数量经过拣选和排序后，才会上架到传送带系统。成品随后被收集，转移到固定传送带系统并临时存放，等待订单拣选后自动运送到发货缓冲区。
各个工艺步骤的整合对可靠性和精确度提出了极高的要求。单个组件的故障可能会对整个物料流产生连锁反应，并导致交付能力严重中断。因此，旨在稳定和优化这些接口的改造对于保障核心运营流程至关重要。
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改造项目的实际实施
成功实施改造项目需要周密的计划和结构化的方法。根据 Unitechnik 的一项研究，企业在现代化改造过程中最担心的是可能对现有业务运营造成干扰。为了最大限度地降低这些风险，周密的计划至关重要。
成功改造的第一步是对现有设备进行全面清点。其目标是尽可能精确地确定现代化改造需求，并避免实施风险。这项分析涵盖技术方面（例如部件状况、备件供应情况以及与现行标准的兼容性）和经济方面（例如剩余使用寿命、预期成本节约以及投资回收期）。
选择合适的合作伙伴来执行改造项目是另一个关键的成功因素。Unitechnik 的一项研究揭示了企业对改造服务提供商的一些令人惊讶的要求：只有 25% 的受访者认为最低价格是他们最重要的选择标准之一。而服务提供商对流程的充分了解（57%）、专属联系人（58%）、透明的沟通（41%）以及能够利用企业自有员工完成项目（47%）则更为重要。
现代化措施最好分阶段实施，以最大程度地减少对现有运营的干扰。独立于供应商的服务提供商尤其适合此目的，因为他们在选择新系统时不受单一供应商的限制。这种灵活性使他们能够为每个领域找到并实施最佳解决方案。
市场前景及其对企业的战略意义
分析市场数据和行业趋势，可以清晰地揭示企业面临的战略意义。预计到2033年，德国内部物流市场规模将增长一倍以上，超过110亿美元。这一增长主要得益于电子商务行业的蓬勃发展、对快速准确订单履行日益增长的需求以及对高效仓储运营的需求。
与此同时，该行业2024年的订单量较上年下降了9%。这种订单紧张的局面延续至今年，凸显了企业谨慎考虑投资决策的必要性。在此背景下，改造升级提供了一种经济有效的途径，既能增强企业的竞争力，又无需投入新建项目所需的大量资本支出。
已投资自动化解决方案的公司中，94% 的公司报告取得了积极成果。如此高的满意度凸显了有针对性的现代化措施在提升运营效率和竞争力方面的巨大潜力。
那些始终将投资回报率纳入决策流程的公司，投资技术并非为了技术本身，而是为了提升可衡量的效率、可持续性和竞争力。因此，每一项对内部物流现代化改造的投资，都不仅仅关乎成本，更是迈向未来的切实一步。
战略方向的决策参数
对一家公司而言，改造是否是正确的决定，无法一概而论，而需要根据具体情况进行单独评估。然而，某些指标表明，现代化改造的需求正在增加。
如果尽管进行了定期维护，系统的可用性仍然下降，故障发生频率增加，备件获取变得越来越复杂和昂贵，或者维护成本不成比例地上升，这些都是需要采取行动的明确信号。控制和库存管理系统过时，或者不断变化的业务需求对技术提出了新的性能要求，这些情况同样值得关注。
总拥有成本 (TCO) 为决策方案的经济评估提供了一个合适的框架。除了购置成本外，还必须考虑整个生命周期内的持续成本，例如维护、能源、服务合同和软件更新等。在一项国际调查中，86% 的公司认为系统可靠性和总拥有成本（包括维护成本）对于自动化决策至关重要。
内部物流系统的典型使用寿命因技术而异。虽然基本机械结构的使用寿命可达20至30年甚至更久，但控制系统的经济使用寿命通常只有7至15年。改造升级可以协调这些不同的生命周期，从而将系统的使用寿命延长10至15年。
经济分析表明，在大多数情况下，改造升级比新建工程更具经济可行性。较低的投资成本、较短的投资回收期以及显著的效率提升，使得对现有设施进行有针对性的现代化改造成为一项极具战略吸引力的选择。
能够系统性地评估并利用这一机遇的公司，可以在不过度消耗财务资源的情况下，可持续地增强自身竞争力。在经济形势不明朗、资本成本不断上涨以及可持续发展要求日益提高的当下，这种方法显得尤为重要。因此，改造远非一项技术维护措施，而是一项战略性投资决策，能够对公司的长期成功产生重大影响。
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