建设物流实验室建设方案.docx
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建设物流实验室建设方案
【关键字】建设
物流实验室建设方案
一、概述：
在当今信息和通信飞速发展的新经济时代，发展物流乃是工商企业的制胜之道。
随着中国加入WTO，中国的企业面临着一次全面的洗牌，能否在激烈的竞争中立于不败之地，是每一个企业都应积极面对的，随着电信和计算机技术的进步，我们可以实现多种物流职能整合管理；售后服务、运输、仓储管理、库存管理、订单处理、信息系统、生产计划和采购。
发展现代物流、构建现代供应链，以相对较低的成本获得更大的市场空间，并形成适应未来市场需要的以下游需求为导向的产、供、销系统，这正在成为诸多企业做出的面向21世纪的战略选择。
物流以前不为人们所重视，然而，随着新经济时代的到来，市场竞争的加剧，管理观念的更新，政府和社会对物流的重视，使物流的环境发生了变化，企业内物流和企业间的物流开始建立，第三方物流企业正在蓬勃兴起，国际物流企业也更趋活跃。
在21世纪，“谁掌握了物流和配送，谁就掌握了市场”，物流是“第三利润来源”，“物流管理是提高企业核心竞争力和经济效益的有效途径”，已经成为人们新的共识。
我国的第三方物流业发展尚处在初期，大多数物流企业目前还只是提供运输、仓储服务。
而可以提供国际流行的物流网络设计、预测、订货管理、存货管理、流通加工、配送管理等物流服务的第三方物流企业屈指可数，这方面的专业人才极其匮乏。
无论是对现代物流教学的需要还是为了适应企业对物流专业人才的迫切需要，缓解供需矛盾，建立开放型、多功能全方位的物流实验室已迫在眉睫。
目前国内高等院校及高职高专为了适应这一形势也纷纷规划或建立了一些物流实验室。
其中大部分仅是计算机模拟，有的建有立体仓库环境也仅仅是一种环境的演示，真正能充分体现物流特色很少，特别是既有基本涵盖商业配送中心各种功能的物理环境，又能与配送管理软件联通仿真运行的类似真实环境的实验基地更少。
本着高起点、实用性、先进性、可操作性与可扩展性，兼顾可观赏性原则规划的物流实验室，正是针对这一需求而开发实施的。
二、实验室建设目标：
物流实验室的建设就是要搭建理论与实践的桥梁，为学生提供实训平台，深化学生对现代物流理论的理解，提高学生的操作能力。
所以，物流实验室的建设，应该基于现代物流的核心理论和核心流程，并结合教学单位的教育特色和定位全面系统考虑，避免“肤浅”、“游戏型”的虚拟实验环境。
基于现代物流实验室建设的目的，物流实验室的建设应该包括物流教学系统、物流设备、物流运作案例等整套方案，以真正发挥物流实验室的功效，为老师提供全面、系统的辅助材料，真正提高学生的实践能力。
目前物流教育虽然受到多数高校和职业院校的重视，但由于师资力量薄弱、教学手段落后，物流专业的毕业生实际动手能力比较低，不能满足社会对人才的需要。
鉴于物流专业环节多、系统性强、科技含量高、理论与实践联系紧密等特点，学校的物流教育既要注重物流理论的传授、把握物流发展的脉搏，更需要注重学生实际业务操作能力的培养。
因此学校在培养学生时务必建立面向市场的、可操作性强的物流实验室，使学生在实践中应用理论，在实践中发展理论。
尤其是进行特色物流教育的学校，需要根据自身教育特点选择建设符合教育方向的实验室。
物流实验室的建设需要注意以下问题：
1、贴近现实，实战性要强
物流实验室的建设目的是搭建实训平台，配合理论教育让学生在校内进行实践活动。
理论指导实践，往往实践落后于理论，物流实验室的建设应该来源于实践，更多的反应物流的实际作业流程。
通过学生的操作，学生在印证理论的同时，增强动手能力。
2、总体规划分步骤实施
物流实验室的建设不应该是一次性的，应该根据教学需要，结合理论及实践的不断发展规划物流实验室的建设，可以采取“总体规划分步骤实施”。
3、突出重点
