現(xiàn)代物流系統(tǒng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1、現(xiàn)代物流系統(tǒng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)物流系統(tǒng)技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的重要組成部分，從其廣義內(nèi)涵分析可以看出它已從以前簡(jiǎn)單的物料搬運(yùn)發(fā)展到今天的集機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理學(xué)和自動(dòng)化控制技術(shù)等于一身的綜合技術(shù)。進(jìn)入90年代末，全世界的制造者和分銷(xiāo)商繼續(xù)承受著各種壓力，其中包括：產(chǎn)品定單更小、更頻繁，產(chǎn)品需求不斷變化且更加用戶(hù)化和服務(wù)價(jià)值升高等。經(jīng)營(yíng)者們必須使工廠的運(yùn)行適應(yīng)定單的混合、更短的定單周轉(zhuǎn)時(shí)間和更高的生產(chǎn)能力。必須采取一定的策略來(lái)適應(yīng)不斷提高要求的庫(kù)存管理、運(yùn)行的柔性以及各種過(guò)程集成的程度。在供應(yīng)鏈中集中對(duì)一些過(guò)程進(jìn)行轉(zhuǎn)移、結(jié)合或消除，使得工廠以及倉(cāng)庫(kù)的物流和信息流更加有效。在這些變化的要

2、求下現(xiàn)代物流技術(shù)從各個(gè)方面顯示出一些新的發(fā)展趨勢(shì)。從廣義上講，物流泛指物質(zhì)實(shí)體及其載體的場(chǎng)所(或位置)的轉(zhuǎn)移和時(shí)間占用，即指物質(zhì)實(shí)體的物理流動(dòng)過(guò)程。它是在生產(chǎn)和消費(fèi)從時(shí)間和空間上被分離并日益擴(kuò)大的形勢(shì)下為有機(jī)地銜接“供”和“需”，保證社會(huì)生產(chǎn)順利地進(jìn)行，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)科學(xué)。物流所要解決的問(wèn)題是物流活動(dòng)的機(jī)械化、自動(dòng)化和合理化，以實(shí)現(xiàn)物流系統(tǒng)的時(shí)間和空間效益。物流系統(tǒng)是指在一定的時(shí)間和空間里，由所需輸送的物料和包括有關(guān)設(shè)備、輸送工具、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備、人員以及通信聯(lián)系等若干相互制約的動(dòng)態(tài)要素構(gòu)成的具有特定功能的有機(jī)整體。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，物流管理系統(tǒng)也從簡(jiǎn)單的方式迅

3、速向自動(dòng)化管理演變，其主要標(biāo)志是自動(dòng)物流設(shè)備，如自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)(AGV-Automatedguidedvehicle)>自動(dòng)存儲(chǔ)、提取系統(tǒng)(AS/RS-Automatedstorage/retrievesystem)空中單軌自動(dòng)車(chē)(SKY-RAV-Railautomatedvehicle)、堆垛機(jī)(Stackercrane)等，及物流計(jì)算機(jī)管理與控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。發(fā)展至今，物流系統(tǒng)是典型的現(xiàn)代機(jī)械電子相結(jié)合的系統(tǒng)?，F(xiàn)代物流系統(tǒng)由半自動(dòng)化、自動(dòng)化以至具有一定智能的物流設(shè)備和計(jì)算機(jī)物流管理和控制系統(tǒng)組成。任何一種物流設(shè)備都必須接受物流系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的管理控制，接受計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，完成其規(guī)定的動(dòng)作，反

4、饋動(dòng)作執(zhí)行的情況或當(dāng)前所處的狀況。智能程度較高的物流設(shè)備具有一定的自主性，能更好地識(shí)別路徑和環(huán)境，本身帶有一定的數(shù)據(jù)處理功能。現(xiàn)代物流設(shè)備是在計(jì)算機(jī)科學(xué)和電子技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)的機(jī)械學(xué)科發(fā)展來(lái)的機(jī)電一體化的設(shè)備。從物流系統(tǒng)的管理和控制來(lái)看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的采用是整個(gè)系統(tǒng)得以正常運(yùn)行的前提。仿真技術(shù)的應(yīng)用使物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)處于更高的水平。物流已經(jīng)成為并行工程的基礎(chǔ)和CIMS的組成部分。我國(guó)于80年代末90年代初開(kāi)始重視、引進(jìn)和消化吸收國(guó)外的先進(jìn)物流系統(tǒng)技術(shù)與設(shè)備，并在1994年和1997年先后召開(kāi)了兩屆物流技術(shù)與裝備國(guó)際會(huì)議，1999年10月將再次召開(kāi)物流技術(shù)與裝備國(guó)際會(huì)議。下面就分別從

