德宏煙草物流智慧倉儲的研究

文/賀彪 湯凌 周靜 王黎亞 謝祖光

本文分析國內外智慧倉儲研究現(xiàn)狀，針對德宏卷煙物流配送中心提出一種智慧倉儲研究方案，采取人工智能技術，根據(jù)物流倉儲環(huán)節(jié)對德宏煙草倉儲管理進行改進，為倉儲設備賦予感知識別能力，為倉儲作業(yè)系統(tǒng)賦予智能調控能力，為倉儲安全管理系統(tǒng)賦予智能監(jiān)管能力，整體提升德宏煙草物流倉儲管理的精細度，進一步打造數(shù)字化、信息化與智能化的現(xiàn)代化煙草物流企業(yè)。

1.研究目的及意義。

煙草產業(yè)作為云南省經(jīng)濟社會發(fā)展的重要支撐和財稅收入的主要來源，是全省經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展支柱產業(yè)。在經(jīng)濟新常態(tài)下，煙草在穩(wěn)定經(jīng)濟增長中更具有重要位置，作為云南省財政增收、農民增收重要源泉的作用更加突出。德宏州煙草專賣局主要負責州內卷煙銷售和煙草專賣管理等工作，實行“統(tǒng)一領導、垂直管理、專賣專營”的管理體制，作為連接卷煙工業(yè)企業(yè)和卷煙零售客戶的橋梁，肩負本轄區(qū)卷煙市場與卷煙生產端的產銷連接。在現(xiàn)行營銷模式下，科學精準預測卷煙市場需求，確保卷煙市場需求端和供給端有效銜接，促進貨源購進與市場需求的匹配度，提高卷煙倉儲、銷售、配送等日常經(jīng)營效率，保證卷煙市場按需供應就變得極為重要。當前，我國市場經(jīng)濟形勢不斷發(fā)生著深刻變化，煙草行業(yè)需要加快步伐推進市場化改革，云南煙草公司德宏州公司所面臨的持續(xù)長遠發(fā)展壓力也在不斷增大。縱觀煙草行業(yè)，隨著國家稅收、煙草產品價格的提高以及控煙力度的加大，對于云南煙草產生著越來越深刻的影響。隨著買方市場的形成，各省市煙草產業(yè)之間的競爭變得異常激烈，云南煙草多年來持續(xù)高位運行，在高稅利高總量基礎上實現(xiàn)再發(fā)展壓力巨大。為了跟上信息時代變革的步伐，更好地進行倉儲精細化管理，滿足倉儲動態(tài)多樣的實時復雜需求，降低管理成本，提高工作效率，傳統(tǒng)煙草物流行業(yè)的倉儲管理轉型升級已是必然趨勢。在當前形勢下，云南煙草公司德宏州公司如何揚長避短，理智應對國際、國內煙草產業(yè)的發(fā)展趨勢，如何不斷提高全省煙草產業(yè)發(fā)展能力，建立相對適合的發(fā)展戰(zhàn)略，是確保云南煙草公司德宏州公司在激烈的市場競爭中提高品牌優(yōu)勢及核心競爭力的關鍵所在，是實現(xiàn)德宏煙草產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

