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物流自动化系统的综述

物流自动化系统的发展综述

Summaryofdevelopmentoflogisticsautomationsystems

王陆宇

（上海海洋大学工程学院，上海201306）

摘要：

物流自动化是现代社会经济的一个重要发展方向，它在整个物流业中发挥着关键的作用。

本文主要讲述了物流自动化在邮电业、铁路运输等方面的应用，本文还介绍了物流自动化的研究现状与发展现状，最后介绍了物流自动化的发展趋势和分析指出使物流业实现全面自动化的相关措施等等。

关键词：

物流；自动化；系统

中图分类号TK730.1文献标识码A

Summaryofdevelopmentoflogisticsautomationsystems

Wangluyu

Abstract：

Logisticsautomationisanimportantdevelopmentdirectionofmodernsocietyandeconomy，itplaysakeyroleinthelogisticsindustry.Thispaperfocusesonthelogisticsautomationinpostandtelecommunications,railwaytransportationandotheraspectsoftheapplication,thepaperalsodescribestheresearchstatusanddevelopmentstatusoflogisticsautomation,logisticsautomationFinally,trendsandanalysispointedoutthattomakethelogisticsindustrytoachievefullautomationofrelatedmeasuresandsoon.

Keywords：

logistics;automation;system

1前言

在当今飞速发展的物流行业中，经济有效的物流自动化系统具有极为重要的价值。

物流业的发展水平被认为是一个国家综合国力和企业竞争能力的反映，是国民经济的核心竞争力。

现代物流在国际上被公认为成长潜力巨大的朝阳产业。

吴邦国同志指出，物流业是“国民经济的重要产业和新的经济增长点”，美国著名咨询公司麦肯锡公司在对中国物流业进行调查后撰写的《中国物流市场白皮书》认为，物流业“将在未来中国的经济发展中祈祷关键作用”。

从广义上讲，物流的概念就是“物质的流动”[1]，其具体定义是“物品从供应地向接收地的实体流动中，根据实际需要，将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等功能有机结合起来实现用户要求的过程”。

物流所要解决的问题是物流活动的机械化、自动化和合理化[2]。

物流自动化在整个物流业中发挥着关键的作用。

所谓物流自动化就是有机的将自动化的思想和方法应用于物流过程中，使物流过程各环节合理结合以提高效率满足用户需求。

其中，高速、可靠的物料输送控制技术起着关键的作用，特别是在不断提升的高吞吐量的物流应用中。

因此，传统的物流技术受到了极大的挑战，暴露了自身存在的一些问题。

所以现代化程度较好的物流中心的仓储作业基本实现了机械化，过去的那种主要靠人工作业的现象已经改变。

物流中心的仓储系统一般包括收货、存货、取货、配货、发货等环节。

在收货环节，配备了供铁路车厢和货运汽车停靠的卸货的站台和场地，以及升降平台，配备了托盘搬运车和叉车，以及各种吊车，用于完成卸车作业。

在收货处一般设有计算机终端，用来输入收货信息，并打印标签或条码等等，这些都是近年来我国未来自动化进一步发展的体现。

物流自动化，就是把先进的科学技术成果广泛用于物流活动的各个方面，实现物流管理、物流作业、物流控制过程的无人和省力，以达到提高物流作业效率，降低物流成本的目的的过程。

美国、日本和欧洲的物流业最为发达，其物流自动化技术和装备也最为先进。

以美国为例，由于物流自动化水平的提高，美国物流成本占国内生产总值的比重在近十年来有了明显的下降，由11%以上降到10%左右。

国内的物流自动化水平远落后于美国日本等发达国家，提高物流自动化水平必然会给我国国民经济带来巨大的效益，促进我国经济实现由粗放型经营向集约型经营的重大转变。

下面首先介绍物流自动化的应用和研究现状，进而展望物流自动化的发展趋势。

2物流自动化的广泛应用

物流自动化水平的提高给诸如商业连锁，配送中心、民航机场等部门企业带来直接的经济利益。

此外，物流技术装备不只是为流通领域服务，也为生产领域服务。

2.1物流自动化在邮电业的应用

随着物流业在国内日渐升温和电子商务的突飞猛进，邮政投入了大量的人力、物力和财力以提高其物流自动化水平。

中国邮政建立了自己的183个互联网站、185个客户服务中心，并在一、二级中心局引进信函、包裹分拣机，同时条形码技术更加完善，国际互联网技术、全球卫星定位系统（GPS）、电子地图（GIS）相继引入邮政系统并投入使用。

