智能设备促进物流质量提升的应用研究

姜吴凡　董庆峰　于书田　刘敏　祝红军

摘 要：物流业与制造业的深度融合，促进了智能物流设备的发展与应用。智能物流设备已成为智能制造业的重要组成部分。智能物流设备的功能契合了物流质量管理的目标，对提升高企业核心竞争力意义重大，目前在制造企业已有很多典型的智能化应用场景。本文通过对不同功能智能物流设备的界定，分析智能物流设备与物流质量关联性，并以JL智能物流设备应用促进物流质量提升、对业务赋能为例，对智能物流设备的应用价值提供参考意见。

关键词：智能设备 物流质量 实践案例

1 智能物流设备概述

1.1 智能物流设备的定义

智能物流是指在物流的各个环节中，充分利用智能硬件、物联网、大数据等智能化技术与手段，使物流系统能模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流过程中某些问题的能力，以达到提高效率、降低成本的目的，让客户能够快速获得服务匹配。智能物流设备是物流系统智能化的硬件基础，具体是指应用机器人技术、传感器技术、人工智能、视觉识别等现代技术，满足物流各环节智能化运行并实现资源优化配置的一种现代化设备。智能物流设备通常具备“状态感知、实时分析、科学决策、精准执行”等特点，满足客户多样个性化需求。

当前智能物流设备需求主要集中在智能制造、电商快递、医药物流、服装物流等领域。智能物流设备应用的快速发展主要受益于自动化设备、传感器、软件技术的发展。在实体产业人口红利消失、土地资源有限、供给侧结构性改革等大背景下，许多领先的制造业企业开始以物流为切入点进行自动化、智能化转型升级。智能物流设备广泛应用于现代物流业仓储、配送、流通加工、运输、搬运装卸等作业环节。

1.2 智能物流设备的分类与功能

伴随着物流各环节分工的不断精细化以及物流技术的进步，为了满足多样化的客户场景需求，高效的智能物流设备与新技术不断涌现。这些设备多是用于专门满足某一物流环节的作业需求，按照功能类型主要分为以下四类：

（1）存储类智能物流设备。高位存储能极大节省占地空间，且只能依靠智能物流设备实现。自动化立体库是指高层货架配以托盘或料箱存储，借助配套的装卸搬运设备、输送机系统、控制系统以及计算机管理系统，完成单元货物的自動存取作业。典型的立体库装卸搬运设备包括巷道堆垛机、穿梭车以及料箱机器人等。堆垛机在仓库高层货架的巷道内沿轨道运行并完成货物出入库，可高效率地利用仓储空间，节约时间和人力。而穿梭车存储系统则是由穿梭车专用货架及智能型穿梭小车组成，除了具有存储密度大、出入库存取效率、实现先进先出等优点，还可以统计出任一巷道内的实际存储托盘数以及某一时间段的穿梭车出入库总量，为仓库管理提供准确的统计数据。此外，具备智能伸缩升降功能的料箱机器人在实现同等存储量和拣货效率的情况下，更具有性价比。料箱机器人的特点是可以准确地搬运所需料箱到拣选工位，适合多SKU的存储和拣选场景，实现“料箱到人”。

（2）搬运类智能物流设备。目前很多无人化、少人化的仓储环境是通过自动引导搬运车（AGV）或无人驾驶叉车进行货物搬运的。AGV配置有电磁或光学等自动导航装置，通常通过二维码、磁条或激光技术来设立其行进路径，能够沿既定的导航路径执行任务。无人驾驶叉车则是融合了叉车技术和AGV技术，通过货物搬运、装卸实现不同生产环节自动衔接，主要适用于托盘搬运及存取环节，比如高位货架、库外收货区、产线转运等场景，解决物流作业过程中人工搬运强度大的问题。这两种智能工业车辆机器人通过接受并执行指令，可高效、准确、灵活地完成货物的搬运任务。此外，可由多台AGV或无人叉车组成柔性的物流搬运系统，搬运路线可以随着生产工艺流程的调整而灵活、快速调整，满足了生产的柔性要求。

（3）流通加工类智能物流设备。流通加工是货物从生产地向消费地流动的过程中，为了一步维护产品质量和提升作业效率，对产品进行一定程度的加工。流通加工是物流的一项重要功能，其中以包装作业最为典型。包装作业对货物质量进行保障，但该环节往往占用大量人工，劳动强度大，人员流动频繁，而自动捆扎机、自动缠膜机、自动封箱机的出现能够解决这样的痛点。根据具体包装规格，使用包装辅材（如纸箱、打包带、缠绕膜等）进行自动化作业，将人员从重复、劳动强度大的包装作业中解放出来，能够降低人工成本。此外，智能物流设备通常具有作业一致性高的特点，提高了包装作业结果的稳定性，保障了产品质量。