5、物流設(shè)備的規(guī)劃布局、設(shè)計(jì)、仿真以及物料從到貨、倉(cāng)儲(chǔ)、在線加工以及發(fā)運(yùn)等過(guò)程闡述目前國(guó)際物流系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀及新的發(fā)展趨勢(shì)。要實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備和物流工藝更加有效的布局規(guī)劃，目前一個(gè)重要的工具是仿真。仿真軟件將憑經(jīng)驗(yàn)的猜測(cè)從物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)中去除，對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的工藝流程特別有效。在屏幕上，操作者可以觀察不同的場(chǎng)景，通過(guò)不同的生產(chǎn)能力對(duì)各種物流方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，并可以假設(shè)一些條件，比如一個(gè)子系統(tǒng)暫時(shí)停止工作后，觀察可能發(fā)生的情況。仿真軟件的開(kāi)發(fā)者們也繼續(xù)在提高軟件的水平，最新的軟件通過(guò)四維（x、y、z、時(shí)間）設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)更加接近現(xiàn)實(shí)世界。更加復(fù)雜的軟件傾向于軟件不但在設(shè)計(jì)時(shí)是一個(gè)很好的幫助，也成為一個(gè)操作控制工

6、具。惠普公司在俄勒岡的噴墨打印機(jī)工廠在進(jìn)行自動(dòng)化物流改造時(shí)也選擇了AutoMod仿真軟件包。他們力求實(shí)現(xiàn)從裝配線接到一個(gè)電子定單開(kāi)始，最多30min內(nèi)所有的裝配組件都能送達(dá)裝配工作站的JITLI標(biāo)。為了解決組件輸送的這個(gè)瓶頸，他們最后選擇了兩個(gè)AS/RS、零件箱傳送線、AGV等自動(dòng)化物流設(shè)備。他們將實(shí)際的定單數(shù)據(jù)用于仿真模型，逐步細(xì)化物流方案。他們將今天運(yùn)行的流暢的物流很大程度歸功于設(shè)計(jì)時(shí)的仿真。接貨要達(dá)到的目標(biāo)是使接收物料更快、更安全、高效和準(zhǔn)確。碼頭充當(dāng)接貨和發(fā)貨雙重任務(wù)，所以碼頭的物流布局乂分為結(jié)合型、分離型和直接轉(zhuǎn)發(fā)型。和供應(yīng)商和客戶(hù)的及時(shí)的信息交流是流暢碼頭物流的關(guān)鍵。Crossdo

7、cking是個(gè)越加被廣泛應(yīng)用的操作，它就是將接貨的物料直接發(fā)運(yùn)，省去了倉(cāng)儲(chǔ)等其他內(nèi)部操作。實(shí)現(xiàn)Crossdocking的條件有：從接貨碼頭下一步就到了存儲(chǔ)區(qū)?，F(xiàn)代制造業(yè)的一些新的概念，象JIT、連續(xù)物流和跨碼頭直接發(fā)運(yùn)(Crossdocking)使得庫(kù)存量和庫(kù)存時(shí)間都大大減少。存儲(chǔ)越來(lái)越被認(rèn)為是一個(gè)物流的過(guò)程而不只是一種靜態(tài)的存儲(chǔ)技術(shù)。通過(guò)應(yīng)用緩沖站、積累區(qū)以及一些相關(guān)操作，倉(cāng)儲(chǔ)已不只是一個(gè)短暫的物料停留過(guò)程。最近的趨勢(shì)包括動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展。例如VLM(Verticalliftmodules)的應(yīng)用，Sikorsky*sStratfordConn飛機(jī)制造I采用5個(gè)VLM存儲(chǔ)30000可重用的

8、模具和32000-次性的工具。將原來(lái)的存儲(chǔ)區(qū)域減少至原來(lái)的1/10,工具的提取時(shí)間由原來(lái)的35min減少至45s庫(kù)存控制軟件現(xiàn)在也能跟蹤工具在何時(shí)、何地被何人領(lǐng)取，也因此可以將庫(kù)存降低到原來(lái)的一半。并且操作由原來(lái)的人上下移動(dòng)來(lái)取工具，變?yōu)楣ぞ呱舷乱苿?dòng)到人適合提取的位置。再比如通過(guò)一個(gè)振動(dòng)的氣缸將負(fù)載從流動(dòng)的巷道中移下，由于不是通過(guò)重力，所以不需要有斜坡，負(fù)載是在一個(gè)水平面上移動(dòng)，大大節(jié)省了空間。全面的庫(kù)存控制是高效的倉(cāng)庫(kù)管理的關(guān)鍵，新的BIS(Warehousemanagementsoftware)倉(cāng)庫(kù)管理軟件，提供了一個(gè)基于小型機(jī)、PC機(jī)、服務(wù)器的，對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)、分配和制造等操作提供實(shí)時(shí)的庫(kù)存管理