2.2物流自动化在铁路运输中的应用

铁路运输是目前流通领域的主要力量。

铁路货栈上装卸搬运技术、搬运中的条码技术、旅客物品检验和钢轨探伤中的无损检测技术、GPS技术都是铁路运输中重要的物流自动化技术。

2.3物流自动化在零售业中的应用

随着商业零售业的发展，高层仓储货架、先进的物资搬运设备、完备的自动化控制系统等的应用日益广泛，配置合理的物流配送分拣输送线的设施显著增加。

此外，物流自动化还广泛应用于汽车业、航运业、航空业、城市交通领域等等。

3物流自动化的研究现状与发展现状

3.1物流自动化的研究范畴

从管理层次划分，现代物流层次分为上、中、下三层。

上层也称为最高经营管理层或战略决策层，其主要职能是从主体利益出发，对物流实行统一指挥和综合管理，并制定目标和大政方针。

中层称为经营管理层，其主要职能是为达到总的目标，为各职能部门制定具体的管理目标，拟定和选择计划的实施方案、步骤和程序。

下层称为执行管理层或操作层，其主要职能是按照规定的计划和程序，协调物流基层的各项工作和实施计划。

这样一种现代物流管理的层次结构，把物流运作分为三个层次：

战略规划层、战术计划层和运行管理层。

物流自动化应渗透于其中层和下层，也就是战术计划层和运行管理层。

这也就是物流自动化在整个物流研究中的定位。

具体来说，物流自动化技术涵盖软技术和硬技术两个方面。

物流自动化软技术是指物流系统中使用的系统工程技术、信息技术等，其目标是建立物流系统运作的软件平台，通过对现有物流装备的调配和使用，实现物流系统运作的最优化。

物流自动化软技术主要包括：

物流规划、物流信息技术等。

物流自动化硬技术是指物流活动所涉及的各种机械设备、运输工具、仓储设备，以及服务于物流的计算机、通讯网络设备等，其目标是建立物流系统运作的硬件平台，实现具体物流活动的高效率和智能化。

物流自动化硬技术主要包括：

立体仓库、自动识别系统、自动搬运系统、自动分拣系统等。

3.2物流自动化的发展现状

现在根据物流管理的层次划分，结合物流自动化的软、硬技术来介绍物流自动化的发展现状。

3.2.1战术计划层的典型物流自动化技术

战术计划层的物流自动化技术主要是指物流规划。

它属于物流自动化软技术。

物流规划的目的是使用运筹学的方法对运输、库存、选址等物流问题进行优化，以使成本最低。

物流规划主要包括：

运输决策、库存控制、选址决策等。

下面重点介绍运输决策和选址决策。

3.2.1.1运输决策

运输决策包含范围很广，主要包括运输方式的选择，运输服务商的选择，运输线路的选择，运输计划编制，运输能力配备等等。

其中运输线路的选择长期以来是学者们关注的热点，近年来结合运输能力配备、运输服务商选择的问题，学者们进行了更加深入的研究。

如：

Laported等[3]提出了多种分支定界算法求解VRP（运输路线安排问题）；Fisher[4]用两阶段优化方法解决了带有时窗的VRP问题；张潜等[5]研究了运输车辆路线安排的调度问题，提出了一种先用优先级综合聚类分析法将客户分类，再用带有控制开关系统的改进遗传算法求解多目标VRP的优化方法。

