現(xiàn)代物流系統(tǒng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1
物流系統(tǒng)技術(shù)是先進制造技術(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單的物料搬運發(fā)展到今天的集機械設(shè)計、計算機科學(xué)、管理學(xué)和自動化控制技術(shù)等于一身的綜合技術(shù)。
進入90年代末，全世界的制造者和分銷商繼續(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化和服務(wù)價值升高等。經(jīng)營者們必須使工廠的運行適應(yīng)定單的混合、更短的定單周轉(zhuǎn)時間和更高的生產(chǎn)能力。必須采取一定的策略來適應(yīng)不斷提高要求的庫存管理、運行的柔性以及各種過程集成的程度。在供應(yīng)鏈中集中對一些過程進行轉(zhuǎn)移、結(jié)合或消除，使得工廠以及倉庫的物流和信息流更加有效。在這些變化的要求下現(xiàn)代物流技術(shù)從各個方面顯示出一些新的發(fā)展趨勢。
1現(xiàn)代物流系統(tǒng)的廣義內(nèi)涵
從廣義上講，物流泛指物質(zhì)實體及其載體的場所(或位置)的轉(zhuǎn)移和時間占用，即指物質(zhì)實體的物理流動過程。它是在生產(chǎn)和消費從時間和空間上被分離并日益擴大的形勢下為有機地銜接“供”和“需”，保證社會生產(chǎn)順利地進行，并取得良好的經(jīng)濟效益而發(fā)展起來的一門科學(xué)。物流所要解決的問題是物流活動的機械化、自動化和合理化，以實現(xiàn)物流系統(tǒng)的時間和空間效益。
物流系統(tǒng)是指在一定的時間和空間里，由所需輸送的物料和包括有關(guān)設(shè)備、輸送工具、倉儲設(shè)備、人員以及通信聯(lián)系等若干相互制約的動態(tài)要素構(gòu)成的具有特定功能的有機整體。隨著計算機科學(xué)和自動化技術(shù)的發(fā)展，物流管理系統(tǒng)也從簡單的方式迅速向自動化管理演變，其主要標(biāo)志是自動物流設(shè)備，如自動導(dǎo)引車(AGV-Automated guided vehicle)、自動存儲、提取系統(tǒng)(AS/RS-Automated storage/retrieve s y s t e m)、空中單軌自動車(SKY-RAV-Rail automated vehicle)、堆垛機(Stacker crane)等，及物流計算機管理與控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。
發(fā)展至今，物流系統(tǒng)是典型的現(xiàn)代機械電子相結(jié)合的系統(tǒng)?，F(xiàn)代物流系統(tǒng)由半自動化、自動化以至具有一定智能的物流設(shè)備和計算機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)計算機的管理控制，接受計算機發(fā)出的指令，完成其規(guī)定的動作，反饋動作執(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)備是在計算機科學(xué)和電子技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)的機械學(xué)科發(fā)展來的機電一體化的設(shè)備。從物流系統(tǒng)的管理和控制來看，計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的采用是整個系統(tǒng)得以正常運行的前提。仿真技術(shù)的應(yīng)用使物流系統(tǒng)設(shè)計處于更高的水平。物流已經(jīng)成為并行工程的基礎(chǔ)和CIMS的組成部分［1～5］。
2現(xiàn)代物流系統(tǒng)技術(shù)研究現(xiàn)狀
我國于80年代末90年代初開始重視、引進和消化吸收國外的先進物流系統(tǒng)技術(shù)與設(shè)備，并在1994年和1997年先后召開了兩屆物流技術(shù)與裝備國際會議，1999年10月將再次召開物流技術(shù)與裝備國際會議。
下面就分別從物流設(shè)備的規(guī)劃布局、設(shè)計、仿真以及物料從到貨、倉儲、在線加工以及發(fā)運等過程闡述目前國際物流系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀及新的發(fā)展趨勢。
2.1多維仿真進入物流系統(tǒng)的設(shè)計與布局規(guī)劃
要實現(xiàn)對設(shè)備和物流工藝更加有效的布局規(guī)劃，目前一個重要的工具是仿真。仿真軟件將憑經(jīng)驗的猜測從物流系統(tǒng)設(shè)計中去除，對設(shè)計一個復(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景，通過不同的生產(chǎn)能力對各種物流方案進行評價，并可以假設(shè)一些條件，比如一個子系統(tǒng)暫時停止工作后，觀察可能發(fā)生的情況。
