一、背景
智能物流是智能制造实现的关键一环。对于离散制造业来说，不同企业差别很大，工艺复杂，过程离散，难以形成产品化的解决方案。其数字化、信息化难度很大，真正体现着制造业信息化总体水平。通过仓储软件输入+硬件输出，将货品（原材料、工具、产品）等物料进行自动仓储存取作业，保障生产线工作的不间断，根据生产节拍进行及时准确的生产配送，使企业各生产单位相互之间以及与众多的各类库房之间形成供应关系，通过WMS、WCS、输入输出接口等软件系统，高效、准确地控制货物、货流，清楚反映上下游仓储状况，保证生产作业计划和物品存取的准确性。图1是自动化物流系统的总体工艺设计图。
二、制造业的重要地位和现状
由于生产企业的特性(尤其是大型生产企业)，一般没有办法将常规仓库设立在每一个车间旁边，而生产线的生产是一个实时的过程，不允许有任何一点停顿，因此智能物流的主要作用是用来支持生产线的不间断生产，保证其生成速度的迅速，存储空间利用率更高。其特点为：占地面积尽量少，需要尽量多地利用空间存储；存储的内容复杂，包括空托盘、配套任务、半成品、成品；信息流与物流同步；出入库效率要高；供应配送准确率高。
1行业痛点
标准工艺不易制定，难以掌握，设备、人员、管理等方面状况复杂。在人员对设备不熟悉的前提下，缺少具备现场解决问题的思路。实际生产时造成无法按标准执行工艺，而部分产品由于一些关键工艺受机器等资源的限制，或其他特殊情况导致存在着多种加工工艺流程并存的情况。产品结构及设计变更的管理更为困难，手工作业时面对庞大的材料清单、复杂的生产状况等，常常造成交货延迟，库存积压，加工失误，市场时而供不应求等等问题。由于工程变更缺乏科学规范的管理，也经常造成一些物料的停滞，企业的库存积压。此时，就需要一些人员、设备、管理等方面的升级，并改善资金有限等问题，确保工艺流程快速、有效。制造企业现状图，如图2。
2应用案例
（1）项目概述
本项目针对某离散制造业特定产品的装配流程和装配工艺，重新设计、布局，建设了一套智能物流生产线（产品装配生产线），本系统按照智能物流和智能管理的需求，以数字化生产线执行管控为目标，改变传统的装配模式，实现了任务下达、仓储齐套、AGV发运、工位装配等整个装配生产过程的信息跟踪与管控，建设批量装配的、符合每个工位装配特点的、高效智能的、相对柔性的智能制造装配生产线。
本智能制造装配产线对应的线边库包括的设备有：托盘库（箱式堆垛机立体库）、物料库（自动化升降库）、齐配套库、AGV、输送线、RFID、LED等。
本制造装配产线对应的线边库包括的软件有：托盘库管理软件、物料库管理软件、齐配套库管理软件、托盘库控制调度软件、物料库控制调度软件、AGV控制调度软件、与ERP接口、与MES接口等等。
（2）项目作业流程
实际生产过程中，往往有很多不确定因素，如产品的重修返工，材料、半成品的报废、工位机器的故障、拿取物料不及时等等，管理人员很难及时掌控现场状况。
图3为项目物流布局图，主要是解决生产企业的特性（尤其是大型生产企业），使其生产线的产生变为一个实时的过程，不停顿、送料及时、排故及时等等。其作业流程为：上层系统通过接口下发指令，AGV接收指令沿输送线前往托盘立体库（图8）、
物料立体货柜取货（图9），
工作人员可在人工齐套工位（图10）对AGV放置的物料进行配套处理。
随后AGV将物料送至检验台，检验完毕后，AGV沿输送线将货物送到工位，货物触发工位自动加工系统，进行货物的生产加工。加工完毕后，AGV将成品送到成品存放区（图11）。实现了智能物流。
（3）物流与信息流
