這種小車基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實現(xiàn)自主控制,能利用群智能技術(shù)完成復(fù)雜運輸任務(wù),具有隨需隨到的運輸能力,并且能實現(xiàn)在貨架和地面兩棲移動,具有較好的柔性。
除了CTS技術(shù),德國物流研究院還研發(fā)出一種會滾動、會飛行的智能搬運技術(shù)Bin:Go。
借助巧妙的設(shè)計,Bin:Go能在地面和螺旋架上滾動行進,并且自主規(guī)劃路徑,當(dāng)滾動變得困難或低效時,它可以通過飛行來到達目的地并完成任務(wù)。這樣的小車都不再局限在平面或固定的路徑上,它們能夠在二維或三維空間自主完成搬運作業(yè)和系統(tǒng)賦予的任務(wù)。
3. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
正如智能單元化物流和智能物流裝備中介紹的例子所描繪的,設(shè)備和設(shè)備之間直接的信息交換需要以物聯(lián)網(wǎng)作為載體。物聯(lián)網(wǎng)滿足了智能物流網(wǎng)絡(luò)化的需求,同時也是實現(xiàn)全流程數(shù)字化的關(guān)鍵。目前已經(jīng)可以初步實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要是WiFi和藍牙技術(shù),但是數(shù)據(jù)準確率很低、耗電量也大。廣域物聯(lián)網(wǎng)可以用光纖,但只適用于連接攝像頭等寬帶終端。要想達到高效的智能互聯(lián),需求對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷提升。
窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)是IoT領(lǐng)域一個新興的技術(shù),支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接,也被叫作廣域網(wǎng)(LPWA)。它連接的設(shè)備更簡單,具有高耦合、終端成本低、即插即用、可靠性高、統(tǒng)一的業(yè)務(wù)平臺管理等特點,主要面向低速率、深度覆蓋、低功耗、大數(shù)據(jù)連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景。這樣的技術(shù)很好地契合了智能物流要求,實現(xiàn)各智能物流單元和智能物流裝備之間低層面的相互交流和決策,真正實現(xiàn)了一個密集網(wǎng)狀連接,提高信息交換效率及準確性。【物流產(chǎn)品網(wǎng)】
4.智能物流信息系統(tǒng)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了智能物流中各種設(shè)備的網(wǎng)狀連接與通訊,而在整個智能物流的頂端離不開一個智能的云端系統(tǒng),也就是智能物流信息系統(tǒng)。它將所有的數(shù)據(jù)信息存在云端,通過制定的協(xié)議和規(guī)則進行數(shù)據(jù)的共享和處理,以及在使用過程中保證數(shù)據(jù)的安全性和準確性,使整個智能物流系統(tǒng)能正常運作。依托于互聯(lián)網(wǎng)、CPS(信息物理系統(tǒng))、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù),智能物流信息系統(tǒng)可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全透明與離散式實時控制,實現(xiàn)工業(yè)4.0和智能制造的技術(shù)對接。
三、物流智能化的演進
為了實現(xiàn)上述的智能物流系統(tǒng),學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界都做了大量的工作,下面以搬運系統(tǒng)的演變來展現(xiàn)物流設(shè)備走向智能化的發(fā)展路徑。
1.機械化時期
叉車是搬運系統(tǒng)機械化時期的典型代表,它實現(xiàn)了作業(yè)的機械化,大大提高了搬運和裝卸效率,減輕了工人的工作強度。但是它的行駛依靠人的實時操作,工人在長期工作中很容易出錯,而且存在一定的安全隱患。尤其是隨著人工成本不斷升高,叉車已經(jīng)難以滿足企業(yè)大量生產(chǎn)的需要。
2. 自動化時期
