汽車(chē)生產(chǎn)物流智能平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)踐研究

摘 要：汽車(chē)消費(fèi)者需求日趨個(gè)性化、多樣化，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的復(fù)雜性，包括眾多零部件的集成和生產(chǎn)流程的復(fù)雜性，給汽車(chē)生產(chǎn)物流帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。文章從汽車(chē)企業(yè)視角出發(fā)，研究基于工業(yè)4.0的生產(chǎn)物流智能平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了一套倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)、兩個(gè)物流執(zhí)行系統(tǒng)以及三項(xiàng)重要增值服務(wù)，全面覆蓋了汽車(chē)生產(chǎn)物流的各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景。通過(guò)整合先進(jìn)的信息技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)和人工智能技術(shù)，平臺(tái)可促進(jìn)汽車(chē)生產(chǎn)物流在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)流程和管理制度等方面進(jìn)行全方位的智能化升級(jí)，并通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)其效果顯著。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)生產(chǎn)物流；工業(yè)4.0；人工智能；機(jī)器人

中圖分類(lèi)號(hào)：F253；TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2025.02.011

Abstract： The demand of automotive consumers is increasingly personalized and diversified. The complexity of the automotive industry， including the integration of numerous components and the complexity of the production process， brings many challenges to automotive production logistics. From the perspective of automotive enterprises， the research is on the production logistics intelligent platform based on Industry 4.0， achieving one set of warehousing logistics system， two logistics execution systems， and three important value-added services， fully covering various business scenarios of automotive production logistics. Through the integration of advanced information technology， robotics ， and artificial intelligence technology， the platform can promote comprehensive intelligent upgrading of automotive production logistics in terms of data standards， business processes， and management systems， and the effect has been confirmed through practice.

Key words： automotive production logistics; Industry 4.0; artificial intelligence; robot

0 " "引 " "言

中國(guó)制造業(yè)的物流在經(jīng)歷了機(jī)械化和自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，正逐步進(jìn)入智能化階段。這一轉(zhuǎn)變得益于近年來(lái)人工智能[1]、物聯(lián)網(wǎng)[2]和大數(shù)據(jù)[3-4]等技術(shù)的迅猛發(fā)展，為制造業(yè)物流帶來(lái)了前所未有的變革，增強(qiáng)了國(guó)內(nèi)制造業(yè)在全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。然而，由于制造業(yè)物流的離散性，以及核心智能技術(shù)受限于各個(gè)廠(chǎng)商，導(dǎo)致很多制造企業(yè)在引入智能物流時(shí)往往只針對(duì)特定場(chǎng)景的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用，缺乏統(tǒng)一的頂層設(shè)計(jì)和整體規(guī)劃。這種碎片化的技術(shù)應(yīng)用方式雖然能夠解決短期內(nèi)的業(yè)務(wù)問(wèn)題，但卻難以形成完整的智能物流體系，限制了企業(yè)物流效率和服務(wù)水平的進(jìn)一步提升。

在現(xiàn)代汽車(chē)制造業(yè)中，JIT、JIS、SPS等先進(jìn)生產(chǎn)物流模式的廣泛運(yùn)用已顯著提升了汽車(chē)生產(chǎn)的效率和物料管理的精準(zhǔn)度[5-7]。但隨著消費(fèi)者個(gè)性化需求的日益增長(zhǎng)以及物料種類(lèi)的不斷豐富，汽車(chē)生產(chǎn)物流正遭遇前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)物流模式主要依賴(lài)于人工叉車(chē)和牽引車(chē)等機(jī)械化設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，通過(guò)人工執(zhí)行物流任務(wù)并形成閉環(huán)反饋。盡管這些機(jī)械化設(shè)備在提升物料搬運(yùn)效率方面起到了重要作用，但仍然存在明顯的不足之處。具體來(lái)說(shuō)，隨著車(chē)型和物料種類(lèi)的日益增多，傳統(tǒng)物流模式對(duì)人力資源的需求呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢(shì)。這不僅推高了人工成本，而且在人力資源短缺的情況下，可能會(huì)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度造成不利影響[8]。同時(shí)，由于勞動(dòng)強(qiáng)度較大，人工物流作業(yè)容易受到人為因素的影響，如疲勞、技能差異等，這些因素都可能對(duì)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量造成負(fù)面影響。此外，還存在因員工疏忽或信息傳遞不暢導(dǎo)致作業(yè)錯(cuò)誤或延遲等問(wèn)題。

工業(yè)4.0的概念自提出以來(lái)，已經(jīng)深刻地改變了制造業(yè)的面貌[9]。作為制造業(yè)的重要支柱，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在工業(yè)4.0的浪潮中迎來(lái)了轉(zhuǎn)型升級(jí)的契機(jī)。生產(chǎn)物流是連接供應(yīng)商、制造商和消費(fèi)者的關(guān)鍵紐帶，其智能化水平直接影響到整個(gè)供應(yīng)鏈的效率和競(jìng)爭(zhēng)力。因此，從汽車(chē)企業(yè)視角去研究基于工業(yè)4.0的汽車(chē)生產(chǎn)物流智能平臺(tái)，對(duì)于推動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。（見(jiàn)圖1）