9、，并將它們集成在一個(gè)軟件包內(nèi)。美國(guó)的集成化物流系統(tǒng)IMHS軟件是當(dāng)前物流行業(yè)中最完整的一體化解決方案，目前國(guó)內(nèi)大長(zhǎng)江摩托車(chē)集團(tuán)和玉溪(紅塔)煙草集團(tuán)已經(jīng)引進(jìn)了該系統(tǒng)。它的主要特征為：(4)擴(kuò)展的倉(cāng)庫(kù)管理功能(包括供應(yīng)商管理、拼盤(pán)管理、零部件檢驗(yàn)與質(zhì)量跟蹤、存儲(chǔ)、生產(chǎn)計(jì)劃管理、BOM管理和銷(xiāo)售管理等)。賣(mài)主管理庫(kù)存(VMI,Vendormanagedinven-tory)是制造者和客戶(hù)之間一種新型的合作關(guān)系。它允許制造者依據(jù)產(chǎn)品的用途以及用廣所提供的庫(kù)存水平信息來(lái)對(duì)客戶(hù)的庫(kù)存進(jìn)行補(bǔ)充。電子數(shù)據(jù)交換(EDI,Electronicdatainterchange)使這項(xiàng)操作成為可能。下一步是在工廠中的

10、制造或裝配，或者直接從成品倉(cāng)庫(kù)中按定單揀選。兩者共同的趨勢(shì)包括：在工廠的車(chē)間中輕載的、獨(dú)立的'工作站'式的起重機(jī)的應(yīng)用有所增加。傳統(tǒng)的在高架上行走的橋式起重機(jī)能覆蓋整個(gè)車(chē)間的長(zhǎng)度，而這種只能服務(wù)于一個(gè)特定的工作范圍。它具有重量輕、操作簡(jiǎn)單，并更加符合人機(jī)工程的設(shè)計(jì)。比如，在最近應(yīng)用該單元的BectonDickinson公司，在5條包裝線上去除了背后傷人事件，并提高了生產(chǎn)效率。在處理和揀選這一領(lǐng)域，很多運(yùn)輸設(shè)備包括義車(chē)、自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)(AGV)、以及傳送帶都起到重要作用。聯(lián)邦將頒布新的義車(chē)操作員的訓(xùn)練標(biāo)準(zhǔn)。在義車(chē)的設(shè)計(jì)方面,人機(jī)工程學(xué)仍然是重點(diǎn)。人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)的好處包括：減少對(duì)操作員

11、健康和身體的損壞、降低工人的人身傷害索賠費(fèi)用、提高生產(chǎn)率以及減低崗位缺班和換班的頻率。使操作員更舒服包括：控制界面友好、前視和后視范圍大，腿、腳的空間大等等。有很多對(duì)義車(chē)控制部分和座位改造的例子：比如使控制器的輪廓更符合人手的.輪廓、增加多功能裝置以及采用高度可調(diào)節(jié)的面板、座椅上的減振裝置等。在過(guò)去的兒年，在美國(guó)安裝的AGV系統(tǒng)的車(chē)輛數(shù)有所減少。和前兒年復(fù)雜的系統(tǒng)相比，現(xiàn)在的系統(tǒng)趨向車(chē)輛數(shù)少，應(yīng)用更集中，平均為6個(gè)以下。越來(lái)越多的制造企業(yè)認(rèn)為全盤(pán)計(jì)劃、改進(jìn)物料搬運(yùn)和信息處理系統(tǒng)是提高生產(chǎn)率的關(guān)鍵。例如內(nèi)華達(dá)州的游戲機(jī)制造廠，決定將17個(gè)分散的制造基地組成一個(gè)制造廠，他們對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行重新考慮，

