基于物聯(lián)網(wǎng)技術的戰(zhàn)略投送基地倉儲轉運作業(yè)流程優(yōu)化

孫 穗，崔 航2

(1.軍事交通學院 基礎部，天津300161； 2.軍事交通學院 研究生管理大隊，天津300161)

● 軍事物流 Military Logistics

基于物聯(lián)網(wǎng)技術的戰(zhàn)略投送基地倉儲轉運作業(yè)流程優(yōu)化

孫 穗1，崔 航2

(1.軍事交通學院 基礎部，天津300161； 2.軍事交通學院 研究生管理大隊，天津300161)

為提高物流倉儲轉運系統(tǒng)作業(yè)效率，提升戰(zhàn)略投送基地的保障能力，通過分析基地物流倉儲轉運系統(tǒng)構成及作業(yè)流程，針對作業(yè)流程存在的問題，結合物聯(lián)網(wǎng)技術設計作業(yè)流程優(yōu)化方案，并運用仿真軟件對方案進行仿真驗證，從而得到基地物流倉儲轉運作業(yè)流程優(yōu)化方案。

戰(zhàn)略投送基地；物聯(lián)網(wǎng)；倉儲轉運

戰(zhàn)略投送基地(以下簡稱“基地”)主要擔負部隊遠程立體投送、戰(zhàn)略物資跨區(qū)跨境運輸、傷病員后送轉運和支援國家地方應急救援等保障任務。其中，軍用物資倉儲轉運是基地承擔的重要任務之一，主要通過基地物流倉儲轉運系統(tǒng)完成。因此，能否充分發(fā)揮基地物流倉儲轉運系統(tǒng)的功能，在規(guī)定時間內完成上級下達的保障任務，是衡量基地保障能力的重要指標之一。物聯(lián)網(wǎng)技術作為21世紀新一代的智能網(wǎng)絡，在各行各業(yè)已得到廣泛應用，將物聯(lián)網(wǎng)技術引入到基地物流倉儲轉運作業(yè)中，可以充分發(fā)揮智能傳感、射頻識別、無線傳輸?shù)燃夹g的優(yōu)勢[1]，提高基地物流信息采集的靈敏度和信息傳輸速率，降低人工作業(yè)強度，提高基地物流倉儲轉運作業(yè)效率和基地綜合保障能力。

1 基地倉儲轉運系統(tǒng)基本作業(yè)流程

根據(jù)基地物流倉儲轉運系統(tǒng)功能要求，涉及的作業(yè)項目主要有物資器材的收發(fā)保管、分揀包裝、維護輪換、集裝配載、裝卸載和捆綁加固，故該系統(tǒng)可分為物資倉儲系統(tǒng)、物資空運系統(tǒng)、裝卸載保障系統(tǒng)等3個子系統(tǒng)。

目前，基地倉儲轉運系統(tǒng)由物流業(yè)務管理機構、基礎設施、作業(yè)裝備以及轉運對象組成，實施戰(zhàn)略物資的預儲轉運等保障任務。以具有代表性的基地Ⅱ號貨運站為例，該貨運站是由高架立體倉庫、航空物資處理系統(tǒng)和航空集裝自動化立體倉庫組成，涉及的作業(yè)流程主要包括陸側物資入庫作業(yè)、穿梭式貨架物資入航空板庫作業(yè)、物資陸側出庫作業(yè)和物資空側出庫作業(yè)等。

物資在到達II號貨運站后，首先到出入庫辦公室辦理入庫手續(xù)，車輛在系統(tǒng)指定的月臺進行卸貨驗收，經(jīng)過拆箱、分揀、包裝后的物資由操作員錄入物資信息，單件入庫的物資需打碼貼標，并對掃碼無法識別的物資進行重新補碼。非應急預儲物資需進行人工組盤操作，并將托盤信息錄入系統(tǒng)，整托盤物資入庫則直接錄入托盤信息，不需打碼及組盤操作。應急預儲物資托盤由叉車搬運空側，經(jīng)安檢合格后搬運至組板臺進行人工組板，稱重、尺寸檢測后入航空集裝板庫存儲。非應急預儲物資托盤經(jīng)尺寸、質量檢測操作，不合格的需重新人工組盤，檢測合格的非常規(guī)物資入異形貨架存儲；常規(guī)物資由叉車輸送搬運至穿梭板庫或無軌貨架存儲。當需進行出庫作業(yè)時，系統(tǒng)接收配載任務后，物資下架進行安檢，安檢不合格的物資托盤回庫等待檢查，安檢合格的物資托盤由叉車搬運至組板臺附近進行拆盤，拆盤后剩余物資執(zhí)行回庫操作，空托盤一并整理后回庫。拆盤的物資進行人工組板，經(jīng)尺寸檢測、稱重后掛簽排隊，物資核重不合格的需人工處理后重新組板，核重合格的由拖車轉運，完成空側出庫作業(yè)。