1 " "基于工業(yè)4.0的汽車(chē)生產(chǎn)物流智能平臺(tái)研發(fā)

基于工業(yè)4.0的汽車(chē)生產(chǎn)物流智能平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)IPLS平臺(tái)），通過(guò)整合先進(jìn)的信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)物流全過(guò)程的智能化管理。其核心目標(biāo)是促進(jìn)生產(chǎn)物流從數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)流程、管理制度等方面進(jìn)行全方位的智能化升級(jí)，從而提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)營(yíng)成本、增強(qiáng)供應(yīng)鏈的靈活性和響應(yīng)速度。

1.1 " "業(yè)務(wù)需求分析

在業(yè)務(wù)分析階段，首要任務(wù)是梳理和確定系統(tǒng)功能需求清單。這一過(guò)程涉及識(shí)別和分類(lèi)各個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的具體需求，并將這些需求與相應(yīng)的業(yè)務(wù)對(duì)象關(guān)聯(lián)起來(lái)。接下來(lái)，通過(guò)對(duì)比分析不同功能需求，剝離出差異性，并識(shí)別出功能需求的共性。定義IPLS平臺(tái)所需提供的能力時(shí)，應(yīng)聚焦于這些共性功能，確保平臺(tái)能夠支持這些核心功能的實(shí)現(xiàn)。能力的定義應(yīng)涵蓋數(shù)據(jù)處理、流程管理、資源協(xié)調(diào)、決策支持等關(guān)鍵領(lǐng)域，以確保平臺(tái)能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)物流的業(yè)務(wù)需求，同時(shí)具備一定的靈活性以適應(yīng)未來(lái)的擴(kuò)展和升級(jí)。（見(jiàn)圖2）

1.2 " "IPLS平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.2.1 " "平臺(tái)應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖3）

首先，通過(guò)詳細(xì)的業(yè)務(wù)分析，識(shí)別和分類(lèi)各個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的具體需求，明確業(yè)務(wù)期望達(dá)成的能力。其次，將能力需求與相應(yīng)的業(yè)務(wù)對(duì)象關(guān)聯(lián)起來(lái)。最后，從業(yè)務(wù)對(duì)象的聚合度、服務(wù)顆粒度、能否獨(dú)立運(yùn)營(yíng)和領(lǐng)域能力復(fù)用等各方面綜合權(quán)衡[10]，進(jìn)行平臺(tái)應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)。具體包括：一個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，適配倉(cāng)儲(chǔ)所有業(yè)務(wù)場(chǎng)景；兩個(gè)物流執(zhí)行系統(tǒng)，覆蓋物料拉動(dòng)、機(jī)器人任務(wù)控制等業(yè)務(wù)場(chǎng)景；三大增值工具，由統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口平臺(tái)、統(tǒng)一指令平臺(tái)和統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析平臺(tái)組成。

倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)WMS）通過(guò)高度自動(dòng)化和智能化功能實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)全要素、全業(yè)務(wù)、全狀態(tài)的全面管理，涵蓋庫(kù)區(qū)庫(kù)位管理、各種物料跟蹤與管理等。在業(yè)務(wù)層面，系統(tǒng)覆蓋入庫(kù)、質(zhì)檢、移庫(kù)、出庫(kù)、盤(pán)點(diǎn)、翻包、堆垛、拆垛、揀料等操作，確保業(yè)務(wù)高效執(zhí)行。WMS系統(tǒng)細(xì)致管控物流狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料流轉(zhuǎn)的全程監(jiān)控，提供倉(cāng)庫(kù)管理、倉(cāng)庫(kù)作業(yè)管理、物料管理和庫(kù)存策略管理四大核心服務(wù)，以?xún)?yōu)化倉(cāng)庫(kù)資源配置、管理作業(yè)流程、跟蹤物料生命周期和制定科學(xué)庫(kù)存策略，平衡成本與服務(wù)水平。

物流執(zhí)行系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)LES系統(tǒng)）整合了入廠(chǎng)協(xié)同管理[11-12]與物料拉動(dòng)管理[13]兩大模塊，以提升物流效率和生產(chǎn)協(xié)同性。入廠(chǎng)協(xié)同管理模塊優(yōu)化運(yùn)輸車(chē)輛從發(fā)運(yùn)至卸貨的整個(gè)流程，減少了由于信息不對(duì)稱(chēng)引起的等待時(shí)間和道口擁堵。該模塊包括司機(jī)和車(chē)輛信息管理、預(yù)約入廠(chǎng)流程、生成預(yù)約碼、入廠(chǎng)通知、卸貨道口確認(rèn)、指示大屏顯示和物流記錄跟蹤等功能。物料拉動(dòng)管理模塊則作為生產(chǎn)與物流之間的關(guān)鍵信息樞紐，涵蓋了從生產(chǎn)線(xiàn)補(bǔ)貨需求計(jì)算到物料需求池管理，再到拉動(dòng)需求的組單和發(fā)布。該模塊支持多種物料拉動(dòng)策略，包括內(nèi)排序單、外排序單、電子看板、SPS集貨揀料單和層級(jí)補(bǔ)貨指示，并可通過(guò)手動(dòng)、外部系統(tǒng)、計(jì)劃性或預(yù)測(cè)性觸發(fā)等多種方式激活。