12、目標(biāo)定在縮短制造周期和減少庫(kù)存成本。通過(guò)采用一系列先進(jìn)的裝配輸送裝置，不但增加了生產(chǎn)的柔性，還將制造周期減少至原來(lái)的1/3。MillerSQA辦公家具公司采取快速反應(yīng)制造策略：他們的工廠是一個(gè)閉環(huán)的、高容量的、以定單為中心的制造環(huán)境。他們的兩個(gè)改進(jìn)策略一是將車(chē)間規(guī)劃為19個(gè)制造單元，每一單元能從頭到尾生產(chǎn)一種辦公設(shè)備，而不象以前大部分時(shí)間浪費(fèi)在將家具在多個(gè)工作站之間的移動(dòng)上。另一顯著趨勢(shì)是MES(manufacturingexecu-tionsystem)制造執(zhí)行系統(tǒng)的應(yīng)用，它可以作為生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度和車(chē)間物流之間的橋梁。雖然生產(chǎn)計(jì)劃和調(diào)度仍然是物料需求計(jì)劃(MRP)和制造資源計(jì)劃(MRPII)

13、管理的范疇。但現(xiàn)在的MES將計(jì)劃和調(diào)度信息作為實(shí)時(shí)管理車(chē)間物流與工藝，并進(jìn)行補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)信息。簡(jiǎn)單地說(shuō)，MES就是來(lái)管理包括物料、工作站和物料搬運(yùn)裝置以及人力等車(chē)間資源的有效利用。IMHS軟件的成功也許就是它大部分地包含了MES的功能。在所有的倉(cāng)庫(kù)操作中定單揀選是一項(xiàng)勞動(dòng)密集型過(guò)程。既提高揀選的效率乂不犧牲準(zhǔn)確度的策略包括：庫(kù)存分析:對(duì)庫(kù)存物品進(jìn)行分析是正確選擇存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)區(qū)域的關(guān)鍵。例如,物品的體積、揀選的數(shù)量(分離容器數(shù)量、整容器和單元托盤(pán)等)都縮小存儲(chǔ)設(shè)備的選擇范圍。通過(guò)分析產(chǎn)品的重量、物品種類(lèi)的多少、每一定單平均涉及的種類(lèi)數(shù)、產(chǎn)品的易碎程度等，可以幫助選擇更合適的倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備。通過(guò)庫(kù)存分析

14、可以對(duì)物品進(jìn)行分區(qū)存放，能提高揀選的效率。例如，將最常用的物品放在最容易取到的位置，把經(jīng)常要求配套的產(chǎn)品，放在相鄰的區(qū)域存放等。揀選策略：三種流行的揀選策略為：嚴(yán)格揀選、批量揀選和區(qū)域揀選。通過(guò)對(duì)定單的分析來(lái)選擇合適的揀選策略。嚴(yán)格揀選是一次完成一個(gè)定單的揀選，當(dāng)每一定單涉及的產(chǎn)品項(xiàng)目不多時(shí)，這種策略是理想的。好處是它保持了定單的完整性,并不需要再有其他分類(lèi)工作。批量揀選是指操作者同時(shí)揀選多個(gè)定單，主要好處是操作者在倉(cāng)庫(kù)中走一趟就可完成多個(gè)定單的揀選。如果定單物品小，操作者可以將不同的定單放在不同的箱中，或者增加后續(xù)分離定單的操作。區(qū)域揀選類(lèi)似批量揀選，只是每個(gè)操作者固定負(fù)責(zé)一定區(qū)域，好處是大

15、大減少了行走距離。除此之外，揀選次序也會(huì)影響揀選的效率。倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)(WMS)：大多數(shù)公司都安裝了倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)幫助實(shí)時(shí)地管理倉(cāng)庫(kù)。WMS跟蹤和控制庫(kù)存的變化和定單的流動(dòng)，自動(dòng)將定單組合或分離、優(yōu)先處理緊急的定單、提醒及時(shí)的庫(kù)存補(bǔ)充、并發(fā)出提前發(fā)運(yùn)通知(ASN)等。從到貨到發(fā)運(yùn)整個(gè)過(guò)程中起粘合作用的是高效的信息流。自動(dòng)數(shù)據(jù)收集(ADC)是一項(xiàng)在需要時(shí)自動(dòng)采集信息的作用。在這一領(lǐng)域有一明顯的傾向：那就是將盡可能多的數(shù)據(jù)源相互連接，然后使信息的發(fā)送和傳輸標(biāo)準(zhǔn)化，以便提供給盡可能多的需要該信息的人。一般是將自動(dòng)數(shù)據(jù)收集連接到既服務(wù)于客戶(hù)乂服務(wù)于供應(yīng)商的中央數(shù)據(jù)庫(kù)。典型的途徑是通過(guò)條碼掃描或射頻標(biāo)簽識(shí)

