第四章 智能物流系統(tǒng).ppt

1、第四章智能物流系統(tǒng)李蔚田編著,目錄,4.1 智能物流系統(tǒng)綜述,系統(tǒng)主要指由一組功能相互關聯(lián)的要素、變量、組成部分或目標組成的統(tǒng)一的整體物流系統(tǒng)體。作為系統(tǒng)管理的一般原則是，不僅關注單個變量，而且關注多個變量作為一個整體是如何相互作用的。 4.1.1 智能物流系統(tǒng)的一般概念 智能物流系統(tǒng)是在智能交通系統(tǒng)（ITS，Intelligent Transportation System）等相關信息技術的基礎上，以電子商務（EC，Electronic Commerce）方式運作的現(xiàn)代物流服務體系。它是通過ITS和相關信息技術解決物流作業(yè)的實時信息采集，并在一個集成的環(huán)境下對采集的信息進行分析和處理。通過在

2、各個物流環(huán)節(jié)中的信息傳輸，為物流服務供應商和客戶提供詳盡的信息和咨詢服務的系統(tǒng)。,1.智能物流系統(tǒng)的概念 經(jīng)濟的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)物流向現(xiàn)代物流迅速轉型已成必然趨勢，在系統(tǒng)工程思想的指導下，以信息技術為核心，強化整合物流全過程優(yōu)化是現(xiàn)代物流的本質特征。隨著物流管理的自動化、智能化和供應鏈企業(yè)之間物流協(xié)作的緊密性進一步提高，物流管理進入到智能物流管理的階段。 智能物流系統(tǒng)（ILS，Intelligent Logistics System）能夠使物流企業(yè)實時地掌握運輸計劃和倉儲計劃的執(zhí)行情況、貨物在倉庫和在途情況，準確地預估貨物的銷售和庫存情況，從而阻止新一輪的生產(chǎn)資料采購和生產(chǎn)過程。同時它能夠使第三

3、方物流企業(yè)在最短時間內獲得客戶的采購或供應信息，并及時作出相應，實現(xiàn)整個物流系統(tǒng)的高效運轉，如圖4.1所示。,2.智能物流系統(tǒng)的組成 智能物流系統(tǒng)由以下幾部分所組成。 （1）為客戶提供服務的智能服務系統(tǒng)：客戶結構分析模塊、訂單處理模塊、市場前景預測模塊。 （2）對物流設備進行監(jiān)控和管理的智能系統(tǒng)：實時監(jiān)控模塊、雙向通信模塊、車輛動態(tài)調度模式、貨物web實時查詢模塊。 （3）對物流信息資源進行處理的智能系統(tǒng)：倉儲管理模塊、庫存動態(tài)分析模塊、其他信息資源管理。 （4）對物流配送進行智能優(yōu)化調度的系統(tǒng)：配送物品分析模塊、配送路徑規(guī)劃、MAPX（可編程控件）、BAS（服務設備）啟發(fā)式算法。,3.智能物

4、流系統(tǒng)的目標 對于第三方物流企業(yè)，其業(yè)務的核心為客戶提供生產(chǎn)（流通）供應鏈管理服務。隨著物流服務社會化程度的提高，優(yōu)化的市場物流管理模式是建立區(qū)域的物流交易中心，借助先進的信息技術，通過合理的技術平臺，變信息封閉型為開放型，變信息單方向、單通道傳送為雙方向、多通道的傳送，使貨運市場的信息資源在共享的基礎上得到優(yōu)化利用。在智能交通系統(tǒng)的輔助下，使貨物運輸?shù)娜^程始終處于動態(tài)控制中，達到社會物流優(yōu)化目標。 智能物流系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下兩個目標。,（1）對物流企業(yè)本身進行業(yè)務流程重組（BRP，Business Process Re-Engineering），使傳統(tǒng)物流企業(yè)的管理和業(yè)務流程得到根本性的改造