面對(duì)多品牌、多類(lèi)型自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)硬件管理挑戰(zhàn)時(shí)，設(shè)計(jì)了設(shè)備任務(wù)管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)TCS系統(tǒng)），通過(guò)集中控制和處理設(shè)備任務(wù)，統(tǒng)一管理物流任務(wù)的生成和執(zhí)行，向不同品牌和類(lèi)型的設(shè)備控制系統(tǒng)發(fā)送指令，從而提高設(shè)備執(zhí)行效率，降低管理復(fù)雜度和成本。

1.2.2 " "平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合生產(chǎn)物流的各個(gè)系統(tǒng)功能和應(yīng)用特點(diǎn)，設(shè)計(jì)云邊協(xié)同技術(shù)架構(gòu)模型，總體上分為展現(xiàn)層、服務(wù)層、設(shè)備控制層、能力開(kāi)放平臺(tái)層和運(yùn)營(yíng)管理層，如圖4所示。

展現(xiàn)層和服務(wù)層分離。展現(xiàn)層采用VUE前端框架，該框架具有雙向數(shù)據(jù)綁定、組件化開(kāi)發(fā)、指令等優(yōu)點(diǎn)，可以提高開(kāi)發(fā)效率和代碼可維護(hù)性，支持界面按場(chǎng)景、角色和用戶(hù)自由配置。服務(wù)層包括應(yīng)用服務(wù)、中臺(tái)服務(wù)和技術(shù)服務(wù)（PAAS和IAAS）。采用Spring Cloud“微服務(wù)架構(gòu)”[14-15]實(shí)現(xiàn)中間層分解，將入廠(chǎng)協(xié)同、倉(cāng)儲(chǔ)管理、物料拉動(dòng)、物流設(shè)備控制和運(yùn)營(yíng)看板等開(kāi)發(fā)成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用，以標(biāo)準(zhǔn)API方式對(duì)外開(kāi)放服務(wù)。各個(gè)應(yīng)用服務(wù)之間通過(guò)HTTP協(xié)議進(jìn)行通信，支持REST API、RPC和消息隊(duì)列等多種通信方式。

IPLS平臺(tái)利用Nginx作為反向代理服務(wù)器，將用戶(hù)請(qǐng)求分散至不同后端服務(wù)，提升系統(tǒng)安全性。網(wǎng)關(guān)作為系統(tǒng)入口點(diǎn)，整合JWT鑒權(quán)、請(qǐng)求限流和熔斷策略，確保服務(wù)安全、穩(wěn)定和高可用。高可用部署策略可快速橫向擴(kuò)展以滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的用戶(hù)需求和數(shù)據(jù)壓力。NACOS集群提供服務(wù)注冊(cè)與發(fā)現(xiàn)機(jī)制，簡(jiǎn)化服務(wù)配置管理和更新，兼顧配置中心功能。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，平臺(tái)結(jié)合傳統(tǒng)MySQL和現(xiàn)代MongoDB數(shù)據(jù)庫(kù)，滿(mǎn)足不同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求，保障數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠和高效性。此外，平臺(tái)整合Redis作為緩存中間件，加速數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)且減輕數(shù)據(jù)庫(kù)壓力；XXL-Job作為定時(shí)任務(wù)調(diào)度平臺(tái)確保任務(wù)可靠執(zhí)行與管理；RabbitMQ作為消息隊(duì)列中間件支持異步消息處理與服務(wù)解耦，提升系統(tǒng)整體性能和響應(yīng)能力。

1.2.3 " "平臺(tái)數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

在企業(yè)中，用戶(hù)往往關(guān)注自身信息資源的構(gòu)建和運(yùn)維，只關(guān)心與自己相關(guān)的系統(tǒng)，而忽視了企業(yè)整體經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的需要。然而，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)通常需要各業(yè)務(wù)板塊緊密協(xié)同合作[16]。舉例來(lái)說(shuō)，如果質(zhì)量部門(mén)希望對(duì)產(chǎn)品中每個(gè)物料進(jìn)行精準(zhǔn)追溯，就需要物流部門(mén)在倉(cāng)儲(chǔ)和配送環(huán)節(jié)增加供應(yīng)商生產(chǎn)批次管理、物料斷點(diǎn)管理等功能。如果不從企業(yè)整體視角去規(guī)劃數(shù)據(jù)流，很容易造成系統(tǒng)建設(shè)成為信息孤島。

IPLS平臺(tái)服務(wù)對(duì)象廣泛，涵蓋倉(cāng)庫(kù)、工廠(chǎng)、質(zhì)量、采購(gòu)、保衛(wèi)部、第三方物流等多個(gè)領(lǐng)域。這些服務(wù)需要與企業(yè)內(nèi)部的ERP（Enterprise Resource Planning）、MES（Manufacturing Execution System）、SRM（Supplier Relationship Management）、TMS（Transportation Management System）及QMS（Quality Management System）等系統(tǒng)頻繁進(jìn)行信息交互。因此，從整體管控的視角出發(fā)，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)流的整體規(guī)劃，確保各系統(tǒng)之間信息的無(wú)縫集成和流通，如圖5所示。