物流和信息流之间的关系是密不可分的。一方面，物流活动产生大量的原材料供应、产成品消费等信息。为提高物流的效率，要求信息流保持畅通，并准确反馈物流各环节运作所需求的信息。另一方面，信息技术的不断进步为信息的及时大规模传递创造了条件，反过来促进物流服务范围的扩大和物流组织管理手段的不断改进，促进物流能力和效率的提高。
图4为物流与信息流图，是针对特定产品的装配流程和装配工艺，自动物料和智能管理的需求，通过与上层接口的对接，配合生产线执行管控，实现工艺（内置，支持VPPC导入）、任务（手工录入，支持VPPC导入）和物料（物料库）的导入、导出，来改变传统的装配模式，建设的一套实现批量装配、符合每个工位装配特点的、高效智能的、相对柔性的数字化装配生产线。
（4）网络结构
物流信息平台是智慧物流高效运转的中枢。信息化平台主要价值在于：信息的高效协同、各环节信息的通畅和透明，可以使供应链的企业高效及时掌握物流信息，通过共享信息支撑行业与市场规范化协同工作机制的建立。
图5为整个智慧物流的强大运转结构图，其通过大数据、人工智能和机器学习、自动驾驶车辆、AGV自动引导车和卡车、物联网传感器、机器人、自组织智能、智能货架、智能集装箱、GPS、射频识别（RFID）、电子数据交换（EDI）、区块链等，实现物流的自动化、可视化、可控化、智能化、网络化，从而提升物流效率，降低成本，推动供应链向更高水平发展。
（5）业务流程
图6为完整的业务流程图。其主要包括生产任务、生产准备、任务管控、生产执行、生产统计。首先对生产任务进行导入、新建（可随时查询任务的变动日志）。其次进行原材料的领用入库；人员的调配；工位及工装准备；物料库进行齐套配置等等。再次通过查询任务的可执行条件；对任务进行调整、下达；跟踪任务执行进度；导出任务执行质量、进度等数据。其次进行生产工位智能调度的执行。最后通过数据的统计，实现动态数据的实时查看；生产统计、质量统计；事务（排故、维修等）记录。
（6）功能模块
图7为本项目设计的数字化生产线执行管控系统的功能模块图。其主要包括：任务管理、生产执行、生产物流、统计分析、基础数据管理、生产调度、产线数据采集七大功能。实现了装配线及部装线所需物料的暂存、拣选、配料功能，并与AGV 配套实现工位物料自动配送至各个工位。并与AGV 配套实现工位物料自动配送至各个工位。数字化生产线执行管控系统能对物料实现行迹化管理，可实现对物料的自动记录、告警、远程查看、统计和对生产任务、质量、工时的统计等。
3传统制造到智能制造的升级
上述项目真正解决了传统制造在设备、人员、管理等方面状况复杂的问题。在全自动化的 *** 作下，降低了人工成本，缩短了工艺时间，缩减了工艺流程，降低了人员和工艺流程的费用支出，真正地改变了传统制造业的弊端，实现了传统制造到智能制造的升级，如图12。
三、总结
智能物流系统不是简单的设备组合，而是以系统思维的方式对设备功能的充分应用，实现软硬件接口的无缝和快捷，这是一个全局优化的复杂过程。通过运用系统集成的方法，使各种物料最合理、经济、有效地流动，实现物流的信息化、自动化、智能化、快捷化和合理化，使货物的存储形态从静态存储过渡为动态存储，使货物在仓库内按需要自动存取，使仓库转变为企业生产物流中的一个重要环节；通过短时储存，使外购件和自制生产件在指定的时间自动输出到下一道工序生产，进而形成一个智能化的物流作业流程。智能物流在离散智能制造的装配线上应用越来越具有举足轻重的作用。随着仓储物流装备制造业快速的发展，会有更多的软硬件技术应用到智能制造生产中。
每年“双11”，都是对快递行业的一次大考。近年来双十一买家收件的速度更快了，今日购次日达逐渐成为常态。这背后智慧物流发挥着重要作用，极大提升了物流的效率。随着5G、人工智能、大数据等技术进一步发展，物流业将加速向智慧化、自动化方向发展。
