智能物流系统

第四章智能物流系统,目录,4.1智能物流系统综述,系统主要指由一组功能相互关联的要素、变量、组成部分或目标组成的统一的整体物流系统体。作为系统管理的一般原则是，不仅关注单个变量，而且关注多个变量作为一个整体是如何相互作用的。4.1.1智能物流系统的一般概念智能物流系统是在智能交通系统（ITS，IntelligentTransportationSystem）等相关信息技术的基础上，以电子商务（EC，ElectronicCommerce）方式运作的现代物流服务体系。它是通过ITS和相关信息技术解决物流作业的实时信息采集，并在一个集成的环境下对采集的信息进行分析和处理。通过在各个物流环节中的信息传输，为物流服务供应商和客户提供详尽的信息和咨询服务的系统。,1.智能物流系统的概念经济的飞速发展，传统物流向现代物流迅速转型已成必然趋势，在系统工程思想的指导下，以信息技术为核心，强化整合物流全过程优化是现代物流的本质特征。随着物流管理的自动化、智能化和供应链企业之间物流协作的紧密性进一步提高，物流管理进入到智能物流管理的阶段。智能物流系统（ILS，IntelligentLogisticsSystem）能够使物流企业实时地掌握运输计划和仓储计划的执行情况、货物在仓库和在途情况，准确地预估货物的销售和库存情况，从而阻止新一轮的生产资料采购和生产过程。同时它能够使第三方物流企业在最短时间内获得客户的采购或供应信息，并及时作出相应，实现整个物流系统的高效运转，如图4.1所示。,2.智能物流系统的组成智能物流系统由以下几部分所组成。（1）为客户提供服务的智能服务系统：客户结构分析模块、订单处理模块、市场前景预测模块。（2）对物流设备进行监控和管理的智能系统：实时监控模块、双向通信模块、车辆动态调度模式、货物web实时查询模块。（3）对物流信息资源进行处理的智能系统：仓储管理模块、库存动态分析模块、其他信息资源管理。（4）对物流配送进行智能优化调度的系统：配送物品分析模块、配送路径规划、MAPX（可编程控件）、BAS（服务设备）启发式算法。,3.智能物流系统的目标对于第三方物流企业，其业务的核心为客户提供生产（流通）供应链管理服务。随着物流服务社会化程度的提高，优化的市场物流管理模式是建立区域的物流交易中心，借助先进的信息技术，通过合理的技术平台，变信息封闭型为开放型，变信息单方向、单通道传送为双方向、多通道的传送，使货运市场的信息资源在共享的基础上得到优化利用。在智能交通系统的辅助下，使货物运输的全过程始终处于动态控制中，达到社会物流优化目标。智能物流系统主要实现以下两个目标。,（1）对物流企业本身进行业务流程重组（BRP，BusinessProcessRe-Engineering），使传统物流企业的管理和业务流程得到根本性的改造，从而使其能够在信息化社会中得以生存。（2）在EC的运营环境下，为客户提供从前所不能提供的增值型物流服务，这些增值性的物流服务将增强物流服务的便利性，加快反应速度和降低服务成本，延伸企业在供应链中上下游的业务。4.1.2智能物流系统的关键技术智能物流系统包括现代供应链管理技术、集成化的物流仿真技术（物流规划设计的可视化技术）、物流实时跟踪技术、网络化分布式仓储管理及库存控制技术、物流运输系统的调度与优化技术、物流基础数据管理平台和软件集成技术、智能交通技术以及“云”电子商务技术等。,1.现代供应链管理技术现代供应链管理不仅是把供应商、制造商和顾客简单地连接起来，而是通过信息技术和现代管理技术，将市场上的变化，在企业战略目标下根据客户的需求进行快速的自我调整，从图4.2所示的供应商、制造商和顾客之间的关系来分析现代企业供应链的形成机理。,第一阶段：供应链的基本环节物资流顾客服务第二阶段：功能整合物资流顾客服务第三阶段：企业内部的供应链整合物资流顾客服务第四阶段：企业外部和内部的供应链物资流顾客服务,购买,物资控制,生产,销售,顾客,购买,物资控制,生产,销售,购买,物资控制,购买,物资控制,顾客,生产,销售,购买,物资控制,物资管理,销售,制造管理,物资管理,制造管理,销售,供应商,制造商内部供应链,顾客,图4.2供应链形成机理,供应链管理的第一阶段是从供应商到顾客的每一个功能都是独立的，分开的。在这个阶段企业追求利润的目标就是在制造过程中节约生产成本，而没有考虑到产品的堆积费用和其他相关的费用。