物流实验室的建设应该符合特色物流教育的需要，经过从分研究和论证之后，首先建设核心的部分，再依次建设其它部分。
三、“物流实验室”建设概述：
本方案设想拟建中的“物流实验室”应构建成一个属于第三方专业物流服务商的物流中心为核心的供应链实验教学平台。
严格地说，第三方物流服务商本来就应是整个供应链上的组织者，它的一个显著特点就是要服务于多个货主企业，并通过它的物流管理信息系统将供应链上的各个节点（如供应商、零售商）及相应的交通运输工具链接起来。
因此，本方案将拟建的“物流实验室”分成4个部分（如下图所示）：
（1）第三方物流中心（含全自动立体仓库、出入库输送系统、分拣/配送流通加工区、托盘堆场区、机械手、AGV小车等）
（2）供应商（2个）
（3）零售商
（4）若干辆运输车辆（2辆全电动铲车或非机动小车模拟运输机动车）
很显然，在这4大部分中，“第三方物流中心”是实验教学的核心部分，
其理由很简单，因为它几乎包括了所有的物流功能要素，集装卸、包装、仓储、流通加工、运输于一体，并结合了计算机及其网络通信、自动控制、自动识别、自动导航、无线射频识别（RFID）、超声波定位、信息管理等最新科学技术。
因此，它可以赋予学校进行有关物流工程、物流管理和物流实务课程的教育以丰富和全面教学内容。
为配合物理仿真环境的实验与科研开发，提供有以下物流信息管理软件。
需要提出的是这些软件区别于物流管理的真实的商品化软件（它主要体现物流管理的实务操作和流程），所提供的是面向物流设备的基本软件，它的开放性面向物流专业的亲和性，使所提供的设备可分成各个独立部分进行实训与实验，又可综合成一个系统来实训实验。
更重要的是创建了一个良好的开放性的软件工作平台，可为学生进行创新性、设计性实验和大型课程设计、毕业设计以及科研提供了一种新颖的工作环境。
物流信息管理软件主要有：
（1）原料库全自动仓储控制及管理软件
（2）电子标签辅助分拣、配送管理软件
1DPS管理软件
2DAS管理软件
3分拣仓储盘点软件
（3）微波射频识别（MRFID）读写软件
（4）MRFID信息管理软件
（5）S-ID支持下电脑托盘储位追踪辅助管理软件
（6）机械手控制软件
（7）条码信息读写软件
（8）模拟GPS追踪定位管理软件
四、第三方物流中心的构成：
本方案以实现物流中心的自动储存、分拣、配送三大功能为目标，将整个物流中心分成AS/RS区、托盘堆栈区和分拣作业区，如图1所示。
1、AS/RS区：
作为自动化仓储区，它主要由：
（1）立体货架和全自动堆垛机
货架系统采用由钢结构构成的单元货格式货架，货格的长度为520mm，深度为430mm，高度为400mm。
货架系统共有2排，20+18列，5层，共有190个货位。
堆垛机用来实现货物单元的上架和下架，堆垛机可在巷道内来回穿梭，其货台可上下垂直升降，货叉可横行伸缩，从而实现货物的三维运动。
堆垛机水平穿梭的速度最高为25米/分，垂直升降速度最高为10米/分，货叉存取货速度为2米/分。
堆垛机电力拖动采用SiemensMM400系列交流变频调速，并由SiemensS7-200系列PLC对其进行自动控制，实现自动认址、定位以及与主控计算机之间的信息通讯等功能。
（2）出入库系统
出入库系统用以实现货物或物料的出入库，也实现物流信息的采集和发送。
出入库系统由输送设备、货物或物料自动识别装置及LED看板构成。
其中入库设备选用一个带平移的入货台（600mm×470mm×750mm）和一条2米长的辊筒输送链；出库设备选用一个带平移出货台（600mm×470mm×750mm）和一条3米长的带有2个自动分拣口、3个出货口的辊道输送链。
两个出货口均由斜坡式被动流利链组成。
自动识别系统采用一维条码系统，它由打印在货物或物料上的一维条码、条码阅读器及主控计算机组成。
LED看板是由发光二极管排列组成的显示器件，它采用低电压驱动，动态扫描技术，具有耗电省、使用寿命长、成本低、亮度高、视角大、可视距离远等优点。