上述作業(yè)流程，是按照物流作業(yè)的傳統(tǒng)做法設計的，但從物流系統(tǒng)整合、流程優(yōu)化視角看，再考慮物聯(lián)網(wǎng)技術等因素，上述作業(yè)流程還存在諸多問題。

(1)人工操作環(huán)節(jié)較多，信息技術應用較少。從作業(yè)環(huán)節(jié)看，大多數(shù)物資的出入庫作業(yè)主要靠人工操作，如逐件掃碼、打碼貼簽、稱重打簽、人工補碼、人工拆盤、人工組板、收發(fā)物資、人工交接等流程環(huán)節(jié)，不僅費時、費力，而且準確度不高，尤其在任務量較大時，還會出現(xiàn)倉儲轉運暫存區(qū)混亂和物資信息錄入不及時等問題。

(2)信息流交互傳遞不夠流暢，倉儲轉運作業(yè)效率不高。從基地物流倉儲轉運系統(tǒng)現(xiàn)有運行情況看，物流作業(yè)信息流的交互傳遞、狀態(tài)轉化還很不流暢，尚無法做到自動完成。從物資接收單到入庫單、從入庫單到庫存單、從發(fā)放單到出庫單等環(huán)節(jié)，都還需要人工銜接來完成，這些都對物流倉儲轉運的作業(yè)效率造成一定的影響。

(3)單系統(tǒng)單庫流程較合理，整體流程不夠優(yōu)化。由于基地剛剛建成不久，各個貨運站和堆場的設施設備大多還處于運行調試階段，從單一的貨運站和堆場的角度考慮，各單系統(tǒng)的作業(yè)流程相對比較合理，也能夠達到一定的優(yōu)化，已經(jīng)基本達到了設計的能力標準。但從整體的角度考慮，基地物流倉儲轉運系統(tǒng)整體流程還不夠優(yōu)化，各貨運站相對比較獨立，開展倉儲轉運作業(yè)任務的協(xié)同性不強。在物資跨庫調運物資作業(yè)、多庫物資同時出入庫作業(yè)、軍地一體化協(xié)同作業(yè)等方面，作業(yè)流程均需要進行優(yōu)化，以達到系統(tǒng)整體流程優(yōu)化目的。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的流程優(yōu)化方案

通過在基地物流倉儲轉運作業(yè)流程中應用物聯(lián)網(wǎng)技術，優(yōu)化現(xiàn)有作業(yè)流程，提高工作效率，能夠確保物資戰(zhàn)略投送任務的順利完成。

2．1 陸側物資入庫作業(yè)流程優(yōu)化

以物聯(lián)網(wǎng)技術為支撐的陸側物資入庫作業(yè)流程，能夠通過RFID感知技術和無線傳輸技術將物資流與信息流結合起來，以達到物資在倉儲轉運作業(yè)過程中的實時感知。通過使用固定式RFID讀寫器，在物資到達的同時即可將其相關信息自動傳輸至物資感知系統(tǒng)中，系統(tǒng)通過與實際入庫信息進行比對即可確定物資是否合格，若合格即允許入庫并將入庫信息自動轉換為庫存信息，若出現(xiàn)錯誤即輸出相關提示信息，由工作人員將情況上報至出入庫辦公室。物資感知系統(tǒng)將單件物資組盤方案發(fā)送至人工組盤臺，之后通過RFID讀寫器對托盤上的物資信息同托盤ID進行綁定，同時系統(tǒng)根據(jù)最優(yōu)的貨位存儲方案，通過叉車上的RFID電子標志，引導叉車沿最優(yōu)路徑至空貨位完成物資存儲作業(yè)[2]。在倉儲區(qū)的固定式RFID讀寫器，通過自動讀取貨架上的托盤信息，來確認物資就位，同時更新庫存信息，完成物資陸側入庫作業(yè)。