第二阶段是整合从供应商到顾客相临部分的功能，如将资源采购和物资控制整合为物资管理。第三阶段是制造商内部的生产整合，它将制造商的物资管理、生产制造管理、产品销售整合在一起。第四阶段是供应链资源的真正整合，不仅涉及企业的内部生产管理，还涉及企业外部的采购和销售，这样就形成了现代企业的供应链。,2.可视化仿真技术集成化的物流规划设计仿真技术亦称物流规划设计的可视化技术，此项技术应用的范围非常广泛，大到物流园区的规划设计，小到企业生产物流的规划设计，都可以利用物流规划设计仿真技术对规划和设计方案进行比选和优化，它实现的基本功能包括以下几个方面。（1）可以用三维虚拟物流中心模型来模拟未来实际物流中心的情况。（2）使用虚拟中心仿真器可以对物流中心的建设进行较精确的投入产出分析。（3）在参观客户现场及参阅仓库图纸等的基础上，可以在计算机上构筑模拟仓库，并模拟各种库中作业。,（4）可以模拟生产型物流的现场作业，并提供物流作业效率的评价结果。（5）可以在计算机上虚拟物流运输和运输作业，模拟配车计划及相关配送业务。（6）可以灵活地变更物流作业顺序，进行物流作业过程重组分析，优化方案比较等。3.实时跟踪技术实时跟踪技术分为全程跟踪控制和以手持终端设备为主的在途跟踪技术。物流的全程跟踪和控制是ILS提供的最重要的增值服务之一，综合运用GPS、GIS、RFID、EDI和Internet技术，建立物流的全过程跟踪查询系统，为用户提供货物的全程实时跟踪查询服务，将业务沿着主营业务向供应链的上游和下游企业延伸，提供大量的增值服务。,在途跟踪手持终端设备，结合GPS系统，智能调度系统可以将GS返回的信息自动更新运输状态，实现运输任务的全程跟踪与监控。物流监控子系统是GPS/GIS与电子封签的联合应用，可以监控到配送车辆的实时路线、行驶情况、停车和打开封签的时间地点。手持终端的作用如下所述。（1）流程信息化，实时跟踪货物，改善数据滞后问题，提高客户满意度，形成快速高效的物流环节。（2）自动化采集，数据可靠性强，降低出错率的同时也减少了昂贵的纸张作业的消耗。（3）实现科学出入库，精准的库存管理，提高了企业竞争力。（4）无论是邮件管理还是运送操作等都节省了大量操作时间，提高了工作效率。（5）简单的载货计划、路线安排和调度避免代价高昂的误装。（6）准确监控驾驶人员和车辆情况并传递动态路线安排决定，有助于降低运输成本和一些非法行为。,4.智能仓储管理技术智能仓储管理技术即网络化分布式仓储管理及库存控制技术。当前，许多企业都将其管理、研发部门留在市区，而将其制造环境或迁移到郊区，或转移到外省甚至国外，形成以城市为技术和管理核心，以郊区或外地为制造基地的分布式经营、生产型运作模式。对制造企业而言，在网络化制造环境下，机件加工、产品装配和产品仓储需要对相关不同区域的仓储活动协调进行有序的管理，对其库存根据市场的变化、配送地的调整进行实时的、动态的控制，使其满足不同用户的需求，这就对其物流系统提出了很高的要求，需要网络化分布式仓储管理及库存控制技术来满足这种要求。对第三方物流企业，由于仓储位置的地域性跨度极大，因此更需要网络化分布式仓储管理及库存控制技术来降低管理成本，提高效率。网络化分布式仓储管理及库存控制技术是ILS一个不可或缺的部分。,分布式仓储管理及库存控制模块是ERP软件的一个组成部分，目前，比较大型的ERP系统，如SAP的R/3就包括该模块。5.物流运输系统的调度与优化技术物流配送中心配载量的不断增大和工作复杂程度的不断提高都要求对物流配送中心进行科学管理，因此配送车辆的集货、货物配装和送货过程的调度优化技术是ILS的重要组成部分。国内外学术界对物流运输系统的调度优化问题十分关注，研究的也比较早。由于物流配送车辆配载问题是一个复杂的问题，因此启发式算法是一个重要研究方向，如节约法、扫描法和基于选址问题的LBH法、一般分配算法、不完全树搜索算法、搜索算法等。近年的调度优化方面得到了广泛应用。如用GA解决大宗货物运输的低成本调度问题，用GA解决时间约束下的车辆调度问题，用混合GA解决模糊车辆调度问题，把GA应用于基于服务的车辆调度问题。最近，也有人将蚂蚁算法（AntsAlgorithm）应用于物流运输系统的调度优化问题。,6.物流基础数据管理平台和软件集成技术物流基础数据管理与集成关键在于处理海量数据，实现上下游共享信息，保证数据来源、可信度及安全性，提供数据存储与备份、不同应用系统接入。