仿真軟件的開發(fā)者們也繼續(xù)在提高軟件的水平，最新的軟件通過四維(x、y、z、時間)設(shè)計，使得系統(tǒng)更加接近現(xiàn)實世界。更加復(fù)雜的軟件傾向于軟件不但在設(shè)計時是一個很好的幫助，也成為一個操作控制工具。
惠普公司在俄勒岡的噴墨打印機工廠在進行自動化物流改造時也選擇了AutoMod仿真軟件包。他們力求實現(xiàn)從裝配線接到一個電子定單開始，最多30 min內(nèi)所有的裝配組件都能送達裝配工作站的JIT目標(biāo)。為了解決組件輸送的這個瓶頸，他們最后選擇了兩個AS/RS、零件箱傳送線、AGV等自動化物流設(shè)備。他們將實際的定單數(shù)據(jù)用于仿真模型，逐步細(xì)化物流方案。他們將今天運行的流暢的物流很大程度歸功于設(shè)計時的仿真。
2.2接貨
接貨要達到的目標(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又分為結(jié)合型、分離型和直接轉(zhuǎn)發(fā)型。和供應(yīng)商和客戶的及時的信息交流是流暢碼頭物流的關(guān)鍵。Crossdocking是個越加被廣泛應(yīng)用的操作，它就是將接貨的物料直接發(fā)運，省去了倉儲等其他內(nèi)部操作。實現(xiàn)Crossdocking的條件有：
(1) 到貨時這些貨物的發(fā)貨目的地就已經(jīng)知道。
(2) 需要這些到貨的客戶已經(jīng)做好了接受準(zhǔn)備。
(3) 到貨物品是被預(yù)先貼好標(biāo)簽或打好條碼的。
(4) 你的倉庫或配送中心的容量已接近飽和。
(5) 到貨物料的價格是預(yù)先定好的。
應(yīng)用自動數(shù)據(jù)收集(ADC)可以提高接貨的效率和準(zhǔn)確性。
2.3存儲
從接貨碼頭下一步就到了存儲區(qū)。現(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(Crossdocking)使得庫存量和庫存時間都大大減少。存儲越來越被認(rèn)為是一個物流的過程而不只是一種靜態(tài)的存儲技術(shù)。通過應(yīng)用緩沖站、積累區(qū)以及一些相關(guān)操作，倉儲已不只是一個短暫的物料停留過程。
最近的趨勢包括動態(tài)存儲系統(tǒng)的發(fā)展。例如VLM(Vertical lift modules)的應(yīng)用，Sikorsky’s Stratford Conn飛機制造廠采用5個VLM存儲30 000可重用的模具和32 000一次性的工具。將原來的存儲區(qū)域減少至原來的1/10，工具的提取時間由原來的3～5min減少至45s庫存控制軟件現(xiàn)在也能跟蹤工具在何時、何地被何人領(lǐng)取，也因此可以將庫存降低到原來的一半。并且操作由原來的人上下移動來取工具，變?yōu)楣ぞ呱舷乱苿拥饺诉m合提取的位置。再比如通過一個振動的氣缸將負(fù)載從流動的巷道中移下，由于不是通過重力，所以不需要有斜坡，負(fù)載是在一個水平面上移動，大大節(jié)省了空間。
全面的庫存控制是高效的倉庫管理的關(guān)鍵，新的WMS(Warehousem a n a g ementsoftware)倉庫管理軟件，提供了一個基于小型機、PC機、服務(wù)器的，對倉儲、分配和制造等操作提供實時的庫存管理，并將它們集成在一個軟件包內(nèi)。美國的集成化物流系統(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，目前國內(nèi)大長江摩托車集團和玉溪(紅塔)煙草集團已經(jīng)引進了該系統(tǒng)。它的主要特征為：
(1) 開放的、客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。
(2) Oracle、SQL等大型數(shù)據(jù)庫。
(3) 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計。
(4) 擴展的倉庫管理功能(包括供應(yīng)商管理、拼盤管理、零部件檢驗與質(zhì)量跟蹤、存儲、生產(chǎn)計劃管理、BOM管理和銷售管理等)。
5) 具有在線監(jiān)控仿真和離線設(shè)計仿真，與物流管理系統(tǒng)集成并能夠自動轉(zhuǎn)換。
(6) 投資成本估算。
(7) 大量采用新技術(shù)(支持WEB數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)處理與仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù))。
賣主管理庫存(VMI，Vendor m a n a g ed inven- tory)是制造者和客戶之間一種新型的合作關(guān)系。它允許制造者依據(jù)產(chǎn)品的用途以及用戶所提供的庫存水平信息來對客戶的庫存進行補充。電子數(shù)據(jù)交換(EDI，Electronic data interc h ange)使這項操作成為可能。
