支持智能制造的智能物流系统建设

2018-07-12 10:10 | 作者:王继祥

  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。【物流产品网】

  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。【物流产品网56products.com】

  2. 网络化

  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。【物流产品网】

  德国物流研究院(Fraunhofer IML)自主研发了一种叫做inBin的智能周转箱技术,通过在周转箱上加装感知与智能控制单元,实现了物流单元的智能化。

  InBin智能箱既能自主管理箱内的货物,又能向上级系统及时报告智能箱的状态,实现自动要货和补货的功能。基于智能箱的输送系统可采用分散控制技术,智能箱不再是被动单元,而是给输送系统发号施令的“主人”。在智能箱的指挥下,输送系统可以自动地将箱子送达目的地。

  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。【物流产品网56products.com】

  德国物流研究院研发的高柔性CTS(Cellular Transport Systems,小型自主运输单元)技术,有别于传统的穿梭车。在这个系统中,每辆小车都是一个独立单元,它们将会取代柔性差的输送设备,可以根据所在位置与状态自主承接合适的订单,并与生产设备及其它小车智能交互,自主解决行走中遇到的问题。 

王继祥

王继祥

商务部特聘物流专家、中国仓储与配送协会副会长

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王继祥 男,1963 年 5 月生,河北丰南人,教授 / 研究员,商务部特聘物流专家。现任中国仓储与配送协会副会长、北京易流网络科技有限公司总经理、华夏物联网研究中心主任、《物流技术与应用》杂志常务副主编。


主要社会兼职有:北京航空航天大学物联网专业特聘教授、山东财经大学物流专业兼职教授、中国电子学会物联网专业委员会物流领域组长、北京车联网产业联盟副理事长、中国物流学会常务理事等。


王继祥是中国软科学学会、中国生产力学会、中国金属学会的高级会员。共发表各类研究论文 90 多篇,完成各项研究报告与咨询报告 60 多篇,曾获得国家科技进步二等奖、冶金部科技进步三等奖等各项奖励 30 多次,有四项成果通过部级鉴定。


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