AGV(Automated Guided Vehicle,自動導(dǎo)引車)的出現(xiàn)使搬運系統(tǒng)開始向著自動化方向發(fā)展,極大地提高了物流系統(tǒng)的自動化程度。AGV早期的導(dǎo)引技術(shù)是靠感應(yīng)埋在地下的導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁頻率,通過一個叫做“地面控制器”的設(shè)備打開或關(guān)閉導(dǎo)線中的頻率,從而指引AGV沿著預(yù)定路徑行駛。這種導(dǎo)引方式雖然可以實現(xiàn)AGV的自動行走,但是路徑是固定的,AGV小車之間不具有自動避障能力,其控制系統(tǒng)也很單一,重新設(shè)定路徑的成本很高,并不能滿足高柔性生產(chǎn)。
3. 高柔性自動化時期
隨著電信技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了像激光導(dǎo)航、GPS導(dǎo)航這樣新的導(dǎo)航技術(shù),AGV的路徑變得多樣化,其路徑的重新規(guī)劃可以通過在系統(tǒng)中設(shè)定參數(shù)或編程來解決,并且不再局限在某條特定的行進帶上。AGV的控制系統(tǒng)也能做出簡單的路徑優(yōu)化和避障,大大提高了物流系統(tǒng)的效率和柔性。以AGV為主的搬運系統(tǒng)開始向著高柔性自動化的方向發(fā)展。
為了進一步提高其柔性,AGV開始從二維平面運動拓展到三維空間。也就是說,AGV將可以直接把貨物從生產(chǎn)線送到貨架上,并在貨架中穿行;應(yīng)用于多層貨架時,高層貨架可以橫跨巷道布置,這樣就使得倉庫的空間利用率比現(xiàn)有的倉庫系統(tǒng)進一步提升。這種兩棲多功能的搬運系統(tǒng)顯然在柔性和自動化方面更上一層樓。
4. 智能化時期
在大規(guī)模的運輸任務(wù)中,現(xiàn)有的方法通常是對搬運系統(tǒng)進行集中控制與集中管理,但是這不適用于智能物流中的單元化運輸系統(tǒng)。在智能化時期,搬運系統(tǒng)不再對多車之間的相互配合“車群”進行集中控制,而是采用基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的分散控制的方式,使用專門的AGV管理軟件來優(yōu)化運輸系統(tǒng)的整體運行能力。AGV可以不依賴導(dǎo)引線完全自由行駛,對周圍環(huán)境的動態(tài)障礙做出反應(yīng),比如避讓車輛前方的障礙物或另一輛AGV,而且AGV可以實時尋找到達目標的最短路逕,車與車之間通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交互、協(xié)調(diào)任務(wù)分配和路徑尋找。
四、面向智能物流的前沿應(yīng)用
盡管目前物流裝備行業(yè)的發(fā)展離上述的智能物流還有較遠的路程要走,但是隨著相關(guān)研發(fā)的投入,市場上已經(jīng)逐漸開始出現(xiàn)支撐智能物流的產(chǎn)品。
箱(盒)式超高速自動倉庫
該立庫的單巷道中同時設(shè)置多臺堆垛機,運用先進的同步協(xié)調(diào)控制技術(shù)使其在各自獨立的作業(yè)中互不干涉。巷道內(nèi)的堆垛機為上下兩層結(jié)構(gòu),同時作業(yè),其入出庫處理能力可達2200箱(盒)/小時。同時它也是集存儲、輸送、分揀于一體的新型配送系統(tǒng),完全實現(xiàn)了分揀、集貨等環(huán)節(jié)的自動化。其中,分揀系統(tǒng)采用了立體化的三維布局,與以往的平面布局相比,既節(jié)省空間又節(jié)約了人力。
商務(wù)部特聘物流專家、中國倉儲與配送協(xié)會副會長
王繼祥 男,1963 年 5 月生,河北豐南人,教授 / 研究員,商務(wù)部特聘物流專家。現(xiàn)任中國倉儲與配送協(xié)會副會長、北京易流網(wǎng)絡(luò)科技有限公司總經(jīng)理、華夏物聯(lián)網(wǎng)研究中心主任、《物流技術(shù)與應(yīng)用》雜志常務(wù)副主編。
主要社會兼職有:北京航空航天大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)特聘教授、山東財經(jīng)大學(xué)物流專業(yè)兼職教授、中國電子學(xué)會物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)委員會物流領(lǐng)域組長、北京車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟副理事長、中國物流學(xué)會常務(wù)理事等。
王繼祥是中國軟科學(xué)學(xué)會、中國生產(chǎn)力學(xué)會、中國金屬學(xué)會的高級會員。共發(fā)表各類研究論文 90 多篇,完成各項研究報告與咨詢報告 60 多篇,曾獲得國家科技進步二等獎、冶金部科技進步三等獎等各項獎勵 30 多次,有四項成果通過部級鑒定。