智能設(shè)備促進(jìn)物流質(zhì)量提升的應(yīng)用研究

姜吳凡　董慶峰　于書田　劉敏　祝紅軍

摘 要：物流業(yè)與制造業(yè)的深度融合，促進(jìn)了智能物流設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用。智能物流設(shè)備已成為智能制造業(yè)的重要組成部分。智能物流設(shè)備的功能契合了物流質(zhì)量管理的目標(biāo)，對提升高企業(yè)核心競爭力意義重大，目前在制造企業(yè)已有很多典型的智能化應(yīng)用場景。本文通過對不同功能智能物流設(shè)備的界定，分析智能物流設(shè)備與物流質(zhì)量關(guān)聯(lián)性，并以JL智能物流設(shè)備應(yīng)用促進(jìn)物流質(zhì)量提升、對業(yè)務(wù)賦能為例，對智能物流設(shè)備的應(yīng)用價值提供參考意見。

關(guān)鍵詞：智能設(shè)備 物流質(zhì)量 實踐案例

1 智能物流設(shè)備概述

1.1 智能物流設(shè)備的定義

智能物流是指在物流的各個環(huán)節(jié)中，充分利用智能硬件、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等智能化技術(shù)與手段，使物流系統(tǒng)能模仿人的智能，具有思維、感知、學(xué)習(xí)、推理判斷和自行解決物流過程中某些問題的能力，以達(dá)到提高效率、降低成本的目的，讓客戶能夠快速獲得服務(wù)匹配。智能物流設(shè)備是物流系統(tǒng)智能化的硬件基礎(chǔ)，具體是指應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能、視覺識別等現(xiàn)代技術(shù)，滿足物流各環(huán)節(jié)智能化運行并實現(xiàn)資源優(yōu)化配置的一種現(xiàn)代化設(shè)備。智能物流設(shè)備通常具備“狀態(tài)感知、實時分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”等特點，滿足客戶多樣個性化需求。

當(dāng)前智能物流設(shè)備需求主要集中在智能制造、電商快遞、醫(yī)藥物流、服裝物流等領(lǐng)域。智能物流設(shè)備應(yīng)用的快速發(fā)展主要受益于自動化設(shè)備、傳感器、軟件技術(shù)的發(fā)展。在實體產(chǎn)業(yè)人口紅利消失、土地資源有限、供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革等大背景下，許多領(lǐng)先的制造業(yè)企業(yè)開始以物流為切入點進(jìn)行自動化、智能化轉(zhuǎn)型升級。智能物流設(shè)備廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代物流業(yè)倉儲、配送、流通加工、運輸、搬運裝卸等作業(yè)環(huán)節(jié)。

1.2 智能物流設(shè)備的分類與功能

伴隨著物流各環(huán)節(jié)分工的不斷精細(xì)化以及物流技術(shù)的進(jìn)步，為了滿足多樣化的客戶場景需求，高效的智能物流設(shè)備與新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。這些設(shè)備多是用于專門滿足某一物流環(huán)節(jié)的作業(yè)需求，按照功能類型主要分為以下四類：

（1）存儲類智能物流設(shè)備。高位存儲能極大節(jié)省占地空間，且只能依靠智能物流設(shè)備實現(xiàn)。自動化立體庫是指高層貨架配以托盤或料箱存儲，借助配套的裝卸搬運設(shè)備、輸送機(jī)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及計算機(jī)管理系統(tǒng)，完成單元貨物的自動存取作業(yè)。典型的立體庫裝卸搬運設(shè)備包括巷道堆垛機(jī)、穿梭車以及料箱機(jī)器人等。堆垛機(jī)在倉庫高層貨架的巷道內(nèi)沿軌道運行并完成貨物出入庫，可高效率地利用倉儲空間，節(jié)約時間和人力。而穿梭車存儲系統(tǒng)則是由穿梭車專用貨架及智能型穿梭小車組成，除了具有存儲密度大、出入庫存取效率、實現(xiàn)先進(jìn)先出等優(yōu)點，還可以統(tǒng)計出任一巷道內(nèi)的實際存儲托盤數(shù)以及某一時間段的穿梭車出入庫總量，為倉庫管理提供準(zhǔn)確的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。此外，具備智能伸縮升降功能的料箱機(jī)器人在實現(xiàn)同等存儲量和揀貨效率的情況下，更具有性價比。料箱機(jī)器人的特點是可以準(zhǔn)確地搬運所需料箱到揀選工位，適合多SKU的存儲和揀選場景，實現(xiàn)“料箱到人”。