什么是智慧物流
智慧物流的核心观念是基于信息技术——即对于整个物流的历程包括运输、仓储、包装、配送以及装卸等都是以信息技术为基础的。
归纳来说，智慧物流是在信息系统的控制之下， *** 作物流系统的各个环节，实行系统全面感知。通过利用信息技术与物流技术的交叉融合，让物流自动化、创新化、准确化，强调信息流与物质流快速、高效、通畅地运转，从而实现降低 社会 成本，提高生产效率，整合 社会 资源的目的。
智慧物流系统的建立和运行要求做到以下两个方面：一是搭建系统平台，在平台中可以对所有物流资产进行智能识别和个性化处理；二是加强发展智慧物流技术，促进智慧物流信息系统不断向前发展。
智慧信息技术的支持是智慧物流信息系统建立并运行的有效保证。目前，随着各类技术的不断发展，大数据、物联网、云计算、人工智能等新兴技术及装备开始广泛的融入物流行业及其应用中，保证智慧物流行业的快速发展。云计算、物联网技术等都是智慧物流的必须支撑。
智慧物流强调信息流与物质流快速、高效、通畅地运转，从而实现降低 社会 成本，提高生产效率，整合 社会 资源的目的。智能物流装备主要包括AGV、无人机、智能快递柜、分拣机器人等，同时，智能物流也应用于下游各行各业中。
智慧物流产业链全解
一、上游分析
1 传感器 是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。现代智能制造要求传感器具有微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化等特征。相关产业研究院预测，2021年我国传感器市场规模可达29518亿元。
2 智能控制器 是指在仪器、设备、装置、系统中为完成特定用途而设计实现的计算机控制单元，是完成协调和指挥整个计算机系统的 *** 作。数据显示，我国智能控制器市场规模从2016年的136万亿元增长至2019年的215万亿元，年均复合增长率为165%。2021年智能控制器市场规模将达到27万亿元。
3 伺服系统 又称随动系统，属于自动控制系统，用来控制被控对象的位置或转角，使其能自动地、连续地、精确地复现输入指令的变化规律。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。到2021年，中国伺服系统市场规模将达到224亿元。
二、中游分析
1 AGV搬运机器人 主要功用集中在自动物流搬转运，具有可应用于电商仓储物流、烟草、 汽车 、电子制造等行业。我国机器人市场规模不断增长，2019年我国AGV市场规模达到618亿元，同比增长45%。2021年我国全品类AGV市场规模可达877亿元，新增量将达到49951台。
2 智能快递柜 自进入末端市场以来，就凭借灵活性、安全性和便捷性等优点，获得了大量消费者的认可。数据显示，2019年我国智能快递柜市场规模超250亿元。按照我国快递业务不断增长态势，以及智能快递柜的迅速发展，2021年，中国快递柜市场规模有望超过350亿元。
3 自动分拣设备 自动分拣设备是自动控制的分拣装置。由接受分拣指令的控制装置、把到达货物取出的搬送装置、分拣货物的装置和存放货物的暂存装置等组成。在最数据显示，我国自动分拣设备市场规模由2016年864亿元增至2019年1655亿元，年均复合增长率为242%，2021年我国自动分拣设备市场规模可达2164亿元。
三、下游分析