在此我们选用约486mm×243mm，φ5.0mm的LED单色显示屏。
（3）区内输送系统
区内输送系统的运送设备选用多频电磁导航的AGV。
该种AGV具有行走速度快（60M/S），定位精度高（±10mm），负荷大（100Kg）等优点。
它的功用是为分拣作业提供补货、货物输送和拣货、货物的再入库/出库输送。
2、托盘堆栈区：
托盘堆栈区在物流中心中属于一种比较常见和贴近现实的传统仓储形式。
它在此的功用可以理解为：
因某种需要或特殊情况（比如进货物料的包装尺寸或重量不适宜立体货架储存等）而须将货物或物料送往托盘堆栈区仓储。
然而，为了给这种传统的仓储形式赋予现代化的色彩，同时也更是为了使这种传统的仓储作业能准确和高效，所以我们特别为其配置了一套先进的超声波追踪定位系统（S-ID系统），即在传统的输送叉车上安装一个S-ID发信机，而在区域内的适当空间位置上装有若干个（3个以上）S-ID接收机。
这样通过3点测量原理，便可精确解算出发信机所在的叉车位置坐标，并且这一坐标信号又可通过AI-NET网，直接显示在“当前储位”的电子显示标签上。
显然利用这一系统，我们可随时追踪叉车的行走路线，并在“动作确认”这一时刻自动校核叉车位置与“目标储位”是否相吻合，从而使这种仓储作业的正确率得到了极大的提高。
S-ID系统一般由：
（1）S-ID发信机
（2）S-ID收信机
（3）S-ID监控计算机
（4）“目标储位”、“当前位置”、“条码”信号显示标签
（4）动作确认按钮等
3、分拣作业区：
分拣作业区主要由4个部分组成，它们是：
（1）分拣货架
分拣货架是一个3层6列，共18个储位的带有流利条的重力式货架，共2个，其尺寸为（2400mm×700mm×1800mm）。
主要用于储放将待分拣的货物（摘取式分拣）或待分拣装货的客户货箱（播种式分拣）。
（2）电脑辅助分拣系统
工程电脑辅助分拣系统是一套安装在货架储位上的电子装置。
它主要由：
☆电子标签
☆网络接线箱
☆条码扫描枪
☆电脑辅助分拣系统管理控制服务器
等组成，在这个系统中，计算机借助信号灯与8段码数字显示器作为辅助工具，引导拣货人员正确、快速、轻松地完成拣货作业。
DPS具有弹性控制作业流程、即时现场监控、紧急订单等功能，DPS能有效降低拣货错误率，加快拣货速度等优点，使物畅其流。
（3）流利输送链、补货理货台
这2个部分都是分拣作业和流通加工作业的辅助工作台，它们都是为了减轻作业人员劳动强度和方便作业而设置的。
4、流通加工工作区
为了进一步丰富流通加工作业的实训内容，更好理解流通加工在现代物流业中的增值地位，增强其可操作性，所以增加了一个流通加工工作区，是由1个流通加工工作台和1台电子标签秤。
（1）人工流通加工工作台
其功用是待分拣完成的货物箱经称重环节，称出其重量，并将重量信息以条码形式出来粘贴在货箱上，同时还要完成重新打包封装等工作。
（2）自动流通加工工作台
在另一侧的流通加工工作台上将设置UPJ机械手用以实现自动的流通加工。
比如自动识别增加某一颜色产品自动贴标签等。
流通加工用机械手是由日本安川生产的UPJ示教型机械手，机器人本体YR-UPJ3-B00（6-axis）机构内型：
垂直多关节型，轴数：
6轴，抓持重量：
3Kg，重复定位精度：
+0.03mm，工作半径：
188～532mm。
它在系统中所担当的角色是搬运、堆垛和分拣（条形码校核或颜色识别）。
五、零售商：
零售商用多个模拟超市门店来替代，它主要由：
☆超市货架
☆POS机及条码扫描枪
☆RFID系统组成
在此需要特别说明的是将RFID直接用于超市门店，这是一个相当带有前
瞻性的设想。
因为就目前的技术水平和经济条件而言，要将RF标签像条形码标签一样粘贴于超市门店的每个待售商品上是不可能的。
但其结账付款时的高效率确是具有诱人的优越性。