1.3 " "關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

基于工業(yè)4.0的汽車(chē)生產(chǎn)物流智能平臺(tái)主要涉及到多種智能技術(shù)的配合，比如AGV（Automated Guided Vehicle）、SPS（Set Parts Supply）、AS/RS（Automated Storage and Retrieval System）、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物流仿真等技術(shù)。

1.3.1 " "AGV機(jī)器人自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)

AGV是現(xiàn)代物流自動(dòng)化的關(guān)鍵解決方案，它通過(guò)自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)貨物的高效流轉(zhuǎn)和精準(zhǔn)配送[17]。AGV的種類(lèi)繁多，包括牽引式、叉車(chē)式、背負(fù)式等，不同類(lèi)型的AGV適用于不同的工作場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求。企業(yè)在選擇類(lèi)型時(shí)，需要緊密結(jié)合自身業(yè)務(wù)需求，從載荷能力、導(dǎo)航方式、路徑規(guī)劃和擴(kuò)展性等維度綜合評(píng)估并確定最合適的AGV類(lèi)型。在引入AGV系統(tǒng)的過(guò)程中，供應(yīng)商一般會(huì)配套AGV控制系統(tǒng)，由WCS（Warehouse Control System）和RCS（Robot Control System）兩大模塊組成。WCS負(fù)責(zé)AGV的實(shí)時(shí)調(diào)度和控制，包括任務(wù)分配、路徑規(guī)劃、交通管理以及狀態(tài)監(jiān)控等功能，確保倉(cāng)庫(kù)內(nèi)物流設(shè)備的高效協(xié)同工作。RCS則專(zhuān)注于AGV機(jī)器人的精細(xì)控制，精確執(zhí)行啟動(dòng)、停止、加速、減速、轉(zhuǎn)向等動(dòng)作，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的交互挑戰(zhàn)，如實(shí)時(shí)避障和精準(zhǔn)導(dǎo)航，從而保障AGV在多變的工作環(huán)境中安全、準(zhǔn)確地完成既定任務(wù)。

從汽車(chē)企業(yè)業(yè)務(wù)價(jià)值應(yīng)用視角看，需將不同品牌和類(lèi)型的AGV機(jī)器人緊密集成到生產(chǎn)物流活動(dòng)中。需要IPLS平臺(tái)集中處理倉(cāng)儲(chǔ)物流日常業(yè)務(wù)，向WCS發(fā)出貨物移動(dòng)指令，再由其控制設(shè)備執(zhí)行具體操作。提供黑盒、白盒等兩種系統(tǒng)對(duì)接方式。黑盒方式指由WCS系統(tǒng)對(duì)貨位、存儲(chǔ)策略、物流任務(wù)生成和執(zhí)行進(jìn)行管理，IPLS平臺(tái)不對(duì)無(wú)人倉(cāng)的貨位等細(xì)節(jié)進(jìn)行管控，而是把無(wú)人倉(cāng)當(dāng)作一個(gè)大的貨位，僅僅管理物料賬務(wù)。白盒方式指由智能平臺(tái)對(duì)貨位、存儲(chǔ)策略、物流任務(wù)生成和執(zhí)行進(jìn)行管理，WCS僅充當(dāng)執(zhí)行任務(wù)的角色。（見(jiàn)圖6）

1.3.2 " "SPS集配上線(xiàn)技術(shù)

SPS單臺(tái)車(chē)物料配送模式[18-19]是一種高效的物料配送方式，通過(guò)精準(zhǔn)控制物料供給，確保生產(chǎn)線(xiàn)上各工序能夠準(zhǔn)時(shí)獲取所需部件，實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)和提高生產(chǎn)節(jié)拍。SPS運(yùn)行流程包括集配區(qū)補(bǔ)料、單臺(tái)套物料揀配、AGV配送上線(xiàn)、AGV與臺(tái)車(chē)分離和空臺(tái)車(chē)回收。

在實(shí)現(xiàn)SPS集配物流系統(tǒng)時(shí)，確保數(shù)據(jù)流的順暢和準(zhǔn)確傳遞是實(shí)現(xiàn)高效物流管理的關(guān)鍵。這不僅需要在物理層面上進(jìn)行集配區(qū)規(guī)劃、存儲(chǔ)貨架設(shè)計(jì)和SPS料車(chē)設(shè)計(jì)等工作，更重要的是要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流的上下貫通，確保信息在MES、IPLS、SPS防錯(cuò)指示等不同系統(tǒng)之間無(wú)縫傳遞。

IPLS平臺(tái)作為物流中央控制中心，具有兩大作用：一是對(duì)接上游MES系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取生產(chǎn)順序計(jì)劃，并轉(zhuǎn)化為單臺(tái)車(chē)的物料需求，傳遞至SPS防錯(cuò)指示系統(tǒng)；二是實(shí)時(shí)獲取SPS集配區(qū)域的物料庫(kù)存，測(cè)算庫(kù)存對(duì)未來(lái)集貨需求的支持狀況，提前生成物料拉動(dòng)任務(wù)指令，通過(guò)機(jī)器人控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)AGV實(shí)現(xiàn)物料的逐層、自動(dòng)補(bǔ)貨。SPS防錯(cuò)指示系統(tǒng)則一般由硬件供應(yīng)商配套提供，通過(guò)控制料架上安裝的指示燈、顯示器來(lái)為揀料人員指示正確的揀料信息，防止揀料人員發(fā)生錯(cuò)配、漏配。（見(jiàn)圖7）