5、，從而使其能夠在信息化社會中得以生存。 （2）在EC的運營環(huán)境下，為客戶提供從前所不能提供的增值型物流服務，這些增值性的物流服務將增強物流服務的便利性，加快反應速度和降低服務成本，延伸企業(yè)在供應鏈中上下游的業(yè)務。 4.1.2 智能物流系統(tǒng)的關鍵技術 智能物流系統(tǒng)包括現(xiàn)代供應鏈管理技術、集成化的物流仿真技術（物流規(guī)劃設計的可視化技術）、物流實時跟蹤技術、網(wǎng)絡化分布式倉儲管理及庫存控制技術、物流運輸系統(tǒng)的調度與優(yōu)化技術、物流基礎數(shù)據(jù)管理平臺和軟件集成技術、智能交通技術以及“云”電子商務技術等。,1.現(xiàn)代供應鏈管理技術 現(xiàn)代供應鏈管理不僅是把供應商、制造商和顧客簡單地連接起來，而是通過信息技術和現(xiàn)代

6、管理技術，將市場上的變化，在企業(yè)戰(zhàn)略目標下根據(jù)客戶的需求進行快速的自我調整，從圖4.2所示的供應商、制造商和顧客之間的關系來分析現(xiàn)代企業(yè)供應鏈的形成機理。,第一階段：供應鏈的基本環(huán)節(jié) 物資流 顧客服務 第二階段：功能整合 物資流 顧客服務 第三階段：企業(yè)內部的供應鏈整合 物資流 顧客服務 第四階段：企業(yè)外部和內部的供應鏈 物資流 顧客服務,購買,物資控制,生產(chǎn),銷售,顧客,購買,物資控制,生產(chǎn),銷售,購買,物資控制,購買,物資控制,顧客,生產(chǎn),銷售,購買,物資控制,物資管理,銷售,制造管理,物資管理,制造管理,銷售,供應商,制造商內部供應鏈,顧客,圖4.2 供應鏈形成機理,供應鏈管理的第一階段

7、是從供應商到顧客的每一個功能都是獨立的，分開的。在這個階段企業(yè)追求利潤的目標就是在制造過程中節(jié)約生產(chǎn)成本，而沒有考慮到產(chǎn)品的堆積費用和其他相關的費用。第二階段是整合從供應商到顧客相臨部分的功能，如將資源采購和物資控制整合為物資管理。第三階段是制造商內部的生產(chǎn)整合，它將制造商的物資管理、生產(chǎn)制造管理、產(chǎn)品銷售整合在一起。第四階段是供應鏈資源的真正整合，不僅涉及企業(yè)的內部生產(chǎn)管理，還涉及企業(yè)外部的采購和銷售，這樣就形成了現(xiàn)代企業(yè)的供應鏈。,2.可視化仿真技術 集成化的物流規(guī)劃設計仿真技術亦稱物流規(guī)劃設計的可視化技術，此項技術應用的范圍非常廣泛，大到物流園區(qū)的規(guī)劃設計，小到企業(yè)生產(chǎn)物流的規(guī)劃設計，都

8、可以利用物流規(guī)劃設計仿真技術對規(guī)劃和設計方案進行比選和優(yōu)化，它實現(xiàn)的基本功能包括以下幾個方面。 （1）可以用三維虛擬物流中心模型來模擬未來實際物流中心的情況。 （2）使用虛擬中心仿真器可以對物流中心的建設進行較精確的投入產(chǎn)出分析。 （3）在參觀客戶現(xiàn)場及參閱倉庫圖紙等的基礎上，可以在計算機上構筑模擬倉庫，并模擬各種庫中作業(yè)。,（4）可以模擬生產(chǎn)型物流的現(xiàn)場作業(yè)，并提供物流作業(yè)效率的評價結果。 （5）可以在計算機上虛擬物流運輸和運輸作業(yè)，模擬配車計劃及相關配送業(yè)務。 （6）可以靈活地變更物流作業(yè)順序，進行物流作業(yè)過程重組分析，優(yōu)化方案比較等。 3.實時跟蹤技術 實時跟蹤技術分為全程跟蹤控制和以手