（2）搬運類智能物流設(shè)備。目前很多無人化、少人化的倉儲環(huán)境是通過自動引導(dǎo)搬運車（AGV）或無人駕駛叉車進(jìn)行貨物搬運的。AGV配置有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)航裝置，通常通過二維碼、磁條或激光技術(shù)來設(shè)立其行進(jìn)路徑，能夠沿既定的導(dǎo)航路徑執(zhí)行任務(wù)。無人駕駛叉車則是融合了叉車技術(shù)和AGV技術(shù)，通過貨物搬運、裝卸實現(xiàn)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動銜接，主要適用于托盤搬運及存取環(huán)節(jié)，比如高位貨架、庫外收貨區(qū)、產(chǎn)線轉(zhuǎn)運等場景，解決物流作業(yè)過程中人工搬運強(qiáng)度大的問題。這兩種智能工業(yè)車輛機(jī)器人通過接受并執(zhí)行指令，可高效、準(zhǔn)確、靈活地完成貨物的搬運任務(wù)。此外，可由多臺AGV或無人叉車組成柔性的物流搬運系統(tǒng)，搬運路線可以隨著生產(chǎn)工藝流程的調(diào)整而靈活、快速調(diào)整，滿足了生產(chǎn)的柔性要求。

（3）流通加工類智能物流設(shè)備。流通加工是貨物從生產(chǎn)地向消費地流動的過程中，為了一步維護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量和提升作業(yè)效率，對產(chǎn)品進(jìn)行一定程度的加工。流通加工是物流的一項重要功能，其中以包裝作業(yè)最為典型。包裝作業(yè)對貨物質(zhì)量進(jìn)行保障，但該環(huán)節(jié)往往占用大量人工，勞動強(qiáng)度大，人員流動頻繁，而自動捆扎機(jī)、自動纏膜機(jī)、自動封箱機(jī)的出現(xiàn)能夠解決這樣的痛點。根據(jù)具體包裝規(guī)格，使用包裝輔材（如紙箱、打包帶、纏繞膜等）進(jìn)行自動化作業(yè)，將人員從重復(fù)、勞動強(qiáng)度大的包裝作業(yè)中解放出來，能夠降低人工成本。此外，智能物流設(shè)備通常具有作業(yè)一致性高的特點，提高了包裝作業(yè)結(jié)果的穩(wěn)定性，保障了產(chǎn)品質(zhì)量。

（4）分揀碼垛類智能物流設(shè)備。很多企業(yè)借助自動感知與視覺識別系統(tǒng)等智能物流設(shè)備，在輸送物品的同時能夠快速讀取信息，判斷相應(yīng)的入庫位置，并在輸送過程中通過擺輪式分揀機(jī)等設(shè)備，控制輸送路徑，實現(xiàn)對貨物的自動分揀。其次，代替人力搬運的碼垛機(jī)器人近年來得到廣泛應(yīng)用。碼垛機(jī)器人借助3D視覺和深度學(xué)習(xí)算法，實現(xiàn)手臂作業(yè)的自我訓(xùn)練、自我校正，能夠?qū)崿F(xiàn)諸多擬人動作和功能，完成產(chǎn)品的搬運和碼垛，代替人工完成高強(qiáng)度、單調(diào)的作業(yè)。智能物流設(shè)備的運入減少了人員行走、搬運、分揀的時間，大大降低了作業(yè)的錯誤率。

2 智能物流設(shè)備與物流質(zhì)量關(guān)聯(lián)性分析

2.1 物流質(zhì)量管理的目標(biāo)

物流的價值在于解決貨物供給、需求在時間和空間上的分離問題，從而創(chuàng)造時間和空間的效益，提升客戶的滿意度。企業(yè)物流活動具有服務(wù)的本質(zhì)特征，既要為企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)過程服務(wù)，也要為企業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)的客戶提供高效的物流服務(wù)。物流質(zhì)量提升意味著以最經(jīng)濟(jì)的手段，向客戶提供滿足要求的服務(wù)，營造企業(yè)的核心競爭力，可以說物流質(zhì)量最終是通過物流服務(wù)質(zhì)量體現(xiàn)出來的。物流服務(wù)質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)具體包括貨物質(zhì)量的維持與保障、貨物交付的時效性與準(zhǔn)確性、物流總成本最低等。而智能物流設(shè)備的功能往往能契合物流質(zhì)量管理的目標(biāo)，應(yīng)用場景愈發(fā)廣泛，技術(shù)成熟度愈發(fā)成熟。