2．2 物資空側出庫作業(yè)流程優(yōu)化

同樣在物資空側出庫作業(yè)環(huán)節(jié)中，物資感知系統(tǒng)接收物資出庫信息后，能夠直接將配載任務單轉化成出庫單，通過對在庫物資查找并鎖定需要出庫的物資，同時向安裝有RFID電子標識的叉車發(fā)送出庫指令，引導叉車進行備貨，降低因人工操作而導致的錯誤發(fā)生率。之后，物資進行安檢，安檢不合格的物資托盤回庫等待檢查，安檢合格的物資托盤由叉車搬運至組板臺附近進行拆盤，拆盤后有剩余物資則回庫，空托盤整理后回庫。拆盤的物資進行人工組板后，系統(tǒng)通過手持RFID讀寫器自動記錄集裝板所載物資信息，并對物資和集裝板ID進行綁定，經(jīng)尺寸檢測、稱重后由系統(tǒng)自動分配的拖車進行裝載，物資核重不合格的需人工處理后重新組板，核重合格的由拖車轉運至停機坪準備裝機。在物資出庫的同時，同步更新在庫物資相關信息，做到出庫作業(yè)全過程動態(tài)可知。

2．3 優(yōu)化后較優(yōu)化前作業(yè)流程的改進

通過與運輸車輛信息進行關聯(lián)，使物資信息在到達前即進入感知系統(tǒng)，便于提前做好工作準備；通過運用物聯(lián)網(wǎng)RFID技術，加快物資出入庫速度，能夠高效、準確地完成物資清點與核對；通過對帶有RFID電子標識的叉車發(fā)送最優(yōu)的貨架路徑指令，并引導其進行出入庫搬運操作，能夠極大地提高物資分揀速度和準確度，同時在打板完成后分配拖車進行拖運，保證出入庫作業(yè)各環(huán)節(jié)的無縫銜接，從而滿足物流倉儲轉運作業(yè)先進、先出的原則。由于系統(tǒng)自動將配載任務單轉化為出入庫單，既節(jié)省了時間，提高了效率和準確性，同時因避免人工操作，降低了作業(yè)出錯率。在出入庫作業(yè)完成后，庫存信息能夠自動更新，陸側物資出入庫作業(yè)自動化程度大大提高，降低了人工作業(yè)強度，提高了出入庫作業(yè)效率，降低了差錯率。

3 倉儲轉運作業(yè)模擬仿真及優(yōu)化方案驗證

流程優(yōu)化非常重要的一步就是對優(yōu)化方案進行驗證，通過驗證確定優(yōu)化方案是否能夠改進作業(yè)流程。本文在提出作業(yè)流程優(yōu)化方案的基礎上，以基地Ⅱ號貨運站為例，通過運用Flexsim仿真建模軟件對基地倉儲轉運作業(yè)進行建模仿真，對比優(yōu)化前后流程的輸出數(shù)據(jù)，從而完成對優(yōu)化方案的驗證。

3.1 倉儲轉運作業(yè)仿真模型的構建

本文采用Flexsim物流仿真軟件對優(yōu)化方案進行驗證，F(xiàn)lexsim是美國Flexsim公司開發(fā)的系統(tǒng)仿真模型設計、制作與分析工具軟件，專門面向制造、物流等領域[3-4]。Flexsim物流仿真軟件，可通過建立研究對象可視化的3D仿真模型，通過運行模型，分析和驗證各種系統(tǒng)、工程項目，得出優(yōu)化、改造后的設計方案。

在基地倉儲轉運系統(tǒng)中，由于各貨運站和堆場的功能設備不同，所建的模型也存在一些差異，本文主要通過對Ⅱ號貨運站物流倉儲轉運作業(yè)進行相應的簡化和假設來構建仿真模型。同時由于貨運站本身功能的特殊性，成本等因素將不成為考慮的主要因素，而倉儲轉運作業(yè)的效率和完成倉儲轉運作業(yè)的任務量與最大時限等為主要考慮因素，需要在仿真模型的運行中加以體現(xiàn)。