9、持終端設備為主的在途跟蹤技術。 物流的全程跟蹤和控制是ILS提供的最重要的增值服務之一，綜合運用GPS、GIS、RFID、EDI和Internet技術，建立物流的全過程跟蹤查詢系統(tǒng)，為用戶提供貨物的全程實時跟蹤查詢服務，將業(yè)務沿著主營業(yè)務向供應鏈的上游和下游企業(yè)延伸，提供大量的增值服務。,在途跟蹤手持終端設備，結合GPS系統(tǒng)，智能調度系統(tǒng)可以將GS返回的信息自動更新運輸狀態(tài)，實現(xiàn)運輸任務的全程跟蹤與監(jiān)控。物流監(jiān)控子系統(tǒng)是GPS/GIS與電子封簽的聯(lián)合應用，可以監(jiān)控到配送車輛的實時路線、行駛情況、停車和打開封簽的時間地點。手持終端的作用如下所述。 （1）流程信息化，實時跟蹤貨物，改善數(shù)據(jù)滯后問題

10、，提高客戶滿意度，形成快速高效的物流環(huán)節(jié)。 （2）自動化采集，數(shù)據(jù)可靠性強，降低出錯率的同時也減少了昂貴的紙張作業(yè)的消耗。 （3）實現(xiàn)科學出入庫，精準的庫存管理，提高了企業(yè)競爭力。 （4）無論是郵件管理還是運送操作等都節(jié)省了大量操作時間，提高了工作效率。 （5）簡單的載貨計劃、路線安排和調度避免代價高昂的誤裝。 （6）準確監(jiān)控駕駛人員和車輛情況并傳遞動態(tài)路線安排決定，有助于降低運輸成本和一些非法行為。,4.智能倉儲管理技術 智能倉儲管理技術即網(wǎng)絡化分布式倉儲管理及庫存控制技術。當前，許多企業(yè)都將其管理、研發(fā)部門留在市區(qū)，而將其制造環(huán)境或遷移到郊區(qū)，或轉移到外省甚至國外，形成以城市為技術和管理核

11、心，以郊區(qū)或外地為制造基地的分布式經(jīng)營、生產(chǎn)型運作模式。對制造企業(yè)而言，在網(wǎng)絡化制造環(huán)境下，機件加工、產(chǎn)品裝配和產(chǎn)品倉儲需要對相關不同區(qū)域的倉儲活動協(xié)調進行有序的管理，對其庫存根據(jù)市場的變化、配送地的調整進行實時的、動態(tài)的控制，使其滿足不同用戶的需求，這就對其物流系統(tǒng)提出了很高的要求，需要網(wǎng)絡化分布式倉儲管理及庫存控制技術來滿足這種要求。對第三方物流企業(yè)，由于倉儲位置的地域性 跨度極大，因此更需要網(wǎng)絡化分布式倉儲管理及庫存控制技術來降低管理成本，提高效率。網(wǎng)絡化分布式倉儲管理及庫存控制技術是ILS一個不可或缺的部分。,分布式倉儲管理及庫存控制模塊是ERP軟件的一個組成部分，目前，比較大型的ER

12、P系統(tǒng)，如SAP的R/3就包括該模塊。 5.物流運輸系統(tǒng)的調度與優(yōu)化技術 物流配送中心配載量的不斷增大和工作復雜程度的不斷提高都要求對物流配送中心進行科學管理，因此配送車輛的集貨、貨物配裝和送貨過程的調度優(yōu)化技術是ILS的重要組成部分。 國內外學術界對物流運輸系統(tǒng)的調度優(yōu)化問題十分關注，研究的也比較早。由于物流配送車輛配載問題是一個復雜的問題，因此啟發(fā)式算法是一個重要研究方向，如節(jié)約法、掃描法和基于選址問題的LBH法、一般分配算法、不完全樹搜索算法、搜索算法等。近年的調度優(yōu)化方面得到了廣泛應用。如用GA解決大宗貨物運輸?shù)牡统杀菊{度問題，用GA解決時間約束下的車輛調度問題，用混合GA解決模糊車輛

