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支持智能制造的物流系統建設概述
在智能制造時代，制造企業需要根據用戶需求進行大規模定制化生產，并控制生產成本。這無疑對其物流系統提出了很多全新的要求。這也是為什么在研究智能制造的時候，必須重點研究智能物流的原因。隨著智能物流與倉儲系統已被列為我國重點發展的五大核心智能制造裝備之一，越來越多的制造企業正在或準備上馬智能物流建設項目。
2017年可以說是我國推進智能制造發展的關鍵年，在此趨勢下，制造企業的物流系統、信息系統、供應鏈究竟該如何升級優化成為十分重要的課題，備受關注。因此，本期專題聚焦“面向智能制造的物流系統建設”主題，圍繞智慧供應鏈、智能物流系統解決方案、智能物流相關技術設備、智能物流信息系統等企業智能物流建設的核心要素，分析需求，探討問題，提供思路，分享經驗。
支持智能制造的智能物流系統建設
在智能制造的框架內，智能物流將建立在互聯網、物聯網(IoT)、信息物理系統(CPS)、大數據等技術基礎之上，以物流系統實時透明和離散智能控制為目標，實現與工業4.0的技術對接。它旨在智能連接與集成企業內外部全部的物流流程，終實現物流網絡全透明與離散式的實時控制。本文簡要闡述了智能制造下的智能物流系統組成、相關技術發展，后探討了智能物流落地面臨的挑戰與應對策略。
在工業4.0時代，生產制造活動的發起點不再是制造企業，而是終用戶。整個價值鏈由過去企業推動的模式轉變為用戶拉動的模式，即一切生產經營的出發點變成了終用戶。用戶的需求變得更加個性化、化，講究參與感與快速響應。制造企業需要有能力使用戶參與到產品設計中，根據用戶需求進行生產。這就是所謂的大規模定制模式，即，由用戶來決定企業生產什么、生產多少，此外還必須控制在較低的成本下。
在這種新的生產模式下，首先受到沖擊的其實正是制造企業的物流部分。為了滿足用戶定制化、快速響應等要求，需要物料配送模式更具有高柔性的自動化，具有根據訂單做出快速響應的能力。這也就是為什么在研究智能制造的時候，必須重點研究智能物流的原因。
一、智能制造對智能物流提出的要求
在智能制造時代，大規模定制的需求對智能物流系統提出了很多全新的要求。例如，在汽車行業，過去消費者可選購的車型很少，而現在不僅各大品牌車型多樣化，更實質性的進步是消費者可對零部件種類做出更多選擇；尤其是當零部件數量呈爆炸式增長后，各種配置總和可達到10的32次方，這意味著在一個月甚至更長時間內，一條生產線不會下線兩輛相同的車型。為了支持這種生產模式，要求智能制造體系中的智能物流系統必須滿足全流程數字化、網絡化、高柔性的自動化和智能化的要求。
1.全流程數字化
在未來智能制造的框架內，智能物流系統能夠智能地連接與集成企業內外部的全部物流流程，實現物流網絡的全透明與離散式的實時控制，而實現這一目標的核心在于數字化。只有做到全流程數字化，才能使物流系統具有智能化的功能。
2. 網絡化
智能物流系統中的各種設備不再是單獨孤立地運行，它們通過物聯網和互聯網技術智能地連接在一起，構成一個的網狀結構，可以快速地進行信息交換和自主決策。這樣的網狀結構不僅保證了整個系統的率和透明性，同時也大限度地發揮每臺設備的作用。
3.高柔性的自動化
在大規模定制時代，生產本身是一種柔性化的生產。在自動化的基礎上，要求對應的物流系統具備更高的柔性。柔性化的物流系統，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，在物流流程的設計中，盡量用多對多的方式來代替一對一的設計；硬件和布局上，盡量考慮到未來根據生產需求進行布局調整以及系統調整的可能性。
4.智能化
智能化是智能物流系統提出的核心的要求，是智能物流不同于以往的大特點。面對大規模的定制需求，以及成本降低、效率優化，需要將生產中每個環節的智能化程度提高，將它們智慧相聯，使它們具有自主決策的能力，同時去中心化，不僅是任務的執行者，也是任務的發起者。
二、智能物流系統組成及其功能特點
智能單元化物流技術、智能物流裝備、物聯網技術以及智能物流信息系統是打造智能物流的核心元素。在這個智能物流系統中的一切設備，不管是單元化物流設備還是自動化物流裝備，都將是自主決策、去中心化、離散控制的，它們擁有高度的自動化和柔性。
