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

  这种小车基于物联网技术,实现自主控制,能利用群智能技术完成复杂运输任务,具有随需随到的运输能力,并且能实现在货架和地面两栖移动,具有较好的柔性。

  除了CTS技术,德国物流研究院还研发出一种会滚动、会飞行的智能搬运技术Bin:Go。

  借助巧妙的设计,Bin:Go能在地面和螺旋架上滚动行进,并且自主规划路径,当滚动变得困难或低效时,它可以通过飞行来到达目的地并完成任务。这样的小车都不再局限在平面或固定的路径上,它们能够在二维或三维空间自主完成搬运作业和系统赋予的任务。

  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。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。

  窄带物联网(NB-IoT)是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作广域网(LPWA)。它连接的设备更简单,具有高耦合、终端成本低、即插即用、可靠性高、统一的业务平台管理等特点,主要面向低速率、深度覆盖、低功耗、大数据连接的物联网应用场景。这样的技术很好地契合了智能物流要求,实现各智能物流单元和智能物流装备之间低层面的相互交流和决策,真正实现了一个密集网状连接,提高信息交换效率及准确性。【物流产品网】

  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、物流智能化的演进

  为了实现上述的智能物流系统,学术界和产业界都做了大量的工作,下面以搬运系统的演变来展现物流设备走向智能化的发展路径。

  1.机械化时期

  叉车是搬运系统机械化时期的典型代表,它实现了作业的机械化,大大提高了搬运和装卸效率,减轻了工人的工作强度。但是它的行驶依靠人的实时操作,工人在长期工作中很容易出错,而且存在一定的安全隐患。尤其是随着人工成本不断升高,叉车已经难以满足企业大量生产的需要。

  2. 自动化时期

  AGV(Automated Guided Vehicle,自动导引车)的出现使搬运系统开始向着自动化方向发展,极大地提高了物流系统的自动化程度。AGV早期的导引技术是靠感应埋在地下的导线产生的电磁频率,通过一个叫做“地面控制器”的设备打开或关闭导线中的频率,从而指引AGV沿着预定路径行驶。这种导引方式虽然可以实现AGV的自动行走,但是路径是固定的,AGV小车之间不具有自动避障能力,其控制系统也很单一,重新设定路径的成本很高,并不能满足高柔性生产。

  3. 高柔性自动化时期

  随着电信技术的发展,出现了像激光导航、GPS导航这样新的导航技术,AGV的路径变得多样化,其路径的重新规划可以通过在系统中设定参数或编程来解决,并且不再局限在某条特定的行进带上。AGV的控制系统也能做出简单的路径优化和避障,大大提高了物流系统的效率和柔性。以AGV为主的搬运系统开始向着高柔性自动化的方向发展。

  为了进一步提高其柔性,AGV开始从二维平面运动拓展到三维空间。也就是说,AGV将可以直接把货物从生产线送到货架上,并在货架中穿行;应用于多层货架时,高层货架可以横跨巷道布置,这样就使得仓库的空间利用率比现有的仓库系统进一步提升。这种两栖多功能的搬运系统显然在柔性和自动化方面更上一层楼。

  4. 智能化时期

  在大规模的运输任务中,现有的方法通常是对搬运系统进行集中控制与集中管理,但是这不适用于智能物流中的单元化运输系统。在智能化时期,搬运系统不再对多车之间的相互配合“车群”进行集中控制,而是采用基于窄带物联网技术的分散控制的方式,使用专门的AGV管理软件来优化运输系统的整体运行能力。AGV可以不依赖导引线完全自由行驶,对周围环境的动态障碍做出反应,比如避让车辆前方的障碍物或另一辆AGV,而且AGV可以实时寻找到达目标的最短路迳,车与车之间通过无线网络实现信息交互、协调任务分配和路径寻找。

  


  四、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。

  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。

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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