2.智慧倉儲研究現(xiàn)狀及分析。

煙草工業(yè)公司按客戶訂單組織貨源，在接收煙草商業(yè)公司訂單后，依據(jù)訂單合理安排生產計劃，對卷煙工業(yè)企業(yè)按市場需求進行引導并開展生產，實現(xiàn)工廠的生產與市場需求進行無縫對接。物流配送中心是整個物流體系中的重要組成部分，早期國內就對物流配送中心的倉儲信息網(wǎng)絡化，儲運作業(yè)自動化，安全監(jiān)控電子化，指揮決策智能化做了充分的研究[1]，主要涉及倉儲高新技術的發(fā)展戰(zhàn)略。國外在煙草物流信息化管理方面的研究投入了大量資金[2]，日本煙草公司已開發(fā)出成熟的煙草物流信息系統(tǒng)，要求職員每年接受煙草物流信息化方面的培訓[3]。目前國內倉儲管理研究主要集中在對數(shù)據(jù)自動采集技術進行可視化顯示，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的信息安全，倉庫功能應用等，而在綜合智能化、物聯(lián)網(wǎng)、智慧倉儲等方面的研究相對較少，無法滿足倉儲動態(tài)多樣的實時復雜需求。伴隨著物流技術的不斷進步和用戶對配送效率要求的提高，現(xiàn)在的研究方向主要涉及倉儲系統(tǒng)的建模優(yōu)化、倉儲設備自動化、倉儲管理智能化等。智慧倉儲涉及倉儲管理的智能化，采取人工智能技術以實現(xiàn)倉儲設施互聯(lián)、倉儲作業(yè)智能化和資源整合與共享。人工智能技術包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理等，可完全替代重復性的工作和簡單的腦力工作，該技術的發(fā)展將徹底改變人類的生產和生活[4]。當然只要機器智能不具備自我意識，機器智能就只能輔助人類使得工作變得更加高效[5]。人工智能在計算機實現(xiàn)上是通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡來模擬人類或動物大腦中神經(jīng)細胞的活動方式，經(jīng)歷七十多年的理論和實踐發(fā)展，以YOLO[6]，SSD[7]和RetinaNet[8]為代表的一階段檢測模型應運而生，滿足現(xiàn)實場景的檢測需求，為倉儲設備賦予卷煙、碼垛、儲位等感知識別能力。倉儲系統(tǒng)智能作業(yè)技術發(fā)展最快，主要涉及自動化立體庫、智能穿梭車、堆垛機、分揀技術設備、AGV機器人搬運系統(tǒng)，該技術已成為物流倉儲行業(yè)前進的重要動力，降低物流倉儲成本，促進整個產業(yè)升級和市場投入，為智慧倉儲發(fā)展創(chuàng)造良好的政策環(huán)境，建立物流基礎設施的標準化運營機制，促進智慧倉儲的標準化與國際化。

圖1.倉儲作業(yè)流程

圖2.德宏卷煙倉儲

3.倉儲作業(yè)。

德宏卷煙倉儲入庫流程簡述為，工業(yè)到貨的卷煙通過人工搬運到一號工程錄入碼段，進行件掃碼，然后按照相同卷煙品規(guī)進人工組垛，根據(jù)物流平臺分配儲位，人工用叉車將組垛好的卷煙放入指定儲位，完成整個入庫操作。庫內調整流程為，倉儲管理人員選擇倉儲儲位，用叉車把相應儲位的卷煙進行調整、對換。卷煙倉儲出庫為，根據(jù)當日銷售訂單，從相應儲位把卷煙搬運下來進行人工拆垛，并運送到一號工程進行件煙掃碼，再通過人工搬運至分揀暫存區(qū)以備卷煙分揀，完成卷煙倉儲出庫流程。倉儲作業(yè)可使用相應的堆垛機、智能AGV、自動導引車、分發(fā)機等智能設備[9]，而其中核心關鍵技術受制于人成為產業(yè)升級的瓶頸，基礎工藝和基礎技術等環(huán)節(jié)的缺失使得國產物流機器人的性能和質量與發(fā)達國家的物流機器人相比還存在較大差距[10]。對于上述倉儲作業(yè)流程的智慧改造方法，采取物流機器人完成倉儲作業(yè)，即搬運、組垛、拆垛等流程用AI機器人來完成，如圖1所示。根據(jù)德宏卷煙實際應用場景，利用三維圖形建模工具，對倉儲建筑、三層橫梁貨架、卷煙等實體進行三維建模，如圖2所示。在現(xiàn)有倉儲環(huán)境下采取智能搬運的方法，將會面臨倉儲場景動態(tài)性高，人機混行，光照變化大等挑戰(zhàn)[11]。根據(jù)卷煙目標檢測任務的應用場景，需要針對德宏煙草在銷的132多種卷煙品規(guī)圖像數(shù)據(jù)進行采集和標注。目標檢測任務具有場景復雜度高、目標多變的特點，在選擇訓練數(shù)據(jù)時需要從兩個方面進行考慮。第一個方面是卷煙目標所處的場景，面向德宏煙草儲分系統(tǒng)的卷煙目標檢測，需要考慮到復雜多變的背景，要兼顧不同的光照條件以及多種混合卷煙目標，即在制作卷煙數(shù)據(jù)集時，在不同天氣和光照條件下，需要對同一目標進行多次數(shù)據(jù)采集，全面覆蓋卷煙的搬運、錄入碼段、卷煙組垛、卷煙調整、卷煙拆垛、卷煙分揀的各個流程。第二個方面是卷煙目標的多樣性，需要綜合考慮數(shù)據(jù)集不同類別樣本的類內間隔和類間間隔兩個分類特性，類內間隔越大、類間間隔越小，分類任務就越難，但是對于目標檢測任務來說，同一類目標在不同的角度、姿態(tài)、個體差異下都會造成類內間隔的增大，同時不同類別之間也具有很大的相似性。以卷煙箱在搬運、入庫、庫內調整為例，為了保障圖像數(shù)據(jù)集的豐富性，以每種卷煙2000張圖像為基數(shù)，在圖像采集中應綜合考慮多種目標混合、不同角度、不同光照等條件，來模擬真實場景中視角的不確定性。上述倉儲作業(yè)機器人，通過強化目標感知能力、理解能力以及自主決策能力等單體智能來保證倉儲作業(yè)流程順利進行，而對于整個倉儲系統(tǒng)而言，通過人工智能算法實現(xiàn)最優(yōu)調度以及更高效的多機協(xié)作，機器人規(guī)模化集群作業(yè)已成必然[12]。