進入90年代末，全世界的制造者和分銷商繼續(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化和服務(wù)價值升高等。經(jīng)營者們必須使工廠的運行適應(yīng)定單的混合、更短的定單周轉(zhuǎn)時間和更高的生產(chǎn)能力。必須采取一定的策略來適應(yīng)不斷提高要求的庫存管理、運行的柔性以及各種過程集成的程度。在供應(yīng)鏈中集中對一些過程進行轉(zhuǎn)移、結(jié)合或消除，使得工廠以及倉庫的物流和信息流更加有效。在這些變化的要求下現(xiàn)代物流技術(shù)從各個方面顯示出一些新的發(fā)展趨勢。
1現(xiàn)代物流系統(tǒng)的廣義內(nèi)涵
從廣義上講，物流泛指物質(zhì)實體及其載體的場所(或位置)的轉(zhuǎn)移和時間占用，即指物質(zhì)實體的物理流動過程。它是在生產(chǎn)和消費從時間和空間上被分離并日益擴大的形勢下為有機地銜接“供”和“需”，保證社會生產(chǎn)順利地進行，并取得良好的經(jīng)濟效益而發(fā)展起來的一門科學(xué)。物流所要解決的問題是物流活動的機械化、自動化和合理化，以實現(xiàn)物流系統(tǒng)的時間和空間效益。
物流系統(tǒng)是指在一定的時間和空間里，由所需輸送的物料和包括有關(guān)設(shè)備、輸送工具、倉儲設(shè)備、人員以及通信聯(lián)系等若干相互制約的動態(tài)要素構(gòu)成的具有特定功能的有機整體。隨著計算機科學(xué)和自動化技術(shù)的發(fā)展，物流管理系統(tǒng)也從簡單的方式迅速向自動化管理演變，其主要標(biāo)志是自動物流設(shè)備，如自動導(dǎo)引車(AGV-Automated guided vehicle)、自動存儲、提取系統(tǒng)(AS/RS-Automated storage/retrieve s y s t e m)、空中單軌自動車(SKY-RAV-Rail automated vehicle)、堆垛機(Stacker crane)等，及物流計算機管理與控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。
發(fā)展至今，物流系統(tǒng)是典型的現(xiàn)代機械電子相結(jié)合的系統(tǒng)?，F(xiàn)代物流系統(tǒng)由半自動化、自動化以至具有一定智能的物流設(shè)備和計算機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)計算機的管理控制，接受計算機發(fā)出的指令，完成其規(guī)定的動作，反饋動作執(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)備是在計算機科學(xué)和電子技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)的機械學(xué)科發(fā)展來的機電一體化的設(shè)備。從物流系統(tǒng)的管理和控制來看，計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的采用是整個系統(tǒng)得以正常運行的前提。仿真技術(shù)的應(yīng)用使物流系統(tǒng)設(shè)計處于更高的水平。物流已經(jīng)成為并行工程的基礎(chǔ)和CIMS的組成部分［1～5］。
2現(xiàn)代物流系統(tǒng)技術(shù)研究現(xiàn)狀
我國于80年代末90年代初開始重視、引進和消化吸收國外的先進物流系統(tǒng)技術(shù)與設(shè)備，并在1994年和1997年先后召開了兩屆物流技術(shù)與裝備國際會議，1999年10月將再次召開物流技術(shù)與裝備國際會議。
下面就分別從物流設(shè)備的規(guī)劃布局、設(shè)計、仿真以及物料從到貨、倉儲、在線加工以及發(fā)運等過程闡述目前國際物流系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀及新的發(fā)展趨勢。
2.1多維仿真進入物流系統(tǒng)的設(shè)計與布局規(guī)劃
要實現(xiàn)對設(shè)備和物流工藝更加有效的布局規(guī)劃，目前一個重要的工具是仿真。仿真軟件將憑經(jīng)驗的猜測從物流系統(tǒng)設(shè)計中去除，對設(shè)計一個復(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景，通過不同的生產(chǎn)能力對各種物流方案進行評價，并可以假設(shè)一些條件，比如一個子系統(tǒng)暫時停止工作后，觀察可能發(fā)生的情況。