1.3.3 " "AS/RS自動(dòng)存取貨架技術(shù)

AS/RS自動(dòng)存取貨架技術(shù)是集成了機(jī)器人和計(jì)算機(jī)控制的先進(jìn)倉(cāng)儲(chǔ)解決方案，旨在通過(guò)自動(dòng)化方式實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)物品的存儲(chǔ)和檢索，以提高操作效率、降低人為錯(cuò)誤并優(yōu)化整體倉(cāng)庫(kù)管理。AS/RS系統(tǒng)主要由AGV、堆垛機(jī)和設(shè)備控制系統(tǒng)組成。堆垛機(jī)配備有伸縮臂或穿梭器，沿軌道移動(dòng)至指定存儲(chǔ)位置。設(shè)備控制系統(tǒng)接收來(lái)自IPLS或ERP系統(tǒng)的指令，精確控制堆垛機(jī)的動(dòng)作。

IPLS平臺(tái)在AS/RS中扮演著核心角色，負(fù)責(zé)管理庫(kù)存水平、追蹤物品位置并生成揀選及補(bǔ)貨指令。它與AS/RS控制系統(tǒng)緊密配合，確保正確的物品被及時(shí)取出并送達(dá)到指定位置。

1.3.4 " "移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

移動(dòng)化作業(yè)通過(guò)PDA（Personal Digital Assistant）或手機(jī)App等移動(dòng)終端的支持，極大地提升了物流管理的效率和準(zhǔn)確性。這種技術(shù)的應(yīng)用，使得物流人員能夠在倉(cāng)庫(kù)的任何位置進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄入和查詢(xún)，無(wú)需回到固定的工作站，從而實(shí)現(xiàn)了更加靈活高效的物流管理。例如，在收貨環(huán)節(jié)，物流人員可以直接在貨架前掃描貨物的條形碼或二維碼，系統(tǒng)便能自動(dòng)識(shí)別出貨架上的商品信息，并生成相應(yīng)的收貨記錄。這些記錄包括商品的名稱(chēng)、規(guī)格、數(shù)量等關(guān)鍵信息，可以實(shí)時(shí)更新到倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)中。

IPLS平臺(tái)的App應(yīng)用支持多種操作系統(tǒng)，包括Android、iOS、Windows CE等，這種跨平臺(tái)的兼容性極大地提高了物流管理的靈活性和便捷性，使得物流人員可以在不同的設(shè)備上享受到一致的用戶(hù)體驗(yàn)和功能支持。對(duì)于Android和iOS設(shè)備，IPLS平臺(tái)的App應(yīng)用可以通過(guò)各自的應(yīng)用商店下載安裝。對(duì)于Windows CE設(shè)備，IPLS平臺(tái)的App應(yīng)用同樣提供了支持。Windows CE是一個(gè)專(zhuān)為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)，雖然其市場(chǎng)份額相對(duì)較小，但在某些特定的工業(yè)環(huán)境中仍有一定的應(yīng)用，IPLS平臺(tái)通過(guò)提供對(duì)Windows CE的支持，確保了物流管理系統(tǒng)的廣泛適用性。

1.3.5 " "信息集成技術(shù)

開(kāi)發(fā)ODS統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口服務(wù)模塊，整合數(shù)據(jù)庫(kù)直連、API主動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)、API被動(dòng)調(diào)用和Excel導(dǎo)入等不同的數(shù)據(jù)接入方式。此外，ODS平臺(tái)通過(guò)協(xié)議適配、報(bào)文轉(zhuǎn)換、API認(rèn)證對(duì)接、數(shù)據(jù)映射和接口配置等功能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部業(yè)務(wù)解耦和服務(wù)集成，開(kāi)放API為外部調(diào)用方提供便捷數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)。ODS平臺(tái)還實(shí)現(xiàn)了接口的集成和監(jiān)控管理，通過(guò)目錄管理、權(quán)限管理等功能，統(tǒng)一管理開(kāi)放的業(yè)務(wù)能力，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和數(shù)據(jù)安全。

開(kāi)發(fā)OIS統(tǒng)一指令服務(wù)模塊，負(fù)責(zé)與下游設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在實(shí)際運(yùn)作中，當(dāng)一個(gè)任務(wù)被創(chuàng)建并發(fā)送到OIS平臺(tái)時(shí)，任務(wù)調(diào)度模塊會(huì)根據(jù)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)和能力來(lái)分配任務(wù)。一旦任務(wù)被分配給某臺(tái)設(shè)備，通信模塊會(huì)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議向該設(shè)備發(fā)送指令。設(shè)備執(zhí)行任務(wù)的同時(shí)，狀態(tài)監(jiān)控模塊會(huì)實(shí)時(shí)收集設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送回平臺(tái)。數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，生成有用的信息供管理員參考。如果在任何時(shí)候出現(xiàn)異常情況，安全模塊會(huì)介入，采取相應(yīng)的措施來(lái)保護(hù)系統(tǒng)的安全。