2.2 智能物流設(shè)備與物流質(zhì)量管理的關(guān)系

智能物流設(shè)備相比傳統(tǒng)物流設(shè)備在促進(jìn)物流服務(wù)質(zhì)量方面具有不可比擬的優(yōu)勢。比如，分揀碼垛類智能設(shè)備能夠連續(xù)穩(wěn)定、大批量地分揀堆碼貨物，降低人為主觀因素對作業(yè)結(jié)果的影響，作業(yè)誤差率低；存儲類智能設(shè)備能從垂直空間上“要好處”，對空間進(jìn)行極致利用，降低土地使用成本；搬運類、流通加工類智能設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)貨物存取、搬運裝卸和包裝作業(yè)的無人化，提升作業(yè)效率，實現(xiàn)“設(shè)備換人”，控制貨物損耗、遺失以及賬務(wù)差異，讓24h不間斷的“黑燈作業(yè)”成為可能。

總的來說，高效率揀選、高密度存儲、無人化搬運是當(dāng)前智能物流設(shè)備應(yīng)用的重要特征與優(yōu)勢，能夠有效降低人工和倉儲成本，實現(xiàn)生產(chǎn)柔性化與個性化，提高物流服務(wù)水平，促進(jìn)企業(yè)競爭力的形成。當(dāng)今物流企業(yè)或企業(yè)物流的質(zhì)量管理目的實際就是在“向客戶提供滿足要求的物流服務(wù)”和“低成本”兩者之間找到一條優(yōu)化的途徑，而有效地運用智能物流設(shè)備正是同時達(dá)成兩個目標(biāo)的重要舉措。

3 智能物流設(shè)備典型實踐案例研討

2023年2月，中共中央、國務(wù)院關(guān)于《質(zhì)量強(qiáng)國建設(shè)綱要》指出：“要增加優(yōu)質(zhì)服務(wù)供給，積極發(fā)展智慧物流，發(fā)展智能化解決方案”。相關(guān)政策陸續(xù)頒布，體現(xiàn)智能物流裝備應(yīng)用對解放生產(chǎn)力、提高物流質(zhì)量具有關(guān)鍵性作用。為響應(yīng)國家政策號召，JL集團(tuán)不斷對智能物流技術(shù)應(yīng)用的場景與邊界進(jìn)行拓展，尤其以在HZW整車工廠、XT智能KD包裝工廠等場景落地的智能物流項目最為典型。

3.1 HZW整車工廠

3.1.1 小件貨到人揀選

智能物流在智能制造工藝中具有承上啟下的作用，是智能工廠的核心。要實現(xiàn)智能制造，需要生產(chǎn)設(shè)備滿足柔性生產(chǎn)，更需要物流系統(tǒng)能夠協(xié)同、柔性地進(jìn)行原材料供應(yīng)或產(chǎn)成品輸出。智能物流設(shè)備，正是實現(xiàn)物流系統(tǒng)柔性的硬件基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)物流揀選超市，即制造工廠中零部件的存儲與揀選倉庫，通常是由作業(yè)人員依據(jù)備貨單在區(qū)域內(nèi)往復(fù)行走進(jìn)行揀選，存在巨大的工作量和復(fù)雜度。這種作業(yè)模式除了存在大量的行走浪費，工作強(qiáng)度較大，還時常發(fā)生員工錯揀、漏檢等問題。此外，物料在揀選和搬運過程中必然受到垂直和水平方向的外力作用，這些外力很容易導(dǎo)致物料包裝和物料本身受損，純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)只能通過輕拿輕放方式來保證物料的完好性，而輕拿輕放必然導(dǎo)致作業(yè)效率的降低。鑒于此，針對小件超市料箱揀選的痛點，HZW整車工廠啟動了小件貨到人項目。

