智能設備促進物流質量提升的應用研究

姜吳凡　董慶峰　于書田　劉敏　祝紅軍

摘 要：物流業與制造業的深度融合，促進了智能物流設備的發展與應用。智能物流設備已成為智能制造業的重要組成部分。智能物流設備的功能契合了物流質量管理的目標，對提升高企業核心競爭力意義重大，目前在制造企業已有很多典型的智能化應用場景。本文通過對不同功能智能物流設備的界定，分析智能物流設備與物流質量關聯性，并以JL智能物流設備應用促進物流質量提升、對業務賦能為例，對智能物流設備的應用價值提供參考意見。

關鍵詞：智能設備 物流質量 實踐案例

1 智能物流設備概述

1.1 智能物流設備的定義

智能物流是指在物流的各個環節中，充分利用智能硬件、物聯網、大數據等智能化技術與手段，使物流系統能模仿人的智能，具有思維、感知、學習、推理判斷和自行解決物流過程中某些問題的能力，以達到提高效率、降低成本的目的，讓客戶能夠快速獲得服務匹配。智能物流設備是物流系統智能化的硬件基礎，具體是指應用機器人技術、傳感器技術、人工智能、視覺識別等現代技術，滿足物流各環節智能化運行并實現資源優化配置的一種現代化設備。智能物流設備通常具備“狀態感知、實時分析、科學決策、精準執行”等特點，滿足客戶多樣個性化需求。

當前智能物流設備需求主要集中在智能制造、電商快遞、醫藥物流、服裝物流等領域。智能物流設備應用的快速發展主要受益于自動化設備、傳感器、軟件技術的發展。在實體產業人口紅利消失、土地資源有限、供給側結構性改革等大背景下，許多領先的制造業企業開始以物流為切入點進行自動化、智能化轉型升級。智能物流設備廣泛應用于現代物流業倉儲、配送、流通加工、運輸、搬運裝卸等作業環節。

1.2 智能物流設備的分類與功能

伴隨著物流各環節分工的不斷精細化以及物流技術的進步，為了滿足多樣化的客戶場景需求，高效的智能物流設備與新技術不斷涌現。這些設備多是用于專門滿足某一物流環節的作業需求，按照功能類型主要分為以下四類：

（1）存儲類智能物流設備。高位存儲能極大節省占地空間，且只能依靠智能物流設備實現。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備、輸送機系統、控制系統以及計算機管理系統，完成單元貨物的自動存取作業。典型的立體庫裝卸搬運設備包括巷道堆垛機、穿梭車以及料箱機器人等。堆垛機在倉庫高層貨架的巷道內沿軌道運行并完成貨物出入庫，可高效率地利用倉儲空間，節約時間和人力。而穿梭車存儲系統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、實現先進先出等優點，還可以統計出任一巷道內的實際存儲托盤數以及某一時間段的穿梭車出入庫總量，為倉庫管理提供準確的統計數據。此外，具備智能伸縮升降功能的料箱機器人在實現同等存儲量和揀貨效率的情況下，更具有性價比。料箱機器人的特點是可以準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“料箱到人”。

（2）搬運類智能物流設備。目前很多無人化、少人化的倉儲環境是通過自動引導搬運車（AGV）或無人駕駛叉車進行貨物搬運的。AGV配置有電磁或光學等自動導航裝置，通常通過二維碼、磁條或激光技術來設立其行進路徑，能夠沿既定的導航路徑執行任務。無人駕駛叉車則是融合了叉車技術和AGV技術，通過貨物搬運、裝卸實現不同生產環節自動銜接，主要適用于托盤搬運及存取環節，比如高位貨架、庫外收貨區、產線轉運等場景，解決物流作業過程中人工搬運強度大的問題。這兩種智能工業車輛機器人通過接受并執行指令，可高效、準確、靈活地完成貨物的搬運任務。此外，可由多臺AGV或無人叉車組成柔性的物流搬運系統，搬運路線可以隨著生產工藝流程的調整而靈活、快速調整，滿足了生產的柔性要求。

（3）流通加工類智能物流設備。流通加工是貨物從生產地向消費地流動的過程中，為了一步維護產品質量和提升作業效率，對產品進行一定程度的加工。流通加工是物流的一項重要功能，其中以包裝作業最為典型。包裝作業對貨物質量進行保障，但該環節往往占用大量人工，勞動強度大，人員流動頻繁，而自動捆扎機、自動纏膜機、自動封箱機的出現能夠解決這樣的痛點。根據具體包裝規格，使用包裝輔材（如紙箱、打包帶、纏繞膜等）進行自動化作業，將人員從重復、勞動強度大的包裝作業中解放出來，能夠降低人工成本。此外，智能物流設備通常具有作業一致性高的特點，提高了包裝作業結果的穩定性，保障了產品質量。