（4）分拣码垛类智能物流设备。很多企业借助自动感知与视觉识别系统等智能物流设备，在输送物品的同时能够快速读取信息，判断相应的入库位置，并在输送过程中通过摆轮式分拣机等设备，控制输送路径，实现对货物的自动分拣。其次，代替人力搬运的码垛机器人近年来得到广泛应用。码垛机器人借助3D视觉和深度学习算法，实现手臂作业的自我训练、自我校正，能够实现诸多拟人动作和功能，完成产品的搬运和码垛，代替人工完成高强度、单调的作业。智能物流设备的运入减少了人员行走、搬运、分拣的时间，大大降低了作业的错误率。

2 智能物流设备与物流质量关联性分析

2.1 物流质量管理的目标

物流的价值在于解决货物供给、需求在时间和空间上的分离问题，从而创造时间和空间的效益，提升客户的满意度。企业物流活动具有服务的本质特征，既要为企业内部生产过程服务，也要为企业产品和服务的客户提供高效的物流服务。物流质量提升意味着以最经济的手段，向客户提供满足要求的服务，营造企业的核心竞争力，可以说物流质量最终是通过物流服务质量体现出来的。物流服务质量的评价标准具体包括货物质量的维持与保障、货物交付的时效性与准确性、物流总成本最低等。而智能物流设备的功能往往能契合物流质量管理的目标，应用场景愈发广泛，技术成熟度愈发成熟。

2.2 智能物流设备与物流质量管理的关系

智能物流设备相比传统物流设备在促进物流服务质量方面具有不可比拟的优势。比如，分拣码垛类智能设备能够连续稳定、大批量地分拣堆码货物，降低人为主观因素对作业结果的影响，作业误差率低；存储类智能设备能从垂直空间上“要好处”，对空间进行极致利用，降低土地使用成本；搬运类、流通加工类智能设备能够实现货物存取、搬运装卸和包装作业的无人化，提升作业效率，实现“设备换人”，控制货物损耗、遗失以及账务差异，让24h不间断的“黑灯作业”成为可能。

总的来说，高效率拣选、高密度存储、无人化搬运是当前智能物流设备应用的重要特征与优势，能够有效降低人工和仓储成本，实现生产柔性化与个性化，提高物流服务水平，促进企业竞争力的形成。当今物流企业或企业物流的质量管理目的实际就是在“向客户提供满足要求的物流服务”和“低成本”两者之间找到一条优化的途径，而有效地运用智能物流设备正是同时达成两个目标的重要举措。

3 智能物流设备典型实践案例研讨

2023年2月，中共中央、国务院关于《质量强国建设纲要》指出：“要增加优质服务供给，积极发展智慧物流，发展智能化解决方案”。相关政策陆续颁布，体现智能物流装备应用对解放生产力、提高物流质量具有关键性作用。为响应国家政策号召，JL集团不断对智能物流技术应用的场景与边界进行拓展，尤其以在HZW整车工厂、XT智能KD包装工厂等场景落地的智能物流项目最为典型。

3.1 HZW整车工厂

3.1.1 小件货到人拣选

智能物流在智能制造工艺中具有承上启下的作用，是智能工厂的核心。要实现智能制造，需要生产设备满足柔性生产，更需要物流系统能够协同、柔性地进行原材料供应或产成品输出。智能物流设备，正是实现物流系统柔性的硬件基础。

传统物流拣选超市，即制造工厂中零部件的存储与拣选仓库，通常是由作业人员依据备货单在区域内往复行走进行拣选，存在巨大的工作量和复杂度。这种作业模式除了存在大量的行走浪费，工作强度较大，还时常发生员工错拣、漏检等问题。此外，物料在拣选和搬运过程中必然受到垂直和水平方向的外力作用，这些外力很容易导致物料包装和物料本身受损，纯人工作业只能通过轻拿轻放方式来保证物料的完好性，而轻拿轻放必然导致作业效率的降低。鉴于此，针对小件超市料箱拣选的痛点，HZW整车工厂启动了小件货到人项目。

HZW整车工厂总装车间引入40台360AGV小车实现了RDC仓的小件货到人业务。AGV将无人仓内所需要的货物通过载具背负运送至固定的拣选工作台边，拣选人员只需要专注拿货、放货等有效拣货作业即可。这种模式打破了传统的人工拣货模式，采用智能AGV送料，实现从“人找货”到“货到人”的模式创新，解决了传统的找货难、找货时间长、无效行走多、搬运费力、货物盘点复杂等传统问题，提升了拣选效率，降低了劳动强度。同时，通过“货到人”技术应用也实现了自动化拣选的准确性与配送的及时性，实现了物料流、信息流的实时同步，出入库准确性接近100%。此外，标准化的补货转运过程减少了人员对物料的接触，使物料的质量水平在转移过程得到保护与维持，最终实现对下游用户的产品质量保证。