4.倉儲安全。

為了保障德宏煙草物流配送中心的安全，采用倉儲溫濕度檢測、紅外生命探測、紅外漏水點檢測、煙霧檢測、視頻監(jiān)控等技術手段，實現(xiàn)倉儲系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)測，作為安全管理模塊，嵌入于圖2所示的倉儲管理可視化系統(tǒng)中。溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)是為了保障倉儲卷煙的質量，創(chuàng)造適宜于卷煙儲存的環(huán)境，設法防止庫外氣候對庫內的不利影響，及時采取有效措施平衡倉庫內的溫濕度。紅外生命探測儀主要利用紅外夜視技術，給使用者提供可見光看不到區(qū)域的物體影像，由于發(fā)熱物體發(fā)出的紅外光較強，其他非發(fā)熱物體發(fā)出的紅光很微弱，因此，利用特殊的紅外攝像機就可以實現(xiàn)夜間監(jiān)控，實時觀察倉庫內卷煙的溫度、工作人員的工作狀態(tài)以及老鼠等其他動物的活動。紅外漏水點檢測根據(jù)紅外照射法，向倉庫屋頂照射紅外線，利用其反射光特定光譜的衰減來檢測漏水點位，出現(xiàn)漏水情況時應急通知管理人員，防止倉庫卷煙大面積淋濕。關于煙霧監(jiān)測的火災自動報警系統(tǒng)，對倉儲作業(yè)中的觀測點進行布控，用戶可以通過配套的數(shù)據(jù)分析軟件，對庫房溫濕度、漏水點檢測、消防隱患點等數(shù)據(jù)進行分析，在倉庫各個監(jiān)測信息出現(xiàn)異常和緊急狀況時，自動發(fā)送報警信息給管理員手機等終端設備，采取相應的應急管理措施來保障倉儲安全。

5.研究展望。

關于德宏煙草物流智慧倉儲方案，是一個系統(tǒng)工程，每一個研發(fā)環(huán)節(jié)，都需要大量的研究工作和研究人員的參與。對智慧倉儲方案的實施進行人工智能技術應用的探索，根據(jù)物流倉儲環(huán)節(jié)對德宏煙草倉儲管理進行改進，以強化系統(tǒng)的感知識別、智能調控、監(jiān)管和群體智能能力。后期研究主要集中在智慧倉儲方案的實施中，利用數(shù)字孿生技術對倉儲作業(yè)進行模擬，調控倉儲自動化設備，完成倉儲管理系統(tǒng)的功能測試，為智慧倉儲決策提供數(shù)據(jù)支持和仿真驗證。

引用出處

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