（4）分揀碼垛類智能物流設備。很多企業借助自動感知與視覺識別系統等智能物流設備，在輸送物品的同時能夠快速讀取信息，判斷相應的入庫位置，并在輸送過程中通過擺輪式分揀機等設備，控制輸送路徑，實現對貨物的自動分揀。其次，代替人力搬運的碼垛機器人近年來得到廣泛應用。碼垛機器人借助3D視覺和深度學習算法，實現手臂作業的自我訓練、自我校正，能夠實現諸多擬人動作和功能，完成產品的搬運和碼垛，代替人工完成高強度、單調的作業。智能物流設備的運入減少了人員行走、搬運、分揀的時間，大大降低了作業的錯誤率。

2 智能物流設備與物流質量關聯性分析

2.1 物流質量管理的目標

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，從而創造時間和空間的效益，提升客戶的滿意度。企業物流活動具有服務的本質特征，既要為企業內部生產過程服務，也要為企業產品和服務的客戶提供高效的物流服務。物流質量提升意味著以最經濟的手段，向客戶提供滿足要求的服務，營造企業的核心競爭力，可以說物流質量最終是通過物流服務質量體現出來的。物流服務質量的評價標準具體包括貨物質量的維持與保障、貨物交付的時效性與準確性、物流總成本最低等。而智能物流設備的功能往往能契合物流質量管理的目標，應用場景愈發廣泛，技術成熟度愈發成熟。

2.2 智能物流設備與物流質量管理的關系

智能物流設備相比傳統物流設備在促進物流服務質量方面具有不可比擬的優勢。比如，分揀碼垛類智能設備能夠連續穩定、大批量地分揀堆碼貨物，降低人為主觀因素對作業結果的影響，作業誤差率低；存儲類智能設備能從垂直空間上“要好處”，對空間進行極致利用，降低土地使用成本；搬運類、流通加工類智能設備能夠實現貨物存取、搬運裝卸和包裝作業的無人化，提升作業效率，實現“設備換人”，控制貨物損耗、遺失以及賬務差異，讓24h不間斷的“黑燈作業”成為可能。

總的來說，高效率揀選、高密度存儲、無人化搬運是當前智能物流設備應用的重要特征與優勢，能夠有效降低人工和倉儲成本，實現生產柔性化與個性化，提高物流服務水平，促進企業競爭力的形成。當今物流企業或企業物流的質量管理目的實際就是在“向客戶提供滿足要求的物流服務”和“低成本”兩者之間找到一條優化的途徑，而有效地運用智能物流設備正是同時達成兩個目標的重要舉措。

3 智能物流設備典型實踐案例研討

2023年2月，中共中央、國務院關于《質量強國建設綱要》指出：“要增加優質服務供給，積極發展智慧物流，發展智能化解決方案”。相關政策陸續頒布，體現智能物流裝備應用對解放生產力、提高物流質量具有關鍵性作用。為響應國家政策號召，JL集團不斷對智能物流技術應用的場景與邊界進行拓展，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。要實現智能制造，需要生產設備滿足柔性生產，更需要物流系統能夠協同、柔性地進行原材料供應或產成品輸出。智能物流設備，正是實現物流系統柔性的硬件基礎。

傳統物流揀選超市，即制造工廠中零部件的存儲與揀選倉庫，通常是由作業人員依據備貨單在區域內往復行走進行揀選，存在巨大的工作量和復雜度。這種作業模式除了存在大量的行走浪費，工作強度較大，還時常發生員工錯揀、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，這些外力很容易導致物料包裝和物料本身受損，純人工作業只能通過輕拿輕放方式來保證物料的完好性，而輕拿輕放必然導致作業效率的降低。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小車實現了RDC倉的小件貨到人業務。AGV將無人倉內所需要的貨物通過載具背負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即可。這種模式打破了傳統的人工揀貨模式，采用智能AGV送料，實現從“人找貨”到“貨到人”的模式創新，解決了傳統的找貨難、找貨時間長、無效行走多、搬運費力、貨物盤點復雜等傳統問題，提升了揀選效率，降低了勞動強度。同時，通過“貨到人”技術應用也實現了自動化揀選的準確性與配送的及時性，實現了物料流、信息流的實時同步，出入庫準確性接近100%。此外，標準化的補貨轉運過程減少了人員對物料的接觸，使物料的質量水平在轉移過程得到保護與維持，最終實現對下游用戶的產品質量保證。