7.智能交通技术智能交通系统的核心是应用现代通信、信息、网络、控制、电子等技术，建立一个高效运输系统。它包括：先进的交通信息服务系统，先进的交通管理系统，先进的车辆控制系统，营运货车管理系统，电子收费系统，紧急救援系统等。这些技术的成功应用能够使人和物以更快、更安全的方式完成空间移动，显著地减少交通事故，缓解交通拥挤。8.智能运输技术在现代物流发展过程中，主要可在以下四个方面利用智能运输技术。移动信息技术。车辆定位技术。车辆识别技术。通信与网络技术。,9.“云”电子商务技术云电子商务（Cloud-commerce）是指基于云计算商业模式的电子商务平台服务。在云平台上，所有的电子商务供应商、代理商、策划服务商、制作商、行业协会、管理机构、行业媒体、法律机构等都集中云整合成资源池，各个资源相互展示和互动，按需交流，达成意向，从而降低成本，提高效率。4.1.3智能物流系统的主要支撑技术1.自动识别技术条码识别技术射频识别技术生物识别技术2.数据仓库和数据挖掘技术数据仓库出现在20世纪80年代中期，它是一个面向主题的、集成的、,非易失的、时变的数据集合，数据仓库的目标是把来源不同的、构相异的数据经加工后在数据仓库中存储、提取和维护，它支持全面的、大量的复杂数据的分析处理和高层次的决策支持。数据挖掘量从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的及随机的实际应用数据中，挖掘出隐含的、未知的、对决策有潜在价值的知识和规则的过程。3.人工智能技术人工智能就是探索研究用各种机器模拟人类智能的途径，使人类的智能得以物化与延伸的一门学科。神经网络。进化计算。粒度计算。,智能物流控制系统是一种基于RFID电子标签的物流控制管理系统，系统采用RFID电子标签、GPRS、GPS及IC卡对重要货物进行全程监控。4.2.1RFID技术在物流系统中的应用1.智能物流控制系统简介智能物流控制系统以电子标签记录货物信息，IC卡装载人员身份信息，系统通过GPRS与互联网相连，数据库能实时刷新数据，监控整个物流的过程，与传统物流控制系统相比，大大提高了系统的效率和安全性。2.无线射频识别技术工作原理,4.2智能物流控制系统,3.物流控制系统的构成环节描述对相应的商品信息，包括生产部门完成、生产各工序以及责任人、使用期限、使用目标项目编号、案例级别等，RFID标签全面的信息录入成为过程追踪的有力支持。在数据库中将商品的相关信息录入到相应的RFID标签项中。将商品与相对应的信息编辑整理，得到商品的原始信息和数据库，需要注意的是，这是物流系统中的第一步，也是RFID开始介入的第一个环节，需要绝对保证这个环节中的信息和RFID的准确性。完成信息录入后，使用阅读器进行信息确认，检查RFID标签相对应的信息是否和商品信息一致；同时进行数据录入，显示每一件商品的RFID标签信息录入的完成时间和经手人。为保证RFID标签的唯一性，可将相同产品的信息进行排序编码，方便相同物品的清查。,4.RFID应用的实现商品入库环节。商品库存管理环节。商品出库环节。4.2.2智能物流控制系统的主要技术,4.3物流跟踪系统,通过RFID识别技术和Wi-Fi/GPS的定位、导航技术、建立物流供应链仓储和运输单元的物流跟踪信息系统（LTIS,LogisticsTrackingInformationSystem）,并以此为基础，结合其他成熟的通信手段，通过耦合和组网的方式，提出一种基于组网的物流跟踪和通信信息系统（LTCIS,LogisticsTrackingAndCommunicationInformationSystem）.4.3.1系统概述LTIS用于跟踪和记录产品计划、车间生产、仓储管理、装卸、远程运输等物流单元中物料（原材料和产品）、仓储及运输工具的流通信息。1.LTIS的体系结构LTIS硬件由标签、固定的阅读器、便携式阅读器、分布在不同地方的工作站、固定的一系列应用服务器、RFID中间件服务器、Web服务器和数据库服务器、Wi-FiLA、GPS终端组成。,为了平衡工作量，使网络更新和维护更方便，并符合现有物流企业的内部网和数据库标准，LTIS软件采用分布式三级客户端|服务器架构系统。另外将浏览器|服务器结构作为一项额外的解决方案。