1 电子商务 随着互联网行业的快速发展，网络购物成为 社会 主要的消费方式之一。最近十年，我国电子商务持续保持两位数的高速增长。2019年我国网络购物市场规模1032万亿元，同比增长21%，保持较高增速。中国快递业主要是服务电商发展，其中接近80%的快递量为电商快递。2021年中国网络购物市场规模将达1357145亿元。
2 快递 的配送是电商的基础，作为现代消费模式的主要配送方式，快递行业随着电子商务的发展也迅速发展。近十年我国快递行业呈现跨越式增长，数据显示，2020年规模以上快递业务量同比增长312%，业务收入87954亿元，同比增长173%。2021年上半年，全国快递服务企业业务量累计完成4939亿件，同比增长458%。
近几年，在大数据、云计算、人工智能等新兴技术的催促下，传统物流方式已无法满足 社会 发展需求，物流行业的智慧化变革势在必行。智慧化、数字化、可视化的供应链已经成为行业发展主赛道。物流企业需要充分运用现代智能技术，紧跟智慧物流趋势，实现物流行业成本降低、生产效率提高，整合 社会 资源，推动物流行业向更高更快方向发展。
智能物流概念
1)智能仓储系统是运用软件技术、互联网技术、自动分拣技术、光导技术、射频识别(RFID)、声控技术等先进的科技手段和设备对物品的进出库、存储、分拣、包装、配送及其信息进行有效的计划、执行和控制的物流活动，主要包括：识别系统、搬运系统、储存系统、分拣系统以及管理系统。
2)智慧物流是指通过智能硬件、物联网、大数据等智慧化技术与手段，提高物流系统分析决策和智能执行的能力，提升整个物流系统的智能化、自动化水平。智慧物流强调信息流与物质流快速、高效、通畅地运转，从而实现降低社会成本，提高生产效率，整合社会资源的目的。
智慧物流可实现物流的自动化、可视化、可控化、智能化、网络化，从而提高资源利用率和生产力水平，实现物流行业“降本增效”。
智慧物流行业发展随着信息技术和智能制造的创新提升，将经历基础期、导入期、成长期和成熟期四个阶段。其中基础期以RFID技术，GPS技术等技术推广为基础，旨在建立基于RFID的货物可追溯系统，导入期将在无线传感技术上进一步突破，成长期将实现物联网的全面运作，成熟期将将形成完全智慧的物流运作体系。目前，我国智慧物流行业发展处于基础期到导入期的过渡阶段，未来有较大的发展空间。
——更多物流行业相关规划及数据分析请参考于前瞻物流产业研究院。
智慧物流以信息技术为支撑，在物流运输、仓库、包装、装卸搬运、流通加工、配送、信息服务等各个阶段实现系统感知。基于智能及可视的数字化场景，实现了物流设施集约化、物流运作共通化、城市物流设施空间布局合理化，为城市物流企业发展提供了空间也促进城市用地结构调整。依靠智能分析、智能运维技术，实现自动化监控和运维，数字化物流园区仓储一体化管理系统明显降低无效能源消耗，大大提高设备管理效率，减少运维人力负担。
智慧物流通过依托可视化技术，智慧仓储管理可以 2D 组态，3D 仿真形态的方式展现出仓储中心与物流转运中心的全场景管理交互系统。智能三维监控系统包含三维可视化立体仓库系统、货位管理、信息实时查询、轨迹实时追踪、设备状态实时追踪、库存管理。
智慧物流是可视化解决方案，可根据园区的需求和业务特点，制定与业务紧密结合的智慧应用场景，并可基于园区建设的智能化基础设施，为物流企业提供更加个性化的智慧场景服务，使物流产业园区融入社会发展趋势，顺势而为，为自身企业谋取更大红利和更广发展空间。
其中物料流程 3D 监控，是将物料从入库开始到出库完成的全过程信息监控，并对立体库货架、堆垛机、输送机、拆叠盘机、RGV（直行穿梭车）、AGV（自动导引运输车）、堆垛机、机械臂等设备状态进行信息监控，数字孪生智慧仓储物流一体化场景。使物流全过程数字可视化展现、可自动感知识别、可追踪溯缘、可实施应对、可智能化决策、各环节信息系统交互集成。