Ⅱ號貨運站主要由堆垛機+穿梭板庫、高架庫、異形庫和集裝板庫構成，每個組成部分的系統(tǒng)各不相同。堆垛機+穿梭板庫系統(tǒng)需要搭建控制堆垛機和穿梭板兩種任務執(zhí)行器的調度系統(tǒng)邏輯，此系統(tǒng)實現(xiàn)難度較大，能夠模擬出的效果是入庫堆垛機與兩臺穿梭板配合進行入庫，出庫堆垛機與另外兩臺穿梭板配合進行出庫，實現(xiàn)了主要功能。高架庫系統(tǒng)根據(jù)其功能特點，采用輸送機實體作為功能實現(xiàn)單元，入庫、出庫各使用一臺叉車實體。異形庫系統(tǒng)的功能比較簡單，集裝板庫系統(tǒng)也是組合功能系統(tǒng)，較為復雜，模擬出了基本功能。其他系統(tǒng)有貨物的存儲位分配系統(tǒng)、貨物分揀系統(tǒng)和貨物拆組盤系統(tǒng)，其中貨物的存儲位分配系統(tǒng)貫穿所有立體庫系統(tǒng)，貨物分揀系統(tǒng)體現(xiàn)在貨物進入貨運站初期的分揀，貨物拆組盤系統(tǒng)控制貨物所有的組盤和拆盤。Ⅱ號貨運站物流倉儲轉運作業(yè)系統(tǒng)的結構及關系如圖1所示。

在Flexsim仿真軟件中建立Ⅱ號貨運站物流倉儲轉運作業(yè)系統(tǒng)平面布置模型，并將對應的實體對象拖拽至相應位置，編輯調整后得到II號貨運站物流倉儲轉運作業(yè)系統(tǒng)3D仿真模型(如圖2所示)。

根據(jù)Ⅱ號貨運站物流倉儲轉運作業(yè)流程的物資流線方向，按照卸載、分揀、組盤、搬運、存儲、搬運、拆盤、組板、裝載的作業(yè)流程順序，將各個固定實體的端口連接以實現(xiàn)流程連接，構建仿真模型的邏輯關系(如圖3所示)，黑色實線表示各對象之間的邏輯流程。

圖1 Ⅱ號貨運站倉儲轉運作業(yè)系統(tǒng)結構

圖2 Ⅱ號貨運站物流倉儲轉運作業(yè)系統(tǒng)3D仿真模型

圖3 Ⅱ號貨運站物流倉儲轉運作業(yè)系統(tǒng)仿真邏輯連接示意

3.2 仿真模型的參數(shù)設定與運行

本文根據(jù)基地Ⅱ號貨運站物流倉儲轉運系統(tǒng)設計方案及物流倉儲轉運設備慣常的經(jīng)驗數(shù)據(jù)綜合考慮，對仿真模型的輸入?yún)?shù)進行擬合，具體數(shù)據(jù)見表1。

表1 主要實體參數(shù)

在完成模型搭建、參數(shù)設置以及按照系統(tǒng)的需求編寫邏輯等步驟，同時調試模型使得模型運行情況服從于系統(tǒng)架構后，就可以運行模型，并檢驗其性能。通過對模型仿真結果進行分析，來判定模型是否符合基地物流倉儲轉運作業(yè)流程的實際情況，同時依據(jù)本文的優(yōu)化方案進行相應的優(yōu)化操作。

終止仿真模型運行的方法通常有兩種：一種是確定仿真時間的長度，另一種是確定仿真事件的數(shù)量[4]。根據(jù)本文仿真和優(yōu)化的實際需求，采用確定仿真事件數(shù)量的方法終止模型的運行。仿真模型模擬Ⅱ號貨運站物流倉儲轉運系統(tǒng)進行一次物資倉儲轉運任務的工作情況。在Flexsim運行環(huán)境下，定義散件物資單元平均質量為25 kg，共有1萬件散件需進行倉儲轉運，即共計250 t物資，這樣，當仿真模型發(fā)生事件數(shù)量達到1萬件時，模型將停止運行，同時輸出仿真結果。