LTIS软件包括6个功能单元，即原材料和半成品加工子系统；物料跟踪子系统；系统管理子系统；物料单位与物流单元WI-FI定位子系统；物流运输单元GPS定位导航系统。2.基于WI-FI/GPS/RFID方案的LTIS由于物流作业空间十分广阔，或者像物流运输单元那样，远离基地，工作环境封闭，这给大多数传统的RFID方案造成了应用上的障碍。开发一套可以实时提供货物和设备位置的RFID阅读器基础设施过于昂贵，且要求在作业区域安装天线。WI-FI/GPS/RFID方案能够满足在广阔的区域内定位物料单位和物流单元的位置，即使在WI-FI接入点分布稀少的边远地区也能满足定位要求。,4.3.2LTIS的应用在LTIS中，应用程序直接与硬件设备连接进行通信。WI-FI/GPS/RFID系统包括设备、应用程序和RFID中间件。为了确保系统的稳定性，设计另外的应用程序连接RFID读写器与客户端应用程序，作为如果RFID中间件服务器失败的备用解决方案，但需要调用本地动态链接库。1.应用程序与RFID阅读器之间的通信由于工作频率不同，有四种类型的RFID设备，根据物流作业的要求需要灵活选用。物流作业中常用的是固定式RFID阅读器和便携式RFID阅读器。使用两种方法与阅读器通信，一种是客户端计算机上带有6500阅读器的应用软件通过连接本地动态链接库来通信。另一种是安装一个用于连接阅读器和客户端应用程序的RFID中间件。RFID中间件基于三个部分，即阅读界面组件、事件管理组件、应用程序管理的组成部分。,2.WI-FI/GPS/RFID的实施RFID智能设备包括三个部分，即RFID数据信息采集单元、数据承载单元、信息传递单元。通过这三个单元，将RFID智能设备整合在智能终端上。其中可以选择的平台包括WindowsMobile,WindowsCE,AndroidOS,LinuxOS。智能设备将按照系统管理中心提供的数据指令，完成数据的采集和实时更新。数据承载单元包括目前国内市场使用的主流通信单元，包括GSM、WCDMA、CDMA、TD技术，以及WI-FI技术。这些技术可以为智能终端设备提供实时的数据交换环境，可以做到需要的时候调用相应的数据通信单元。RFID单元负责标识硬件设备的相关信息。智能终端负责维护所在位置的RFID信息的收集和处理。由于有操作系统介入，数据终端负责所有任务的协调和上报。,3.智能设备能够完成的基本功能查询服务。追踪功能。定时上报的功能。拓展功能。4.4物流安全系统4.4.1物流运输安全监控系统在物流运输安全监控方面，由于目前我国的信息安全水平还很低，使得信息安全问题变得日益突出。我国的大部分物流企业或相关机构的物流管理部门还没有寻立完善的物流信息监控系统，缺乏软硬件设施的配套及高水平的信息系统管理人才。事实上，缺乏准确及时的信息传递和反馈，会使整个物流体系遭受巨大的影响。1.运输货物安全监控应用的RF在运输途中，RFID的应用与车辆的GPS车载台进行实时无线通信，锁住箱门的电子签封锁可以将电子签封锁状态信息和,感知的信息（如遭遇恶意破坏），实时报警，并通过GPS车载台上传到GPS监控系统。车辆装载货物后，驶离起运地时，对集装箱箱门上锁锁闭。2.车辆行驶轨迹跟踪（电子地图）3.系统设计GPS监控系统全程自动记录车辆行驶轨迹数据和电子签封锁状态数据。运输途中，电子签封锁与车辆的GPS车载台进行实时无线通信。GPS监控系统根据事先设定的运输计划，自动控制电子签封锁。监控中心的人员利用在GPS监控系统的客户端软件可以实时监控或查询每一辆车的行驶轨迹及装卸货物的情况。4.电子签封锁（1）电子签封锁是专为物流运输途中安全监控开发的高科技新型锁具，结合GPS车载终端可实现运输过程透明化，实时、全面地提升运输安全。,（2）GPS车载台与GPS监控系统。GPS车载台是指安装在车辆内，实时获取卫星定位信息，向GPS监控系统上传定位等信息，并接收GPS监控系统的控制指令的设备。GPS监控系统是负责与GPS车载台的信息交互，完成各种信息的分类、记录和转发，同时对车辆的监控与智能调度，提高对车辆的管理水平。4.4.2物联网在物流安全领域的应用1.物流生产和运输领域制造商：电子标签产品的动态跟踪运送和信息的获取运输商：电子产品代码EPC自动获取数据，货物分类自动通关和运输路线的追踪,2.物流仓储领域电子标签：产品拣选、分类堆码和管理；货物进出自动扫描记录3.销售管理领域物