3.1.2 焊裝無人化配送

HZW整車工廠焊裝車間由傳統牽引車+人工的方式配送物料上線，隨著基地新車型的導入與老車型的改造，生產線邊倉儲面積日趨緊張。如何滿足焊裝車間生產的物料配送智能化、物流環節少人化，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智能調度系統（RCS）對接，實現了焊裝工序間物流、沖壓自制件物流、焊裝外協件物流的線邊點對點轉運。在生產線邊缺少物料時，通過線邊物料拉動信息的回傳，AGV便可以按照規劃的最優路徑將所需物料送至線邊使用工位，既充分實現了線邊空間的充分利用，同時確保物流配送的及時性與準確性，滿足節拍要求，降低停線風險。此外，AGV調度系統RCS與焊裝設備PLC對接，打通了業務信息流，實現了焊裝機械臂工位的精準投料。智能設備互聯和零差錯智能搬運，以及產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、安全風險以及能耗，讓 “黑燈工廠”成為現實場景，同時彰顯了智能設備對物流服務質量提升的價值。

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，并在屬地國家開設工廠，最終組裝成整車在屬地國家進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，此業務本質上為高密度人工作業模式，人工找料以及作業依賴人工經驗判斷，出錯率較高。XT智能KD物流項目選用自動分揀流水線、動態檢重稱、智能相機、360旋轉AGV、自動纏膜機、自動捆扎機等配套設施用于翻包、捆扎、纏膜等流通加工作業。智能物流設備的引進促進了人工智能與員工操作的融合，發展了新的業務流程。

（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，各環節作業區分散且上下工序銜接需人工配送作業，屬于勞動人員密集的人工作坊的模式，且人員與設備交叉作業，因此整體作業效率低下且現場管理難度高。鑒于此，在KD小件物料包裝、檢驗、稱重、封箱、分揀組托環節創新型引入自動化流水線。通過智能相機識別上游輸送過來的包裝完成的貨物標簽信息，通過在線稱重設備計量其實際重量信息。設備PLC程序將實際重量信息連同貨物標簽數據，統一反饋給自主研發的KDMS系統。由KDMS將實際重量數據與預先設定好的單箱理論重量上下限值進行比較，自動判斷貨物的實際重量是否合格，進而確認包裝內是否存在物料漏裝。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，并將校驗結果在顯示大屏目視化。流水線下游的擺輪分揀機根據PLC程序傳遞的指令進行工作，實現自動分揀。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，縮減了了作業人員尋找、走動、搬運等非增值工時。總之，自動分揀流水線上利用在線檢重稱以及視覺識別系統替代傳統的人工判斷與操作，通過系統校驗確保出口的每個包裝正確組托且收容數檢驗合格，控制了流入海外的質量問題。

（2）包裝設備協同作業：原模式下人工使用叉車、地牛、牽引車、托盤車等工具進行物料的搬運。車間內部作業混亂，作業效率低，存在極大安全隱患。包裝重復性、勞動負荷高的工作特點，易導致包裝工人出現疲勞、操作失誤等問題。該項目在組托、捆扎、纏膜各工序轉運配送環節應用了360AGV搬運，且AGV到達相應行程點位后通過自研的KDMS系統與自動捆扎機、纏膜機聯動，促使了原本物理位置相對孤立的組托、捆扎、纏膜工序實現了固化與串聯。AGV運送不同尺寸的托盤貨物至對應捆扎纏膜的位置，AGV調度系統RCS將信號最終交互至捆扎纏膜設備，應用AGV搬運而非傳統輥道，擁有更強的靈活性。智能設備替代人工進行捆扎纏膜作業則提升了作業結果的一致性與穩定性，規避了因人員狀態以及更替導致的質量波動。此外，通過預拉伸膜架機構，纏膜機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調度系統聯動，實現無人化、智能化場景，提高了車間流通加工效率與質量。此外，KD車間功能性分區布局趨于規范化，物料流更加通暢，現場井井有條。

4 結語

產業升級轉型促使智能化物流設備得到了企業的廣泛關注。大量行業案例證明，在現代物流管理系統及智能物流設備的軟硬件設施支持下，能夠將人的影響降到最低，全面提升物流倉儲、流通加工、搬運、配送等環節的效率，以最經濟的手段向客戶提供滿足要求的物流服務，進而提升物流質量。滿足業務場景的智能設備能夠為智能物流發展提供適配的基礎硬件設施，解決行業痛點，實現對業務的賦能。

參考文獻：

[1]余曉鑫.智能物流設備發展現狀和趨勢研究[J].全國流通經濟，2020（33）：27-29.

[2]江鋒.基于價值鏈視角的智能物流裝備產業發展研究[J].技術經濟與管理研究2018（11）：109-113.

[3]鄭秋麗.我國智慧物流發展模式、問題及對策[J].商業經濟研究，2019（18）：108-111.

[4]周曉曄，劉鵬，余維田，李傳博.物流質量管理[M].北京：清華大學出版社，2012：47-51.