3.3 優(yōu)化前后仿真模型運行數(shù)據(jù)分析

在模型各實體邏輯編譯調試完畢后，即可點擊“運行”按鈕，對Ⅱ號貨運站進行給定物流倉儲轉運任務的運行仿真模擬。同時由于Flexsim的實時性和可視化功能，在運行過程中可以對各個實體進行操作，對該實體的當前狀態(tài)進行監(jiān)測。當仿真模型運行完畢后，可以輸出仿真運行數(shù)據(jù)報告，分析當前的運行狀態(tài)和各個指標參數(shù)，得到每個監(jiān)測實體的各種狀態(tài)在總工作時間中所占比重。

應用物聯(lián)網(wǎng)技術使物流倉儲轉運作業(yè)流程各個環(huán)節(jié)的時間都不同程度地減少，出入庫環(huán)節(jié)的人工作業(yè)效率也得到提高。在Flexsim仿真模型中，可以通過修改Processor的“錄入系統(tǒng)”參數(shù)來達到優(yōu)化的效果，將“錄入系統(tǒng)”參數(shù)由“20”調整為“10”并運行模型，即得到優(yōu)化后的模型仿真運行數(shù)據(jù)報告。

通過運行仿真模型，得到3個Processor的優(yōu)化前后運行狀態(tài)。同優(yōu)化前相比，3個處理器的idle時間占比均有所增加，表示處理器的工作負荷都有不同程度的降低，而3個處理器的單位時間輸出量經(jīng)前期波動上升后均增加至300～350，累積輸出量也有所增加，作業(yè)效率得到了提高。匯總優(yōu)化前后兩個方案模型運行情況數(shù)據(jù)，得到優(yōu)化前后數(shù)據(jù)對比(見表2)。

表2 優(yōu)化前后仿真模型主要輸出參數(shù)對比

由表2可以看出，優(yōu)化后的Ⅱ號貨運站物流倉儲轉運系統(tǒng)仿真模型，由于結合物聯(lián)網(wǎng)技術，簡化了作業(yè)流程，縮短了處理器的處理時間，在多個方面都得到優(yōu)化和改進。在提升出入庫工作效率、減少總工作時間的同時，提升了倉儲轉運作業(yè)系統(tǒng)中主要設施設備的利用率，也驗證了本文提出的基地倉儲轉運作業(yè)流程優(yōu)化方案有效。

4 結 語

軍事物資的倉儲轉運是戰(zhàn)略投送基地承擔的重要任務之一，能否充分發(fā)揮物流倉儲轉運系統(tǒng)的功能，在規(guī)定時間內完成上級給定的任務量，制約著基地保障能力的提升。本文通過分析基地倉儲轉運作業(yè)流程現(xiàn)狀，提出了需要解決的問題，并結合物聯(lián)網(wǎng)技術的優(yōu)勢，設計了作業(yè)流程優(yōu)化方案，之后運用Flexsim物流仿真軟件，對基地倉儲轉運作業(yè)流程進行模擬仿真，最后根據(jù)系統(tǒng)設計指標進行合理的任務想定、運行仿真模型，并通過對比分析優(yōu)化前后的實體數(shù)據(jù)，驗證了流程優(yōu)化方案，對基地倉儲轉運系統(tǒng)作業(yè)流程優(yōu)化具有一定的借鑒和參考價值。

[1] 許愛裝．物聯(lián)網(wǎng)全球發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]．移動通信，2013，37(9)：60-63．

[2] 刁培培．射頻技術和AGV小車輔助下物流自動化倉儲定位方法研究[J]．物流技術(裝備版)，2014(1)：94-97．

[3] 唐幼純，范君暉．系統(tǒng)工程：方法與應用[M]．北京：清華大學出版社，2011：13-14．

[4] 張飛，凌大榮，陳偉．物資倉庫保障效能仿真模型的構建[J]．軍事經(jīng)濟研究，2014，35(1)：35-38．

(編輯：史海英)

Optimization of Warehousing Transshipping Process for Strategic Projection Base Based on Internet of Things

SUN Sui1, CUI Hang2

(1.General Courses Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China;2.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

To promote the efficiency of warehousing transshipping system and upgrade the support capability of the strategic projection base, the paper analyzes the constitution and operation process of warehousing transshipping system, and designs process optimization program with Internet of Things according to the existed problems. It also verifies the program with simulation software and obtains an optimization program for base warehousing transshipping process.

strategic projection base; Internet of Things; warehousing transshipping

2016-06-22；

2016-07-10．

孫 穗(1988—)，女，碩士，助教．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.01.015

E233

A

1674-2192(2017)01- 0064- 05