13、調度問題，把GA應用于基于服務的車輛調度問題。最近，也有人將螞蟻算法（Ants Algorithm）應用于物流運輸系統(tǒng)的調度優(yōu)化問題。,6.物流基礎數(shù)據(jù)管理平臺和軟件集成技術 物流基礎數(shù)據(jù)管理與集成關鍵在于處理海量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)上下游共享信息，保證數(shù)據(jù)來源、可信度及安全性，提供數(shù)據(jù)存儲與備份、不同應用系統(tǒng)接入。 7.智能交通技術 智能交通系統(tǒng)的核心是應用現(xiàn)代通信、信息、網(wǎng)絡、控制、電子等技術，建立一個高效運輸系統(tǒng)。它包括：先進的交通信息服務系統(tǒng)，先進的交通管理系統(tǒng)，先進的車輛控制系統(tǒng)，營運貨車管理系統(tǒng)，電子收費系統(tǒng)，緊急救援系統(tǒng)等。這些技術的成功應用能夠使人和物以更快、更安全的方式完成空間移動，顯

14、著地減少交通事故，緩解交通擁擠。 8.智能運輸技術 在現(xiàn)代物流發(fā)展過程中，主要可在以下四個方面利用智能運輸技術。 移動信息技術。 車輛定位技術。 車輛識別技術。 通信與網(wǎng)絡技術。,9.“云”電子商務技術 云電子商務（Cloud-commerce）是指基于云計算商業(yè)模式的電子商務平臺服務。在云平臺上，所有的電子商務供應商、代理商、策劃服務商、制作商、行業(yè)協(xié)會、管理機構、行業(yè)媒體、法律機構等都集中云整合成資源池，各個資源相互展示和互動，按需交流，達成意向，從而降低成本，提高效率。 4.1.3 智能物流系統(tǒng)的主要支撐技術 1.自動識別技術 條碼識別技術 射頻識別技術 生物識別技術 2.數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)

15、挖掘技術 數(shù)據(jù)倉庫出現(xiàn)在20世紀80年代中期，它是一個面向主題的、集成的、,非易失的、時變的數(shù)據(jù)集合，數(shù)據(jù)倉庫的目標是把來源不同的、構相異的數(shù)據(jù)經(jīng)加工后在數(shù)據(jù)倉庫中存儲、提取和維護，它支持全面的、大量的復雜數(shù)據(jù)的分析處理和高層次的決策支持。 數(shù)據(jù)挖掘量從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的及隨機的實際應用數(shù)據(jù)中，挖掘出隱含的、未知的、對決策有潛在價值的知識和規(guī)則的過程。 3.人工智能技術 人工智能就是探索研究用各種機器模擬人類智能的途徑，使人類的智能得以物化與延伸的一門學科。 神經(jīng)網(wǎng)絡。 進化計算。 粒度計算。,智能物流控制系統(tǒng)是一種基于RFID電子標簽的物流控制管理系統(tǒng)，系統(tǒng)采用RFID電子標

16、簽、GPRS、GPS及IC卡對重要貨物進行全程監(jiān)控。 4.2.1 RFID技術在物流系統(tǒng)中的應用 1.智能物流控制系統(tǒng)簡介 智能物流控制系統(tǒng)以電子標簽記錄貨物信息，IC卡裝載人員身份信息，系統(tǒng)通過GPRS與互聯(lián)網(wǎng)相連，數(shù)據(jù)庫能實時刷新數(shù)據(jù)，監(jiān)控整個物流的過程，與傳統(tǒng)物流控制系統(tǒng)相比，大大提高了系統(tǒng)的效率和安全性。 2.無線射頻識別技術工作原理,4.2智能物流控制系統(tǒng),3.物流控制系統(tǒng)的構成環(huán)節(jié) 描述對相應的商品信息，包括生產(chǎn)部門完成、生產(chǎn)各工序以及責任人、使用期限、使用目標項目編號、案例級別等，RFID標簽全面的信息錄入成為過程追蹤的有力支持。 在數(shù)據(jù)庫中將商品的相關信息錄入到相應的RFID標