伴随着集成化物流产生，学者们进一步对运输车辆路线安排问题（VRP）和定位-配给问题（LA）结合起来研究，即定位-运输路线安排问题（LRP）。

对于LRP问题的求解，现在有精确算法和启发式算法两种。

张潜等[6]对这两种算法进行了分析评述。

3.2.1.2选择决策

选址决策包括确定所使用设施的数量、位置和规模。

这些设施包括网络中的各种节点（如工厂、港口、供应商、仓库、零售店和服务中心），这些地方是物流网络内货物运往最终消费者过程中临时经停的地方[7]。

物流中心在物流系统中居于枢纽地位，物流中心的合理选址就成为了物流规划中非常重要的一个环节。

杨波等[8,9]对物流配送中心选址问题提出了随机化模型和一个多品种随机化模型，并分别给出了单配送中心选址问题量化处理方法。

陈曦等[10]提出了一种GIS环境下物流配送中心的选址模型，并设计了遗传算法和线性规划相结合的计算方法。

3.2.2运行管理层的物流自动化技术

3.2.2.1信息技术

信息化是物流的必然发展方向。

所谓信息化，就是在生产和生活各个领域普遍采用现代信息技术，充分有效地开发和利用各种信息资源[11]。

当前物流信息技术主要包含电子数据交换技术（EPI）、各种物流管理软件、电子商务技术等。

下面简要介绍EDI技术和物流管理软件。

EDI即电子数据交换，是指按照统一规定的一套通用标准格式，通过通信网络传输，将标准的经济信息在贸易伙伴的电子计算机系统之间进行数据交换和自动处理。

物流管理软件主要包括ERP、MRP、WMS以及各种采购管理软件、票据管理软件等。

它的主要功能是物流信息的收集、传输、加工、处理、运用。

3.2.2.2典型的自动化物流系统

下图是自动物流系统组成结构图，它属于物流自动化硬技术的范畴。

针对图中的主要组成部分，下面分别介绍。

图1自动物流系统组成结构

（1）自动识别系统。

自动识别系统由标签、标签生成设备、识读器及计算机等设备组成。

其中，标签是信息的载体，识读器可获取标签装载的信息，并自动转换为与计算机兼容的数据模式传入计算机，实现信息的自动识别以及信息系统的自动数据采集。

自动识别技术包括：

条码技术、射频识别技术、磁识别技术、声音识别技术、图形识别技术、光字符识别技术和生物识别技术等。

目前，在物流应用中常用的自动识别技术室条码技术和射频识别技术。

（2）搬运系统。

物料输送系统由多辆小车及其调度系统组成，其搬运设备如图1所示，常用的有：

输送线、运输小车（有轨和无轨）、搬运机器人、堆垛机。

输送线主要是从传统的机械式自动线发展起来，其优点是可靠性高，制造成本低。

运输小车大体上可以分为有轨和无轨两大类。

有轨小车沿轨道行走。

无轨小车，由于导向的方法不同，可分为有线导向，磁性导向、激光导向和无线电遥控等多种形式。

随着控制技术的成熟，采用自动导向小车越来越多。

自动导向车一般由柔性的、在线的微机控制，由自身携带的电池驱动，小车可以以任何编程速度向前或向后运动[12]。

很多学者对其进行了深入的研究，如：

Valentinos等[13]应用CAN技术和无线通讯技术有效的降低了AGVS系统的成本。

SudhaArora等[14]提出了一种AGVS的启发式混合结构对制造系统中的AGVS进行控制，使小车自己选择方向速度和解决避免碰撞的问题。

李岩等[15]采用遗传算法对FMS中AGV的调度进行了研究。

JunOTA等[16]提出一种新的传输模式，解决了AGVS中存在的“死锁”问题。

（3）存储系统。

为了保证工序之间、车间之间和协作厂之间的有效协调和进行有节奏性生产，应建立一定量的储备和缓冲，这就要借助于立体仓库。

立体仓库（HBS）是由计算机控制的机电一体化系统，它有高效的仓储能力，优化的仓库管理，快速的自动化仓库操作[17]。

（4）自动分拣系统。

自动分拣系统的作用是将订货单位进行配货的货物，按照不同的客户、不同的店铺和不同的出库地点进行区分。

分拣设备的代表是自动分拣机，通常每小时可分拣商品6000-27000箱。

在日本和欧洲自动分拣机的使用很普遍。

自动分拣机的种类很多，目前主要有方向变换式、推动式、台车传送带式等。

4物流自动化的发展趋势