1.3.6 " "數(shù)據(jù)分析技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)化，支持企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型。采用了多元化的數(shù)據(jù)入湖策略，以確保數(shù)據(jù)的完整性和時(shí)效性。首先，利用ETL工具進(jìn)行批處理，定期將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)從源系統(tǒng)抽取、清洗和轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入數(shù)據(jù)湖，為歷史數(shù)據(jù)分析提供支持。其次，部署了Kafka流處理引擎，實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的持續(xù)捕獲和導(dǎo)入，確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。此外，引入了基于日志的CDC技術(shù)，實(shí)時(shí)追蹤數(shù)據(jù)變更，從而快速獲取最新的數(shù)據(jù)更新。最后，通過(guò)IPLS平臺(tái)提供的API接口直接將數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)湖。

在數(shù)據(jù)湖[20]的基礎(chǔ)上，構(gòu)建OSS統(tǒng)一的物流數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，包括運(yùn)營(yíng)看板和BI報(bào)表兩大模塊。運(yùn)營(yíng)看板通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示，幫助管理層監(jiān)控關(guān)鍵運(yùn)營(yíng)指標(biāo)。BI報(bào)表則提供了深入的數(shù)據(jù)洞察，支持復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析和報(bào)告生成。OSS平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，遵循敏捷開(kāi)發(fā)原則，確保了可擴(kuò)展性和適應(yīng)性，以滿(mǎn)足不斷變化的業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化運(yùn)營(yíng)。

2 " "IPLS平臺(tái)實(shí)踐驗(yàn)證

四川成都的L汽車(chē)制造企業(yè)是本項(xiàng)研究的合作單位和實(shí)驗(yàn)應(yīng)用場(chǎng)所，該企業(yè)負(fù)責(zé)4個(gè)品牌、7款系列車(chē)型的生產(chǎn)，是多品牌、多車(chē)型混流生產(chǎn)的典型工廠(chǎng)。其生產(chǎn)物流管理面臨的挑戰(zhàn)在于上萬(wàn)種零部件的多樣性和超過(guò)400家供應(yīng)商的協(xié)同。通過(guò)IPLS平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了從入廠(chǎng)、收貨、質(zhì)檢、上架、下架到配送全過(guò)程的智能化升級(jí)。以下為IPLS平臺(tái)應(yīng)用的部分業(yè)務(wù)場(chǎng)景介紹。

2.1 " "物料自動(dòng)搬運(yùn)

IPLS平臺(tái)與各廠(chǎng)商的設(shè)備控制系統(tǒng)集成，調(diào)度AGV機(jī)器人完成各種業(yè)務(wù)類(lèi)型的物料搬運(yùn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)收貨、上架、送檢、庫(kù)內(nèi)移動(dòng)、配送上線(xiàn)等全物流環(huán)節(jié)的“無(wú)人化作業(yè)”，徹底解決了以下業(yè)務(wù)痛點(diǎn)。

第一，成本問(wèn)題。一個(gè)叉車(chē)司機(jī)一天工作8個(gè)小時(shí)，對(duì)于高產(chǎn)工廠(chǎng)需要每天三班倒，需要配置足夠數(shù)量的叉車(chē)司機(jī)，同時(shí)會(huì)因一些不可控因素，要求叉車(chē)司機(jī)頂班、加班等。

第二，質(zhì)量問(wèn)題。人工叉車(chē)手動(dòng)作業(yè)，效率較高，但是重復(fù)和高強(qiáng)度以及連續(xù)不斷的工作容易導(dǎo)致疲勞和精度下降。操作失誤或注意力不集中可能導(dǎo)致貨物混亂或損壞，增加生產(chǎn)停線(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)。叉車(chē)司機(jī)辭職率高，倒班工作和枯燥操作是主要原因，人員配置錯(cuò)誤可能導(dǎo)致物流業(yè)務(wù)中斷，影響生產(chǎn)運(yùn)行。

圖8以物料收貨流程為例，詳細(xì)說(shuō)明了如何實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)搬運(yùn)。

IPLS平臺(tái)定位為生產(chǎn)物流控制中心，IPLS平臺(tái)與各廠(chǎng)商WCS系統(tǒng)集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了物料搬運(yùn)作業(yè)的自動(dòng)化和智能化。這種方式不僅有效降低了L企業(yè)的物流運(yùn)營(yíng)成本，還提高了生產(chǎn)物流系統(tǒng)的整體效率和靈活性，使得物流能夠更加智能化地應(yīng)對(duì)生產(chǎn)變化和需求波動(dòng)。

2.2 " "貨到人揀選

L企業(yè)每天生產(chǎn)500輛汽車(chē)，生產(chǎn)節(jié)拍為1.2分鐘下線(xiàn)一臺(tái)車(chē)，每天需配送上萬(wàn)箱物料至生產(chǎn)線(xiàn)，這使得物料的揀選和配送工作量巨大。過(guò)去，L企業(yè)采用的是傳統(tǒng)的“人找貨”模式，每次揀選任務(wù)涉及30箱物料，包括找料、揀料、移入上線(xiàn)待發(fā)區(qū)等步驟，按照傳統(tǒng)方式大約需要30分鐘完成一次任務(wù)，要求現(xiàn)場(chǎng)配置大量人員才能確保生產(chǎn)線(xiàn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