17、簽項中。 將商品與相對應的信息編輯整理，得到商品的原始信息和數(shù)據(jù)庫，需要注意的是，這是物流系統(tǒng)中的第一步，也是RFID開始介入的第一個環(huán)節(jié)，需要絕對保證這個環(huán)節(jié)中的信息和RFID的準確性。 完成信息錄入后，使用閱讀器進行信息確認，檢查RFID標簽相對應的信息是否和商品信息一致；同時進行數(shù)據(jù)錄入，顯示每一件商品的RFID標簽信息錄入的完成時間和經(jīng)手人。為保證RFID標簽的唯一性，可將相同產(chǎn)品的信息進行排序編碼，方便相同物品的清查。,4.RFID應用的實現(xiàn) 商品入庫環(huán)節(jié)。 商品庫存管理環(huán)節(jié)。 商品出庫環(huán)節(jié)。 4.2.2 智能物流控制系統(tǒng)的主要技術,4.3 物流跟蹤系統(tǒng),通過RFID識別技術和Wi-

18、Fi/GPS的定位、導航技術、建立物流供應鏈倉儲和運輸單元的物流跟蹤信息系統(tǒng)（LTIS,Logistics Tracking Information System）,并以此為基礎，結合其他成熟的通信手段，通過耦合和組網(wǎng)的方式，提出一種基于組網(wǎng)的物流跟蹤和通信信息系統(tǒng)（LTCIS,Logistics Tracking And Communication Information System）. 4.3.1 系統(tǒng)概述 LTIS用于跟蹤和記錄產(chǎn)品計劃、車間生產(chǎn)、倉儲管理、裝卸、遠程運輸?shù)任锪鲉卧形锪希ㄔ牧虾彤a(chǎn)品）、倉儲及運輸工具的流通信息。 1.LTIS的體系結構 LTIS硬件由標簽、固定的閱讀

19、器、便攜式閱讀器、分布在不同地方的工作站、固定的一系列應用服務器、RFID中間件服務器、Web服務器和數(shù)據(jù)庫服務器、Wi-FiLA、GPS終端組成。,為了平衡工作量，使網(wǎng)絡更新和維護更方便，并符合現(xiàn)有物流企業(yè)的內部網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫標準，LTIS軟件采用分布式三級客戶端|服務器架構系統(tǒng)。另外將瀏覽器|服務器結構作為一項額外的解決方案。 LTIS軟件包括6個功能單元，即原材料和半成品加工子系統(tǒng)；物料跟蹤子系統(tǒng)；系統(tǒng)管理子系統(tǒng)；物料單位與物流單元WI-FI定位子系統(tǒng)；物流運輸單元GPS定位導航系統(tǒng)。 2.基于WI-FI/GPS/RFID方案的LTIS 由于物流作業(yè)空間十分廣闊，或者像物流運輸單元那樣，遠離

20、基地，工作環(huán)境封閉，這給大多數(shù)傳統(tǒng)的RFID方案造成了應用上的障礙。開發(fā)一套可以實時提供貨物和設備位置的RFID閱讀器基礎設施過于昂貴，且要求在作業(yè)區(qū)域安裝天線。WI-FI/GPS/RFID方案能夠滿足在廣闊的區(qū)域內定位物料單位和物流單元的位置，即使在WI-FI接入點分布稀少的邊遠地區(qū)也能滿足定位要求。,4.3.2 LTIS的應用 在LTIS中，應用程序直接與硬件設備連接進行通信。WI-FI/GPS/RFID系統(tǒng)包括設備、應用程序和RFID中間件。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設計另外的應用程序連接RFID讀寫器與客戶端應用程序，作為如果RFID中間件服務器失敗的備用解決方案，但需要調用本地動態(tài)鏈接庫

21、。 1.應用程序與RFID閱讀器之間的通信 由于工作頻率不同，有四種類型的RFID設備，根據(jù)物流作業(yè)的要求需要靈活選用。物流作業(yè)中常用的是固定式RFID閱讀器和便攜式RFID閱讀器。 使用兩種方法與閱讀器通信，一種是客戶端計算機上帶有6500閱讀器的應用軟件通過連接本地動態(tài)鏈接庫來通信。另一種是安裝一個用于連接閱讀器和客戶端應用程序的RFID中間件。RFID中間件基于三個部分，即閱讀界面組件、事件管理組件、應用程序管理的組成部分。,2.WI-FI/GPS/RFID的實施 RFID智能設備包括三個部分，即RFID數(shù)據(jù)信息采集單元、數(shù)據(jù)承載單元、信息傳遞單元。通過這三個單元，將RFID智能設備整合