随着物流业的迅速发展，信息技术、网络技术不断更新，物流自动化的研究和发展呈现以下几个新趋势。

4.1信息化要求日益迫切

随着电子商务的发展，物流系统的信息化要求日益迫切，急需建立与电子商务相配套的物流信息系统。

4.2立体仓库应用将更加广泛

立体仓库是物流自动化中极其重要的技术设备。

我国目前约拥有各种类型的自动仓库450座，其中国内供应约400座，国外供应50座。

我国在自动化仓库方面具有巨大的市场空间。

4.3物流软件开放性程度更高

软件开放性要求现代物流规划软件应具有丰富的二次开发接口和输入输出接口，应该支持主流的开发语言（C/C++/Java等）、支持多通道人机交互界面等等。

4.4绿色物流被提上日程

物流过程中如何注意节约能源、保护环境，如何处理物流过程中危险有害物品的运输、储存、加工、包装，这些成为值得重视的问题。

5如何使物流业实现全面自动化

（1）可以把计算机管理应用到物流中。

现代物流中心的业务大多实现了计算机管理。

计算机的管理要配套，构成一个系统，要覆盖储运业务的主要环节。

在物流中心要建立计算机局域网络，这个网络通过远程网与外部相连。

由于计算机运算速度快，信息容量大，加上信息可以在网上传输，所以在经济管理中的作用越来越大。

对于物流中心而言，计算机可以成为经营决策的有效工具，对物流实现全面自动化将发挥很好的作用。

（2）物流自动化要与电子商务相结合。

互联网的迅猛发展及其所创造的无与伦比的价值，使得构建在互联网之上的电子商务应运而生并发展迅速。

信息化、全球化、多功能化和一流的服务水平，已成为电子商务下的物流企业追求的目标。

电子商务对现代物流具有重大的影响，它把自动化应用于物流业，并把其提升到了前所未有的发展高度，为其提供了良好的发展机遇。

6结论

物流自动化在物流管理各个层次中发挥重要的作用。

它包括物流规划、物流信息技术及自动物流系统等各种软技术和硬技术。

物流自动化在国民经济的各行业中起着非常重要的作用，有着深厚的发展潜力。

随着研究力度的不断加大，物流自动化技术将在信息化、绿色化方面进一步发展，其各种技术设备（如：

立体仓库等）和管理软件也将得到更大的发展和应用。

参考文献：

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[2]吴耀华,王莹,肖际伟,现代物流系统技术的研究现状及发展趋势[期刊论文]机械工程学报,1999（04）

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[5]张潜.高立群.胡祥培物流配送路径多目标优化的聚类-改进遗传算法[期刊论文]-控制与决策2003（04）

[6]张潜.高立群.胡祥培集成化物流中的定位-运输路线安排问题（LRP）优化算法评述[期刊论文]-东北大学学报（自然科学版）2003（01）

[7]赵刚物流运筹2002

[8]梁樑.唐启鹏物流配送中心选址的随机数学模型[期刊论文]-中国管理科学2002（05）

[9]杨波多品种随机数学模型的物流配送中心选址问题[期刊论文]-中国管理科学2003（02）

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[12]王金娥.孙庆鸿.陈南AGVs关键技术研究及发展趋势[期刊论文]-制造业自动化2002（01）

[13]ValentinosK.KongezosWirelesscommunicationbetweenAGVs（AutonomousGuidedVehicle）andtheindustrialnetworkCAN（controllerareanetwork）2002

[14]SudhaAroraA.K.RainaA.K.MittalHybridControlinAutomatedGuidedVehicleSystems2001

[15]李岩吴智铭遗传算法在柔性动态调度中的应用[期刊论文]-上海交通大学学报2001（02）

[16]JuOTA.TamioARAI.KousukeINOURyousukeCHIBA,TomokazuHIRANO

[17]葛元.王林泉CIMS环境下自动化车间立体仓库物流计算机控制系统1996（06）