仿真軟件的開發(fā)者們也繼續(xù)在提高軟件的水平，最新的軟件通過四維(x、y、z、時間)設(shè)計，使得系統(tǒng)更加接近現(xiàn)實世界。更加復(fù)雜的軟件傾向于軟件不但在設(shè)計時是一個很好的幫助，也成為一個操作控制工具。
惠普公司在俄勒岡的噴墨打印機工廠在進行自動化物流改造時也選擇了AutoMod仿真軟件包。他們力求實現(xiàn)從裝配線接到一個電子定單開始，最多30 min內(nèi)所有的裝配組件都能送達裝配工作站的JIT目標(biāo)。為了解決組件輸送的這個瓶頸，他們最后選擇了兩個AS/RS、零件箱傳送線、AGV等自動化物流設(shè)備。他們將實際的定單數(shù)據(jù)用于仿真模型，逐步細(xì)化物流方案。他們將今天運行的流暢的物流很大程度歸功于設(shè)計時的仿真。
2.2接貨
接貨要達到的目標(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又分為結(jié)合型、分離型和直接轉(zhuǎn)發(fā)型。和供應(yīng)商和客戶的及時的信息交流是流暢碼頭物流的關(guān)鍵。Crossdocking是個越加被廣泛應(yīng)用的操作，它就是將接貨的物料直接發(fā)運，省去了倉儲等其他內(nèi)部操作。實現(xiàn)Crossdocking的條件有：
(1) 到貨時這些貨物的發(fā)貨目的地就已經(jīng)知道。
(2) 需要這些到貨的客戶已經(jīng)做好了接受準(zhǔn)備。
(3) 到貨物品是被預(yù)先貼好標(biāo)簽或打好條碼的。
(4) 你的倉庫或配送中心的容量已接近飽和。
(5) 到貨物料的價格是預(yù)先定好的。
應(yīng)用自動數(shù)據(jù)收集(ADC)可以提高接貨的效率和準(zhǔn)確性。
2.3存儲
從接貨碼頭下一步就到了存儲區(qū)。現(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(Crossdocking)使得庫存量和庫存時間都大大減少。存儲越來越被認(rèn)為是一個物流的過程而不只是一種靜態(tài)的存儲技術(shù)。通過應(yīng)用緩沖站、積累區(qū)以及一些相關(guān)操作，倉儲已不只是一個短暫的物料停留過程。
最近的趨勢包括動態(tài)存儲系統(tǒng)的發(fā)展。例如VLM(Vertical lift modules)的應(yīng)用，Sikorsky’s Stratford Conn飛機制造廠采用5個VLM存儲30 000可重用的模具和32 000一次性的工具。將原來的存儲區(qū)域減少至原來的1/10，工具的提取時間由原來的3～5min減少至45s庫存控制軟件現(xiàn)在也能跟蹤工具在何時、何地被何人領(lǐng)取，也因此可以將庫存降低到原來的一半。并且操作由原來的人上下移動來取工具，變?yōu)楣ぞ呱舷乱苿拥饺诉m合提取的位置。再比如通過一個振動的氣缸將負(fù)載從流動的巷道中移下，由于不是通過重力，所以不需要有斜坡，負(fù)載是在一個水平面上移動，大大節(jié)省了空間。
全面的庫存控制是高效的倉庫管理的關(guān)鍵，新的WMS(Warehousem a n a g ementsoftware)倉庫管理軟件，提供了一個基于小型機、PC機、服務(wù)器的，對倉儲、分配和制造等操作提供實時的庫存管理，并將它們集成在一個軟件包內(nèi)。美國的集成化物流系統(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，目前國內(nèi)大長江摩托車集團和玉溪(紅塔)煙草集團已經(jīng)引進了該系統(tǒng)。它的主要特征為：
(1) 開放的、客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。
(2) Oracle、SQL等大型數(shù)據(jù)庫。
(3) 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計。
(4) 擴展的倉庫管理功能(包括供應(yīng)商管理、拼盤管理、零部件檢驗與質(zhì)量跟蹤、存儲、生產(chǎn)計劃管理、BOM管理和銷售管理等)。
5) 具有在線監(jiān)控仿真和離線設(shè)計仿真，與物流管理系統(tǒng)集成并能夠自動轉(zhuǎn)換。
(6) 投資成本估算。
(7) 大量采用新技術(shù)(支持WEB數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)處理與仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù))。
賣主管理庫存(VMI，Vendor m a n a g ed inven- tory)是制造者和客戶之間一種新型的合作關(guān)系。它允許制造者依據(jù)產(chǎn)品的用途以及用戶所提供的庫存水平信息來對客戶的庫存進行補充。電子數(shù)據(jù)交換(EDI，Electronic data interc h ange)使這項操作成為可能。
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