HZW整車工廠總裝車間引入40臺360AGV小車實現(xiàn)了RDC倉的小件貨到人業(yè)務(wù)。AGV將無人倉內(nèi)所需要的貨物通過載具背負(fù)運送至固定的揀選工作臺邊，揀選人員只需要專注拿貨、放貨等有效揀貨作業(yè)即可。這種模式打破了傳統(tǒng)的人工揀貨模式，采用智能AGV送料，實現(xiàn)從“人找貨”到“貨到人”的模式創(chuàng)新，解決了傳統(tǒng)的找貨難、找貨時間長、無效行走多、搬運費力、貨物盤點復(fù)雜等傳統(tǒng)問題，提升了揀選效率，降低了勞動強(qiáng)度。同時，通過“貨到人”技術(shù)應(yīng)用也實現(xiàn)了自動化揀選的準(zhǔn)確性與配送的及時性，實現(xiàn)了物料流、信息流的實時同步，出入庫準(zhǔn)確性接近100%。此外，標(biāo)準(zhǔn)化的補(bǔ)貨轉(zhuǎn)運過程減少了人員對物料的接觸，使物料的質(zhì)量水平在轉(zhuǎn)移過程得到保護(hù)與維持，最終實現(xiàn)對下游用戶的產(chǎn)品質(zhì)量保證。

3.1.2 焊裝無人化配送

HZW整車工廠焊裝車間由傳統(tǒng)牽引車+人工的方式配送物料上線，隨著基地新車型的導(dǎo)入與老車型的改造，生產(chǎn)線邊倉儲面積日趨緊張。如何滿足焊裝車間生產(chǎn)的物料配送智能化、物流環(huán)節(jié)少人化，已成為焊裝車間物流的痛點。

焊裝車間通過引入160臺360AGV，自研GLES與AGV智能調(diào)度系統(tǒng)（RCS）對接，實現(xiàn)了焊裝工序間物流、沖壓自制件物流、焊裝外協(xié)件物流的線邊點對點轉(zhuǎn)運。在生產(chǎn)線邊缺少物料時，通過線邊物料拉動信息的回傳，AGV便可以按照規(guī)劃的最優(yōu)路徑將所需物料送至線邊使用工位，既充分實現(xiàn)了線邊空間的充分利用，同時確保物流配送的及時性與準(zhǔn)確性，滿足節(jié)拍要求，降低停線風(fēng)險。此外，AGV調(diào)度系統(tǒng)RCS與焊裝設(shè)備PLC對接，打通了業(yè)務(wù)信息流，實現(xiàn)了焊裝機(jī)械臂工位的精準(zhǔn)投料。智能設(shè)備互聯(lián)和零差錯智能搬運，以及產(chǎn)線配送及上下料全過程的無人化，大大降低了車間的人工成本、安全風(fēng)險以及能耗，讓 “黑燈工廠”成為現(xiàn)實場景，同時彰顯了智能設(shè)備對物流服務(wù)質(zhì)量提升的價值。

3.2 XT智能KD包裝工廠

汽車KD（Knocked Down）出口是指汽車廠商將整車拆成半散裝或者散裝的方式，出口到屬地國家，并在屬地國家開設(shè)工廠，最終組裝成整車在屬地國家進(jìn)行銷售的一種出口方式。KD包裝工廠主要工作是分揀、包裝汽車零部件。因零件種類成百上千，此業(yè)務(wù)本質(zhì)上為高密度人工作業(yè)模式，人工找料以及作業(yè)依賴人工經(jīng)驗判斷，出錯率較高。XT智能KD物流項目選用自動分揀流水線、動態(tài)檢重稱、智能相機(jī)、360旋轉(zhuǎn)AGV、自動纏膜機(jī)、自動捆扎機(jī)等配套設(shè)施用于翻包、捆扎、纏膜等流通加工作業(yè)。智能物流設(shè)備的引進(jìn)促進(jìn)了人工智能與員工操作的融合，發(fā)展了新的業(yè)務(wù)流程。