22、在智能終端上。其中可以選擇的平臺包括Windows Mobile,Windows CE,Android OS,Linux OS。智能設備將按照系統(tǒng)管理中心提供的數(shù)據(jù)指令，完成數(shù)據(jù)的采集和實時更新。 數(shù)據(jù)承載單元包括目前國內市場使用的主流通信單元，包括GSM、WCDMA、CDMA、TD技術，以及WI-FI技術。這些技術可以為智能終端設備提供實時的數(shù)據(jù)交換環(huán)境，可以做到需要的時候調用相應的數(shù)據(jù)通信單元。 RFID單元負責標識硬件設備的相關信息。智能終端負責維護所在位置的RFID信息的收集和處理。由于有操作系統(tǒng)介入，數(shù)據(jù)終端負責所有任務的協(xié)調和上報。,3.智能設備能夠完成的基本功能 查詢服務。 追蹤

23、功能。 定時上報的功能。 拓展功能。 4.4 物流安全系統(tǒng) 4.4.1 物流運輸安全監(jiān)控系統(tǒng) 在物流運輸安全監(jiān)控方面，由于目前我國的信息安全水平還很低，使得信息安全問題變得日益突出。我國的大部分物流企業(yè)或相關機構的物流管理部門還沒有尋立完善的物流信息監(jiān)控系統(tǒng)，缺乏軟硬件設施的配套及高水平的信息系統(tǒng)管理人才。事實上，缺乏準確及時的信息傳遞和反饋，會使整個物流體系遭受巨大的影響。 1.運輸貨物安全監(jiān)控 應用的RF在運輸途中，RFID的應用與車輛的GPS車載臺進行實時無線通信，鎖住箱門的電子簽封鎖可以將電子簽封鎖狀態(tài)信息和,感知的信息（如遭遇惡意破壞），實時報警，并通過GPS車載臺上傳到GPS監(jiān)控系

24、統(tǒng)。車輛裝載貨物后，駛離起運地時，對集裝箱箱門上鎖鎖閉。 2.車輛行駛軌跡跟蹤（電子地圖） 3.系統(tǒng)設計 GPS監(jiān)控系統(tǒng)全程自動記錄車輛行駛軌跡數(shù)據(jù)和電子簽封鎖狀態(tài)數(shù)據(jù)。 運輸途中，電子簽封鎖與車輛的GPS車載臺進行實時無線通信。 GPS監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)事先設定的運輸計劃，自動控制電子簽封鎖。 監(jiān)控中心的人員利用在GPS監(jiān)控系統(tǒng)的客戶端軟件可以實時監(jiān)控或查詢每一輛車的行駛軌跡及裝卸貨物的情況。 4.電子簽封鎖 （1）電子簽封鎖是專為物流運輸途中安全監(jiān)控開發(fā)的高科技新型鎖具，結合GPS車載終端可實現(xiàn)運輸過程透明化，實時、全面地提升運輸安全。,（2）GPS車載臺與GPS監(jiān)控系統(tǒng)。 GPS車載臺是指安裝在車輛內，實時獲取衛(wèi)星定位信息，向GPS監(jiān)控系統(tǒng)上傳定位等信息，并接收GPS監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令的設備。 GPS監(jiān)控系統(tǒng)是負責與GPS車載臺的信息交互，完成各種信息的分類、記錄和轉發(fā)，同時對車輛的監(jiān)控與智能調度，提高對車輛的管理水平。 4.4.2 物聯(lián)網(wǎng)在物流安全領域的應用 1.物流生產(chǎn)和運輸領域 制造商：電子標簽 產(chǎn)品的動態(tài)跟蹤運送和信息的獲取 運輸商：電子產(chǎn)品代碼EPC 自動獲取數(shù)據(jù)，貨物分類 自動通關和運輸路線的追蹤,2.物流倉儲領域 電子標簽：產(chǎn)品揀選、分類堆碼和管理；貨物進出自動掃描記錄 3.銷售管理領域