场景内展示了设备的运行状态、实时位置、装载货物、容器动态、异常报警等信息。均可通过 3D 可视化实现设备管理的智能运维、智能预警、智能分析、智能监测等功能，高效集中管控，流程结构优化。
通过颜色标识设备的状态，如设备出现异常，可通过可视化系统及时发现哪台设备出现问题，快速定位故障点，及时提示管理人员。管理人员还可通过点击可视化平台的仿真设备，查看设备运行状态、故障信息等，以便进行故障诊断和处理，及时消除隐患。
AGV 小车能方便地实现自动出入装卸站、工作台和货架等，充分适应柔性高、物流量大、搬运线路复杂等要求。AGV 通过无线网络向上位机发送当前位置和状态，上位机根据当前状态更新数据库，并同步接入可视化系统进行路径的实时展示，也可根据项目需求设置 AVG 行走路径。
通过 3D 的高仿真模型效果，对生产运作流程进行数字孪生，从生产线的外部结构到机械内部细节、再到运作整体流程，多维度场景展现，并支持场景的的选择与切换。
集合仓储系统应用物联网、视频监控联网技术、输送和分拣技术、灵活的叉车服务模式、智能穿梭车和货架系统、嵌入智能控制与通信模块的物流机器人技术、 RFID 托盘等。数字孪生一个物流全过程，让物品出入库信息可展现，可监控，可管理。
3D 可视化展示堆码与立体仓库的运作效果，辅以信息的实时展示，对设备编码、设备运行状态（通过不同颜色来进行提示，红色为设备问题告警、为设备故障、绿色为正常运行）、指令状态、列编码、层编码等信息。通过一体化的可视管理平台让仓储运维，问题检测等管理更加及时高效。
2D 将机器设备信息通过面板直接显示：设备编码、任务编码、提升机当前层、设备状态、设备下次保养时间等基础信息。便于运维人员管控预警维护。2D 可视化使生产设备流水线管理更加的透明精细、结合 2D 面板信息展示注塑机的设备编号、能耗、工序良率、设备健康值、异常记录、工艺生产节拍、稼动率等信息。
智慧物流场景中展示了设备的运行状态、实时位置、装载货物、容器动态、异常报警等信息。并通过 3D 可视化场景实现设备管理的智能运维、智能预警、智能分析、智能监测等功能，高效集中管控，流程结构优化。
为推进碳中和碳排放政策，Hightopo智慧物流园区的建设进行深度融合，推动能源清洁低碳安全高效利用，推进重点行业和重要领域绿色化改造，实现绿色生态智慧物流园区。协助园区运维人员对园区内的清洁能源进行监测控制管理，助力园区以及城市减排环保的新理念。
物联网在物流领域的应用介绍如下：
一是产品的智能可追溯网络系统：在医药、农产品、食品、烟草等行业领域，产品追溯系统发挥着货物追踪、识别、查询、信息采集与管理等方面的巨大作用，基于物联网技术的可追溯系统为保障产品的质量与安全提供了保障。
二是物流过程的可视化智能管理网络系统：基于GPS卫星导航定位技术、RFID技术、传感技术等多种技术，在物流过程中实时实现对车辆定位、运输物品监控、在线调度与配送可视化与管理的系统。目前，物流作业的透明化、可视化管理已经初步实现，全网络化与智能化的可视管理网络还有待发展。
三是智能化的企业物流配送中心：基于传感器、RFID等物联网技术建立物流作业的智能控制、自动化 *** 作的网络，实现物流配送中心的全自动化，实现物流与生产联动，并与商流、信息流、资金流全面协同。
四是企业的智慧供应链：基于物联网技术升级智慧物流和智慧供应链的后勤保障网络系统，满足电商快速发展及智能制造等环境下产生的大量个性化需求与订单，帮助企业准确预测客户需求，实现整个供应链的智慧化。
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