据此我们认为随着科学技术的不断进步和微电子技术的飞速发展，这一梦想在不远的将来也是可能实现的。
所以我们特别在一个超市门店内同时设置了两种结帐方式，其用意是希望能为学生在这一供应链环节的最后一个节点的物流实验教学中奉献上一个很有意义的物流教学内容。
六、供应商：
众所周知，供应商在整个物流供应链中
的作业就是为各下游单位供货。
在此为了丰富第三方物流中心的实验教育内容，提高其实验的可操作性和形式的尽可能真实性，在此假设这两个供应商是生产不同颜色小塑料盒的供货商，使他们可在整个实验过程中能提供数百个不同色彩或图案的小塑料盒，并放置于周转箱内，在整个供应链上流动。
这样做的一个最大优点是：
可使作为主要物流实验教学对象的第三方物流中心内的各个物流环节有“活”可干。
比如可按塑料盒颜色而分类储存、客户可要求不同图案的塑料盒进行分拣等等。
从而可极大地丰富整个“物流综合模拟实验室”的实验内容，提高其可操作性，更可增强学生对物流作业及物流设备应用的感性认识，提高物流实验教学效果。
七、运输车辆：
运输作为物流业务的中心活动，是物流系统设计和管理中的关键环节，它通常代表了物流成本中最大的单项成本。
它以其在整个供应链活动中的特定角色，创造着商品的空间效用，并实现其使用价值。
所以说提高运输系统的信息化建设程度，改善运输系统的现代化管理水平，则肯定是对交通院校的物流职业技术教学有着特别重要的现实意义。
然而如何在有限的实验室空间范围内为交通类院校搭建一个改善运输管理的实验教学平台呢？
我们的解决方案是：
（1）用两辆全电动铲车或小型非机动手推车来模拟替代两辆运输机动车，便于车辆调度作业。
（2）提高运输车辆的信息化管理水平，在每辆车内安装一个S-ID发信机来模拟GPS，强调车辆运输跟踪。
八、“物流实验室”信息系统规划：
根据以上关于构建“物流实验室”现代物流实验教学平台方案设想，可以拟就如下与之相配套的控制网络拓朴图：
这一网络系统的搭建也就为物流信息系统实验教学平台的建设奠定了基础。
由图可见，它共采用了4台PC机分别对整个物流供应链环节的4大控制功能进行监控。
这样做的理由有2：
（1）有意将物流作业的4大功能相对独立，便于适应实验教学进程，使学生可先进行各个相对独立环节的小型实验，在此基础上再进行整个系统的大型实验。
这样可在不失其观赏性的前提下大大提高了整个实验系统所有实验设备的使用效率和实用价值。
（2）作为一个长期从事现代物流实验教学设备研发与集成的供应商，我们擅长的是实验教学用现代物流设施与规划，也就是说我们要向用户提供的是模块化了的、面向设备控制的底层监控软件，并做好与各种物流管理软件通用接口程序的研发，从而来进一步提升我们所提供的现代物流教学设备的价值层次。
九、物流作业实验流程：
1、进货作业：
（1）进货
（2）在入库暂存区卸货
（3）将入库货物放入入货验货台进行验货
（4）验货合格，则用条码扫描枪对货物进行扫描，进入入货登记，否则就作退货处理。
（5）在仓储计算机的CRT上可看到该条码号
2、全自动入库作业：
（1）在仓储计算机中进入自动入库作业框
（2）在仓储计算机的入库对话框中填入入库的行、列、层、排号
（3）在仓储计算机的入库对话框中键入确认键（自动化仓储系统启动）
3、电子辅助托盘储位跟踪入库作业：
（1）启动电子辅助入库系统控制计算机
（2）用条码扫描仪读取待入库货物的条码，并将货物放入叉车
（3）“条码标签”立即显示待入库货物条码号
（4）“目标储位标签”显示货物所要放置到的目标储位位置
（5）叉车将货物送到目标储位后，标签警铃自动响起，则操作人员可将货物由叉车搬至储位上，然后操作人员键入确认按钮
4、全自动出库作业：
（1）操作人员在仓储计算机CRT上进入出库作业对话框
（2）在对话框内填入将要出库化物所在储位的行、列、层、排以及出库输送口
（3）在对话框内键入确认键
5、电子辅助托盘储位跟踪出库作业：