1.智能單元化物流技術
單元化物流根據集裝器具可分為：集裝箱單元化物流、托盤單元化物流和周轉箱單元化物流。在現代單元化物流技術中，單元器具不僅是物料的載體，也成為信息流的載體。單元化物流的功能，是將原來分立的物流各環節有效地聯合為一個整體，使整個物流系統實現合理化。在工業4.0智能工廠框架內，智能物流單元化技術是連接供應商、制造商和客戶的重要環節，因此是構建未來智能工廠的基石。智能托盤/周轉箱將成為工業4.0時代的基本智能單元，向物流系統發出行動指令，利用智能物流單元化技術拉動整個供應鏈。
德國物流研究院(Fraunhofer IML)自主研發了一種叫做inBin的智能周轉箱技術，通過在周轉箱上加裝感知與智能控制單元，實現了物流單元的智能化。
InBin智能箱既能自主管理箱內的貨物，又能向上級系統及時報告智能箱的狀態，實現自動要貨和補貨的功能?；谥悄芟涞妮斔拖到y可采用分散控制技術，智能箱不再是被動單元，而是給輸送系統發號施令的“主人”。在智能箱的指揮下，輸送系統可以自動地將箱子送達目的地。
2.智能物流裝備
結合射頻識別(RFID)、光電感應、紅外感應器、超聲波感應、激光掃描器、機械視覺識別等技術和裝備，按約定的協議，將它們加載到物流裝備上(如搬運裝卸、輸送、分揀、貨架等設備)，并且通過數據共享讓它們可以自主決策。近年來，自動化物流設備技術發展呈現出智能化、網絡化、柔性化、輕型化、節能化和綠色環保等趨勢。在產品設計方面強調模塊化、系列化和通用化，以提高產品質量，降低制造成本，縮短生產時間。
德國物流研究院研發的高柔性CTS(Cellular Transport Systems，小型自主運輸單元)技術，有別于傳統的穿梭車。在這個系統中，每輛小車都是一個獨立單元，它們將會取代柔性差的輸送設備，可以根據所在位置與狀態自主承接合適的訂單，并與生產設備及其它小車智能交互，自主解決行走中遇到的問題。
這種小車基于物聯網技術，實現自主控制，能利用群智能技術完成復雜運輸任務，具有隨需隨到的運輸能力，并且能實現在貨架和地面兩棲移動，具有較好的柔性。
除了CTS技術，德國物流研究院還研發出一種會滾動、會飛行的智能搬運技術Bin：Go。
借助巧妙的設計，Bin：Go能在地面和螺旋架上滾動行進，并且自主規劃路徑，當滾動變得困難或低效時，它可以通過飛行來到達目的地并完成任務。這樣的小車都不再局限在平面或固定的路徑上，它們能夠在二維或三維空間自主完成搬運作業和系統賦予的任務。
3. 物聯網技術
正如智能單元化物流和智能物流裝備中介紹的例子所描繪的，設備和設備之間直接的信息交換需要以物聯網作為載體。物聯網滿足了智能物流網絡化的需求，同時也是實現全流程數字化的關鍵。目前已經可以初步實現物聯網的應用主要是WiFi和藍牙技術，但是數據準確率很低、耗電量也大。廣域物聯網可以用光纖，但只適用于連接攝像頭等寬帶終端。要想達到的智能互聯，需求對物聯網技術不斷提升。
窄帶物聯網(NB-IoT)是IoT領域一個新興的技術，支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，也被叫作廣域網(LPWA)。它連接的設備更簡單，具有高耦合、終端成本低、即插即用、可靠性高、統一的業務平臺管理等特點，主要面向低速率、深度覆蓋、低功耗、大數據連接的物聯網應用場景。這樣的技術很好地契合了智能物流要求，實現各智能物流單元和智能物流裝備之間低層面的相互交流和決策，真正實現了一個密集網狀連接，提高信息交換效率及準確性。
4.智能物流信息系統
物聯網技術實現了智能物流中各種設備的網狀連接與通訊，而在整個智能物流的頂端離不開一個智能的云端系統，也就是智能物流信息系統。它將所有的數據信息存在云端，通過制定的協議和規則進行數據的共享和處理，以及在使用過程中保證數據的安全性和準確性，使整個智能物流系統能正常運作。依托于互聯網、CPS(信息物理系統)、人工智能、大數據等技術，智能物流信息系統可以實現網絡全透明與離散式實時控制，實現工業4.0和智能制造的技術對接。
浙公網安備 33010602000006號
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