支持智能制造的智能物流系统建设

支持智能制造的智能物流系统建设

在智能制造的框架内，智能物流将建立在互联网、物联网(IoT)、信息物理系统(CPS)、大数据等技术基础之上，以物流系统实时透明和离散智能控制为目标，实现与工业4.0的技术对接。它旨在智能连接与集成企业内外部全部的物流流程，最终实现物流网络全透明与离散式的实时控制。本文简要阐述了智能制造下的智能物流系统组成、相关技术发展，最后探讨了智能物流落地面临的挑战与应对策略。

在工业4.0时代，生产制造活动的发起点不再是制造企业，而是最终用户。整个价值链由过去企业推动的模式转变为用户拉动的模式，即一切生产经营的出发点变成了最终用户。用户的需求变得更加个性化、高端化，讲究参与感与快速响应。制造企业需要有能力使用户参与到产品设计中，根据用户需求进行生产。这就是所谓的大规模定制模式，即，由用户来决定企业生产什么、生产多少，此外还必须控制在较低的成本下。

在这种新的生产模式下，首先受到冲击的其实正是制造企业的物流部分。为了满足用户定制化、快速响应等要求，需要物料配送模式更具有高柔性的自动化，具有根据订单做出快速响应的能力。这也就是为什么在研究智能制造的时候，必须重点研究智能物流的原因。

一、智能制造对智能物流提出的要求

在智能制造时代，大规模定制的需求对智能物流系统提出了很多全新的要求。例如，在汽车行业，过去消费者可选购的车型很少，而现在不仅各大品牌车型多样化，更实质性的进步是消费者可对零部件种类做出更多选择;尤其是当零部件数量呈爆炸式增长后，各种配置总和可达到10的32次方，这意味着在一个月甚至更长时间内，一条生产线不会下线两辆相同的车型。为了支持这种生产模式，要求智能制造体系中的智能物流系统必须满足全流程数字化、网络化、高柔性的自动化和智能化的要求。

1.全流程数字化

在未来智能制造的框架内，智能物流系统能够智能地连接与集成企业内外部的全部物流流程，实现物流网络的全透明与离散式的实时控制，而实现这一目标的核心在于数字化。只有做到全流程数字化，才能使物流系统具有智能化的功能。

2. 网络化

安得智联指出智能物流系统中的各种设备不再是单独孤立地运行，它们通过物联网和互联网技术智能地连接在一起，构成一个全方位的网状结构，可以快速地进行信息交换和自主决策。这样的网状结构不仅保证了整个系统的高效率和透明性，同时也最大限度地发挥每台设备的作用。

3.高柔性的自动化

在大规模定制时代，生产本身是一种柔性化的生产。在自动化的基础上，要求对应的物流系统具备更高的柔性。柔性化的物流系统，既包括了流程方面的要求，也包括了硬件上、布局上的柔性化要求。例如，在物流流程的设计中，尽量用多对多的方式来代替一对一的设计；硬件和布局上，尽量考虑到未来根据生产需求进行布局调整以及系统调整的可能性。

4.智能化

智能化是智能物流系统提出的最核心的要求，是智能物流不同于以往的最大特点。面对大规模的定制需求，以及成本降低、效率优化，需要将生产中每个环节的智能化程度提高，将它们智慧相联，使它们具有自主决策的能力，同时去中心化，不仅是任务的执行者，也是任务的发起者。

二、智能物流系统组成及其功能特点

智能单元化物流技术、智能物流装备、物联网技术以及智能物流信息系统是打造智能物流的核心元素。在这个智能物流系统中的一切设备，不管是单元化物流设备还是自动化物流装备，都将是自主决策、去中心化、离散控制的，它们拥有高度的自动化和柔性。

1.智能单元化物流技术

单元化物流根据集装器具可分为：集装箱单元化物流、托盘单元化物流和周转箱单元化物流。在现代单元化物流技术中，单元器具不仅是物料的载体，也成为信息流的载体。单元化物流的功能，是将原来分立的物流各环节有效地联合为一个整体，使整个物流系统实现合理化。在工业4.0智能工厂框架内，智能物流单元化技术是连接供应商、制造商和客户的重要环节，因此是构建未来智能工厂的基石。智能托盘/周转箱将成为工业4.0时代的基本智能单元，向物流系统发出行动指令，利用智能物流单元化技术拉动整个供应链。

2.智能物流装备

结合射频识别(RFID)、光电感应、红外感应器、超声波感应、激光扫描器、机械视觉识别等技术和装备，按约定的协议，将它们加载到物流装备上(如搬运装卸、输送、分拣、货架等设备)，并且通过数据共享让它们可以自主决策。近年来，自动化物流设备技术发展呈现出智能化、网络化、柔性化、轻型化、节能化和绿色环保等趋势。在产品设计方面强调模块化、系列化和通用化，以提高产品质量，降低制造成本，缩短生产时间。

3. 物联网技术

正如智能单元化物流和智能物流装备中介绍的例子所描绘的，设备和设备之间直接的信息交换需要以物联网作为载体。安得智联表示物联网满足了智能物流网络化的需求，同时也是实现全流程数字化的关键。目前已经可以初步实现物联网的应用主要是WiFi和蓝牙技术，但是数据准确率很低、耗电量也大。广域物

联网可以用光纤，但只适用于连接摄像头等宽带终端。要想达到高效的智能互联，需求对物联网技术不断提升。

4.智能物流信息系统

物联网技术实现了智能物流中各种设备的网状连接与通讯，而在整个智能物流的顶端离不开一个智能的云端系统，也就是智能物流信息系统。它将所有的数据信息存在云端，通过制定的协议和规则进行数据的共享和处理，以及在使用过程中保证数据的安全性和准确性，使整个智能物流系统能正常运作。依托于互联网、CPS(信息物理系统)、人工智能、大数据等技术，智能物流信息系统可以实现网络全透明与离散式实时控制，实现工业4.0和智能制造的技术对接。

三、面向智能物流的前沿应用

尽管目前物流装备行业的发展离上述的智能物流还有较远的路程要走，但是随着相关研发的投入，市场上已经逐渐开始出现支撑智能物流的产品。安得智联指出有如下：

箱(盒)式超高速自动仓库

该立库的单巷道中同时设置多台堆垛机，运用先进的同步协调控制技术使其在各自独立的作业中互不干涉。巷道内的堆垛机为上下两层结构，同时作业，其入出库处理能力可达2200箱(盒)/小时。同时它也是集存储、输送、分拣于一体的新型配送系统，完全实现了分拣、集货等环节的自动化。其中，分拣系统采用了立体化的三维布局，与以往的平面布局相比，既节省空间又节约了人力。

第三代物流机器人

第三代物流机器人实现了从自动化到智能化的转变，它们由移动车体、机械臂和机械手组成，具有高度自主性，能够完成多种功能如物体识别、抓取分拣及运输，在效率和功能上远超第二代，可满足智能物流对于设备高柔性自动化的需求。

全方位传送带分拣系统

以往的传送带只能按固定的路线传送物品，并且对物品的形状规格也有要求，这显然无法满足柔性、智能化的生产物流要求。市场上推出的全方位传送带，以互锁方式相互交错，由全长销杆组装在一起，可以实现物品在传送面上全方位的移动，彼此之间可以互不干扰，同时通过箱子上的RFID可以替代人工拣选，大大提高了物流作业效率。

AR智慧物流系统

在这个系统中，分拣工作人员戴上AR眼镜，可以直观看到商品的质量、体积等各种信息，进行快速分拣。系统会指导工作人员按照最优路线行走，迅速找