IPLS平臺(tái)提供了上架、下架和盤(pán)點(diǎn)工作站，并與各廠(chǎng)商WCS系統(tǒng)集成，通過(guò)智能調(diào)度AGV實(shí)現(xiàn)了“貨找人”模式[21-22]，從而顯著提升了物流揀選效率。通過(guò)這種智能化的物料揀選方式，工廠(chǎng)能夠更高效地完成揀選任務(wù)，減少人力投入，提升生產(chǎn)線(xiàn)的運(yùn)作效率和穩(wěn)定性。（見(jiàn)圖9）

2.3 " "SPS集配區(qū)動(dòng)態(tài)庫(kù)位管理

與國(guó)內(nèi)大多數(shù)汽車(chē)廠(chǎng)商依賴(lài)傳統(tǒng)方式向SPS集貨區(qū)補(bǔ)貨不同，通過(guò)IPLS平臺(tái)智能調(diào)度AGV完成物料從存儲(chǔ)區(qū)向SPS緩存庫(kù)位、SPS備用庫(kù)位、SPS使用庫(kù)位的逐層、自動(dòng)補(bǔ)貨。這種方式要求物流各環(huán)節(jié)與生產(chǎn)線(xiàn)更全面、更快速地進(jìn)行信息協(xié)同。圖10展示了SPS集配區(qū)補(bǔ)貨業(yè)務(wù)場(chǎng)景，通過(guò)這種先進(jìn)的物流管理方式，實(shí)現(xiàn)了更高水平的物料配送效率和生產(chǎn)線(xiàn)的柔性生產(chǎn)需求。

2.4 " "信息協(xié)同管理

生產(chǎn)物流在實(shí)踐中需要與相關(guān)業(yè)務(wù)密切合作，以實(shí)現(xiàn)更高的附加值。首先，通過(guò)將IPLS平臺(tái)與MES系統(tǒng)緊密集成，實(shí)時(shí)計(jì)算生產(chǎn)對(duì)物料的需求計(jì)劃并生成準(zhǔn)確的物料拉動(dòng)指令，指導(dǎo)物流現(xiàn)場(chǎng)有序操作，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)物流與生產(chǎn)的緊密融合。其次，通過(guò)IPLS平臺(tái)與QMS系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)了收貨、質(zhì)檢、上架等環(huán)節(jié)信息的實(shí)時(shí)共享，將倉(cāng)儲(chǔ)物流與質(zhì)量管理融為一體，顯著縮短了質(zhì)檢周期，間接確保了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。另外，IPLS平臺(tái)與TMS系統(tǒng)的整合實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)卸貨道口與貨運(yùn)車(chē)輛的信息協(xié)同，提前預(yù)約入廠(chǎng)，大幅提升了卸貨效率。最后，通過(guò)將IPLS平臺(tái)與ERP系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了信息流、物流和資金流的整合，提升了賬務(wù)處理的準(zhǔn)確性，縮短了結(jié)算周期。

3 " "結(jié) " "語(yǔ)

智慧物流的快速發(fā)展得益于現(xiàn)代信息技術(shù)和智能裝備的廣泛應(yīng)用，這不僅提高了物流行業(yè)的自動(dòng)化、無(wú)人化和智能化水平，而且成為推動(dòng)物流業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵因素?！丁笆奈濉爆F(xiàn)代流通體系建設(shè)規(guī)劃》強(qiáng)調(diào)了加快智慧物流發(fā)展的必要性，其中智能倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是關(guān)鍵。這些系統(tǒng)通過(guò)集成倉(cāng)儲(chǔ)信息、挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值、實(shí)現(xiàn)跟蹤與共享，確保了物流環(huán)節(jié)的無(wú)縫對(duì)接和訂單的精確處理。在實(shí)際操作中，智能倉(cāng)庫(kù)利用堆垛機(jī)器人、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、自動(dòng)包裝機(jī)械等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了貨物的自動(dòng)化和智能化搬運(yùn)、揀選、包裝和盤(pán)點(diǎn)，極大地提升了倉(cāng)庫(kù)作業(yè)的效率。國(guó)家發(fā)展改革委和商務(wù)部聯(lián)合推廣的京東上海亞洲一號(hào)物流基地等示范項(xiàng)目，展示了智能化倉(cāng)儲(chǔ)物流的先進(jìn)模式，這些項(xiàng)目不僅引領(lǐng)了中國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施向智能化轉(zhuǎn)型，也成為“互聯(lián)網(wǎng)+”智能倉(cāng)儲(chǔ)的典范。通過(guò)這些舉措，中國(guó)的物流行業(yè)正朝著更加高效、智能的方向邁進(jìn)，為經(jīng)濟(jì)的持續(xù)健康發(fā)展提供了有力支持。