（1）智能揀選：XT包裝工廠的包裝、檢驗、稱重、封箱、組托等工序為全人工作業(yè)，各環(huán)節(jié)作業(yè)區(qū)分散且上下工序銜接需人工配送作業(yè)，屬于勞動人員密集的人工作坊的模式，且人員與設(shè)備交叉作業(yè)，因此整體作業(yè)效率低下且現(xiàn)場管理難度高。鑒于此，在KD小件物料包裝、檢驗、稱重、封箱、分揀組托環(huán)節(jié)創(chuàng)新型引入自動化流水線。通過智能相機(jī)識別上游輸送過來的包裝完成的貨物標(biāo)簽信息，通過在線稱重設(shè)備計量其實際重量信息。設(shè)備PLC程序?qū)嶋H重量信息連同貨物標(biāo)簽數(shù)據(jù)，統(tǒng)一反饋給自主研發(fā)的KDMS系統(tǒng)。由KDMS將實際重量數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定好的單箱理論重量上下限值進(jìn)行比較，自動判斷貨物的實際重量是否合格，進(jìn)而確認(rèn)包裝內(nèi)是否存在物料漏裝。判斷合格的，KDMS傳遞正常輸送格口指令給PLC程序；判斷不合格的，KDMS傳遞異常輸送格口指令給PLC程序，并將校驗結(jié)果在顯示大屏目視化。流水線下游的擺輪分揀機(jī)根據(jù)PLC程序傳遞的指令進(jìn)行工作，實現(xiàn)自動分揀。員工只需從輸送格口拿取分揀完成的貨物并放置在就近的組托點位，縮減了了作業(yè)人員尋找、走動、搬運等非增值工時?？傊詣臃謷魉€上利用在線檢重稱以及視覺識別系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的人工判斷與操作，通過系統(tǒng)校驗確保出口的每個包裝正確組托且收容數(shù)檢驗合格，控制了流入海外的質(zhì)量問題。

（2）包裝設(shè)備協(xié)同作業(yè)：原模式下人工使用叉車、地牛、牽引車、托盤車等工具進(jìn)行物料的搬運。車間內(nèi)部作業(yè)混亂，作業(yè)效率低，存在極大安全隱患。包裝重復(fù)性、勞動負(fù)荷高的工作特點，易導(dǎo)致包裝工人出現(xiàn)疲勞、操作失誤等問題。該項目在組托、捆扎、纏膜各工序轉(zhuǎn)運配送環(huán)節(jié)應(yīng)用了360AGV搬運，且AGV到達(dá)相應(yīng)行程點位后通過自研的KDMS系統(tǒng)與自動捆扎機(jī)、纏膜機(jī)聯(lián)動，促使了原本物理位置相對孤立的組托、捆扎、纏膜工序?qū)崿F(xiàn)了固化與串聯(lián)。AGV運送不同尺寸的托盤貨物至對應(yīng)捆扎纏膜的位置，AGV調(diào)度系統(tǒng)RCS將信號最終交互至捆扎纏膜設(shè)備，應(yīng)用AGV搬運而非傳統(tǒng)輥道，擁有更強(qiáng)的靈活性。智能設(shè)備替代人工進(jìn)行捆扎纏膜作業(yè)則提升了作業(yè)結(jié)果的一致性與穩(wěn)定性，規(guī)避了因人員狀態(tài)以及更替導(dǎo)致的質(zhì)量波動。此外，通過預(yù)拉伸膜架機(jī)構(gòu)，纏膜機(jī)通過拉伸膜的伸縮性和自動粘性將貨物和托盤捆綁成一個整體，起到固定的作用。預(yù)拉伸裹繞包裝物更牢固、緊貼，防潮、防塵效果更好?？傊ㄟ^PLC程序和AGV調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)動，實現(xiàn)無人化、智能化場景，提高了車間流通加工效率與質(zhì)量。此外，KD車間功能性分區(qū)布局趨于規(guī)范化，物料流更加通暢，現(xiàn)場井井有條。

4 結(jié)語

產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型促使智能化物流設(shè)備得到了企業(yè)的廣泛關(guān)注。大量行業(yè)案例證明，在現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)及智能物流設(shè)備的軟硬件設(shè)施支持下，能夠?qū)⑷说挠绊懡档阶畹?，全面提升物流倉儲、流通加工、搬運、配送等環(huán)節(jié)的效率，以最經(jīng)濟(jì)的手段向客戶提供滿足要求的物流服務(wù)，進(jìn)而提升物流質(zhì)量。滿足業(yè)務(wù)場景的智能設(shè)備能夠為智能物流發(fā)展提供適配的基礎(chǔ)硬件設(shè)施，解決行業(yè)痛點，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)的賦能。

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