16、別，并將得到的信息輸入倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)(WMS)或制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)。當(dāng)定單完成后，定單的狀態(tài)被送到信息系統(tǒng)的最高層-企業(yè)資源計(jì)劃(ERP)oERP乂將這一信息發(fā)布給供應(yīng)鏈軟件和電子數(shù)據(jù)交換(EDI),以便向客戶(hù)發(fā)貨。目前通過(guò)因特網(wǎng)進(jìn)行EDI已成為現(xiàn)實(shí)，一些人預(yù)測(cè)用因特網(wǎng)完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的EDI電話連接只是時(shí)間問(wèn)題。很多公司意識(shí)到包裝是制造過(guò)程的一個(gè)延伸，所以關(guān)鍵是將包裝設(shè)備集成于制造和定單完成過(guò)程，使得從定單到貨物發(fā)運(yùn)碼頭形成自然的流動(dòng)。簡(jiǎn)短地說(shuō)，就是要將正確的產(chǎn)品在正確的時(shí)間發(fā)送給正確的客戶(hù)。包括包裝完好、產(chǎn)品識(shí)別清晰、避免瓶頸、縮短送貨周期、避免發(fā)運(yùn)錯(cuò)誤等。紙箱樹(shù)立機(jī)、標(biāo)簽打印機(jī)、電子稱(chēng)、自

17、動(dòng)分配機(jī)和碼垛機(jī)等一些包裝設(shè)備的集成應(yīng)用，使包裝物流更加流暢。工業(yè)包裝的發(fā)展著重于兩個(gè)區(qū)域：集裝箱和貨盤(pán)。既能用于發(fā)運(yùn)乂能用于生產(chǎn)線的可回收集裝箱，不但提高了生產(chǎn)和發(fā)運(yùn)鏈的結(jié)合，也降低了包裝成本。如FORD的加拿大發(fā)動(dòng)機(jī)廠從應(yīng)用可回收集裝箱以來(lái)，每天減少3萬(wàn)只一次性包裝，并降低了產(chǎn)品的損壞率，提高了零件輸送密度和零件的識(shí)別度。使用可回收集裝箱的條件：維吉尼亞理工大學(xué)的懷特博士通過(guò)數(shù)月的工廠調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室研兗，對(duì)貨盤(pán)的性能提出了一個(gè)新的應(yīng)用在自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)中的性能規(guī)格。塑料、木頭、紙和金屬的貨盤(pán)都可以依據(jù)這一規(guī)格來(lái)設(shè)計(jì)。EDI在發(fā)運(yùn)環(huán)節(jié)也得到了廣泛的應(yīng)用，制造者可以通過(guò)應(yīng)用EDI,即通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)

18、完成標(biāo)準(zhǔn)的商務(wù)交易，使得在同一天能夠向其所有零售地發(fā)送貨物。產(chǎn)品經(jīng)過(guò)生產(chǎn)后自動(dòng)被碼垛、解包并暫放在輸送機(jī)巷道上，其中的信息完全由EDI提供并控制。近年來(lái)，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，國(guó)際分工協(xié)作進(jìn)一步完善，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，使現(xiàn)代物流系統(tǒng)技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)出現(xiàn)了以下兒個(gè)新趨勢(shì)。在國(guó)內(nèi)，隨著立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量的增加，立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的普及，很多企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始考慮如何使自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)與整個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)集成在一起，形成企業(yè)完整的合理化物流體系。國(guó)外這種集成的趨勢(shì)表現(xiàn)在將企業(yè)內(nèi)部的物流系統(tǒng)向前與供應(yīng)商的物流系統(tǒng)連接，向后與銷(xiāo)售體系的物流集成在一起，使社會(huì)物流（宏觀物流）與生產(chǎn)物流(微觀物流)融合在一起。隨著市場(chǎng)變化的加快，產(chǎn)品壽命周期正在逐步縮短，小批量多品種的生產(chǎn)已經(jīng)成為企業(yè)生存的關(guān)鍵。U前，國(guó)外許多適用于大批量制造的剛性生產(chǎn)線正在逐步改造為小批量多品種的柔性生產(chǎn)線。從前面的對(duì)制造執(zhí)行系統(tǒng)的分析可以看出，企業(yè)對(duì)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)的集成的要求越來(lái)越高，由于兩個(gè)系統(tǒng)的集成主要取決于軟件系統(tǒng)的完善與發(fā)展，因此目前物流系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)與研兗有以下兒個(gè)趨勢(shì)。隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的應(yīng)用，社會(huì)大物流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)度、