通過(guò)對(duì)汽車(chē)企業(yè)生產(chǎn)物流業(yè)務(wù)的全面調(diào)研，綜合考慮業(yè)務(wù)對(duì)象的聚合程度、服務(wù)顆粒度、獨(dú)立運(yùn)營(yíng)能力和領(lǐng)域能力復(fù)用等方面，我們進(jìn)行了IPLS平臺(tái)頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)。這一設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)、兩個(gè)物流執(zhí)行系統(tǒng)以及三項(xiàng)重要增值服務(wù)，全面覆蓋了汽車(chē)制造業(yè)物流的各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景，并取得了顯著的應(yīng)用效果。IPLS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了從物料收貨、質(zhì)檢、上架、揀料到配送上線(xiàn)等全流程的機(jī)器人、人工智能和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)全面應(yīng)用。IPLS平臺(tái)對(duì)智能技術(shù)應(yīng)用的廣度和深度已經(jīng)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，且經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)效果顯著。此外，IPLS平臺(tái)的設(shè)計(jì)理念和實(shí)踐成果為類(lèi)似系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用提供了重要的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖煥彬，初良勇，林赟敏.人工智能技術(shù)在供應(yīng)鏈物流領(lǐng)域的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2019，38（25）：154-156.

[2] 楊存博，宋曉文.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對(duì)物流企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力影響研究[J]. 商業(yè)經(jīng)濟(jì)研究，2022（23）：100-106.

[3] 孫楚綠，于麗艷.大數(shù)據(jù)對(duì)物流供應(yīng)鏈創(chuàng)新發(fā)展的影響與應(yīng)用對(duì)策[J].科技管理研究，2021，41（2）：187-192.

[4] 白歷如，鞏家婧. 基于大數(shù)據(jù)的物流企業(yè)供應(yīng)鏈模式與優(yōu)化路徑[J]. 商業(yè)經(jīng)濟(jì)研究，2019（21）：93-96.

[5] 楊立峰，施喆晗，楊海深，等. 基于汽車(chē)MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)的精益物流應(yīng)用研究[J]. 制造業(yè)自動(dòng)化，2017，39（3）：12-18.

[6] 王炬香，于曉光，于明進(jìn). 汽車(chē)制造企業(yè)的精益物流規(guī)劃和管理[J]. 工業(yè)工程，2004，7（1）：22-25.

[7] 王浩澂.供應(yīng)鏈環(huán)境下廣西汽車(chē)制造業(yè)精益物流管理現(xiàn)狀分析及應(yīng)用研究[J].物流技術(shù)，2015（10）：241-245.

[8] 胡日東，曹婧博. 人口老齡化對(duì)制造業(yè)企業(yè)全要素生產(chǎn)率的影響——基于滬深A(yù)股制造業(yè)上市公司的實(shí)證分析[J]. 西部論

壇，2021，31（5）：100-111.

[9] 何玉安，夏明火.基于“工業(yè)4.0”的大規(guī)模個(gè)性化生產(chǎn)模式研究[J]. 制造業(yè)自動(dòng)化，2021，43（1）：25-29.

[10] "陳新宇，羅家鷹，鄧通，等.中臺(tái)戰(zhàn)略：中臺(tái)建設(shè)與數(shù)字商業(yè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019.

[11] "于輝，陳飛平.基于供應(yīng)鏈協(xié)同的汽車(chē)制造企業(yè)人廠(chǎng)物流模式選擇[J]. 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐，2011，31（7）：1230-1239.

[12] "王明，李華.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的入廠(chǎng)協(xié)同管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代制造工程，2022（5）：88-92.

[13] "孫林輝，呂瑩，張偉，等.汽車(chē)零部件生產(chǎn)物流中物料上線(xiàn)方式選擇研究[J].包裝工程，2019，40（9）：127-134.

[14] "NAMIOT D，SNEPS-SNEPPE M.On micro-services architecture[J].InternationalJournal of Open Information Technologies，

2014，2（9）：24-27.

[15] "王方旭.基于Spring Cloud實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)微服務(wù)化的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（8）：2.

[16] "陳建斌，孫潔，方德英. 動(dòng)態(tài)復(fù)雜的環(huán)境下企業(yè)信息化的協(xié)同觀[J]. 情報(bào)雜志，2008，27（1）：9-11.

[17] "魏慶棟，王忠. 一種基于Ros的AGV調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 物流技術(shù)，2022，41（6）：101-104.

[18] "孟偉. SPS模式在汽車(chē)生產(chǎn)物流中的應(yīng)用[J]. 物流技術(shù)，2018，37（12）：123-127.

[19] "詹斌，曹夢(mèng)鑫. SPS模式下汽車(chē)零部件配送路徑優(yōu)化[J]. 物流技術(shù)，2016，35（12）：141-145.

[20] "程琳，朱曉峰，陸敬筠. 基于大數(shù)據(jù)的共享物流信息平臺(tái)模型研究[J]. 科技管理研究，2018，38（15）：234-238.

[21] "王姍姍，張紀(jì)會(huì). “貨到人”揀選系統(tǒng)訂單分批優(yōu)化[J]. 復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué)，2022，19（3）：74-80.

[22] "徐翔斌，馬中強(qiáng).基于移動(dòng)機(jī)器人的揀貨系統(tǒng)研究進(jìn)展[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2022，48（1）：1-20.