（1）启动辅助跟踪出入库系统计算机
（2）键入出库作业选项，并键入待出库货物的条码号
（3）“条码标签”与“目标储位标签”分别显示出库货物条码号与所在位置号
（4）待叉车行走到“目标储位”后，系统会自动发出确认声响信号
（5）键信完成键，使声响信号停止鸣叫
（6）操作人员将货物送至物流中心的出货口
6、DPS摘取式拣货作业流程：
（1）DPS接受拣货信息，启动拣货流程
（2）点亮电子标签，信号屏显示取货物品数据
（3）操作人员按照电子标签显示的数据拿出物品，然后按下确定键
（4）区域拣货完成，此后，区域指示灯亮
（5）按灭区域指示灯，表示本单作业完成
7、DAS播种式拣货作业流程：
（1）DAS接受拣货信号，启动拣货流程
（2）操作人员用条码扫描枪扫描待拣货物条码
（3）需配此项货品的订货单所对应的电子标签点亮
（4）操作人员依电子标签上显示的数量进行配货，然后按下确认键
（5）区域拣货完毕后，区域指示灯点亮
（6）按灭区域指示灯，以示此批作业完成
8、电脑辅助拣货系统的盘点作业流程：
（1）从上位Host系统获取库存数据
（2）按作业区点亮的电子标签所显示库位的库存数量进行清点
（3）当实际货物数量与电子标签所显数量一致时，按灭电子标签
（4）当不一致时，利用电子标签上的“+”、“-”键来调整库存数量
（5）本作业区的电子标签全部按灭后，自动点亮完成确认标签
（6）按灭确认标签，以示本区盘点作业完成
9、流通加工：
（1）人工流通加工了解流通加工的增值概念
（2）机械手实现的自动流通加工概念
10、AGV小车操作：
（3）在AGV控制计算机上设置AGV行走起始点、终止点、途径点等信息
（4）启动AGV小车
11、RFID操作：
（1）将装有多种贴有RF标签的物品箱移经RFID阅读器
（2）在RFID监控计算机上校核RFID阅读结果
12、GPS模拟系统在交通运输中的应用操作：
（1）利用两辆非机动手推车模拟替代交通运输车
（2）在电子图上跟踪车辆的途中运行路线
（3）调度车辆运输作业
十、“物流实验室”实验内容举例：
实验一、条形码信息读取与条形码打印
实验二、计算机与电子标签控制器的通讯
实验三、DPS管理软件设计
实验四、DAS管理软件设计
实验五、电子标签辅助分拣系统管理软件设计
实验六、电子标签辅助分拣仓库盘点软件设计
实验七、RFIDF信息的读取与分析
实验入、计算机与RFID系统的通讯
实验九、RFID系统的应用程序设计
实验十、流通加工工艺及流程设计
实验十一、机械手控制
实验十二、计算机与S7-200PLC通讯（PPI）
实验十三、全自动立体仓库储存策略研究
实验十四、全自动立体仓库出入库管理方法研究
实验十五、库存控制
实验十六、S-ID支持下的电脑辅助托盘储位跟踪
实验十七、S-ID支持下托盘储位管理软件设计
实验十八、S-ID支持下模拟GPS车辆跟踪
实验十九、模拟GPS指挥下车辆运输调度实验
实验二十、模拟GIS（实验室模拟道路图）与GPS结合实验
十一、关于物流管理软件
这里提到的物流管理软件是一类与前面所提到的软件完全不同的软件。
它主要涉及物流行业中的各种物流管理实务。
面向各种物流企业的单证实际操作的一种实务软件，它主要用以使学生能在一个模拟真实的企业中分部门分岗位进行机上的实务操作，理解物流管理中的各种流程和操作规范。
因此这部分软件我们建设采用在真实物流企业中已得到应用的真实的商品化软件（或在其上为教学作过二次开发）和选择已向企业提供类似软件的软件企业购买，才能使我们的学生能零距离接触真实的企业环境及实务操作。
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核心物流教学系统，大型运输管理系统，考试中心3种软件已满足了本实验室软件实训的需求。
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