3.1.2 焊装无人化配送

HZW整车工厂焊装车间由传统牵引车+人工的方式配送物料上线，随着基地新车型的导入与老车型的改造，生产线边仓储面积日趋紧张。如何满足焊装车间生产的物料配送智能化、物流环节少人化，已成为焊装车间物流的痛点。

焊装车间通过引入160台360AGV，自研GLES与AGV智能调度系统（RCS）对接，实现了焊装工序间物流、冲压自制件物流、焊装外协件物流的线边点对点转运。在生产线边缺少物料时，通过线边物料拉动信息的回传，AGV便可以按照规划的最优路径将所需物料送至线边使用工位，既充分实现了线边空间的充分利用，同时确保物流配送的及时性与准确性，满足节拍要求，降低停线风险。此外，AGV调度系统RCS与焊装设备PLC对接，打通了业务信息流，实现了焊装机械臂工位的精准投料。智能设备互联和零差错智能搬运，以及产线配送及上下料全过程的无人化，大大降低了车间的人工成本、安全风险以及能耗，让 “黑灯工厂”成为现实场景，同时彰显了智能设备对物流服务质量提升的价值。

3.2 XT智能KD包装工厂

汽车KD（Knocked Down）出口是指汽车厂商将整车拆成半散装或者散装的方式，出口到属地国家，并在属地国家开设工厂，最终组装成整车在属地国家进行销售的一种出口方式。KD包装工厂主要工作是分拣、包装汽车零部件。因零件种类成百上千，此业务本质上为高密度人工作业模式，人工找料以及作业依赖人工经验判断，出错率较高。XT智能KD物流项目选用自动分拣流水线、动态检重称、智能相机、360旋转AGV、自动缠膜机、自动捆扎机等配套设施用于翻包、捆扎、缠膜等流通加工作业。智能物流设备的引进促进了人工智能与员工操作的融合，发展了新的业务流程。

（1）智能拣选：XT包装工厂的包装、检验、称重、封箱、组托等工序为全人工作业，各环节作业区分散且上下工序衔接需人工配送作业，属于劳动人员密集的人工作坊的模式，且人员与设备交叉作业，因此整体作业效率低下且现场管理难度高。鉴于此，在KD小件物料包装、检验、称重、封箱、分拣组托环节创新型引入自动化流水线。通过智能相机识别上游输送过来的包装完成的货物标签信息，通过在线称重设备计量其实际重量信息。设备PLC程序将实际重量信息连同货物标签数据，统一反馈给自主研发的KDMS系统。由KDMS将实际重量数据与预先设定好的单箱理论重量上下限值进行比较，自动判断货物的实际重量是否合格，进而确认包装内是否存在物料漏装。判断合格的，KDMS传递正常输送格口指令给PLC程序；判断不合格的，KDMS传递异常输送格口指令给PLC程序，并将校验结果在显示大屏目视化。流水线下游的摆轮分拣机根据PLC程序传递的指令进行工作，实现自动分拣。员工只需从输送格口拿取分拣完成的货物并放置在就近的组托点位，缩减了了作业人员寻找、走动、搬运等非增值工时。总之，自动分拣流水线上利用在线检重称以及视觉识别系统替代传统的人工判断与操作，通过系统校验确保出口的每个包装正确组托且收容数检验合格，控制了流入海外的質量问题。

（2）包装设备协同作业：原模式下人工使用叉车、地牛、牵引车、托盘车等工具进行物料的搬运。车间内部作业混乱，作业效率低，存在极大安全隐患。包装重复性、劳动负荷高的工作特点，易导致包装工人出现疲劳、操作失误等问题。该项目在组托、捆扎、缠膜各工序转运配送环节应用了360AGV搬运，且AGV到达相应行程点位后通过自研的KDMS系统与自动捆扎机、缠膜机联动，促使了原本物理位置相对孤立的组托、捆扎、缠膜工序实现了固化与串联。AGV运送不同尺寸的托盘货物至对应捆扎缠膜的位置，AGV调度系统RCS将信号最终交互至捆扎缠膜设备，应用AGV搬运而非传统辊道，拥有更强的灵活性。智能设备替代人工进行捆扎缠膜作业则提升了作业结果的一致性与稳定性，规避了因人员状态以及更替导致的质量波动。此外，通过预拉伸膜架机构，缠膜机通过拉伸膜的伸缩性和自动粘性将货物和托盘捆绑成一个整体，起到固定的作用。预拉伸裹绕包装物更牢固、紧贴，防潮、防尘效果更好。总之，通过PLC程序和AGV调度系统联动，实现无人化、智能化场景，提高了车间流通加工效率与质量。此外，KD车间功能性分区布局趋于规范化，物料流更加通畅，现场井井有条。

4 结语

产业升级转型促使智能化物流设备得到了企业的广泛关注。大量行业案例证明，在现代物流管理系统及智能物流设备的软硬件设施支持下，能够将人的影响降到最低，全面提升物流仓储、流通加工、搬运、配送等环节的效率，以最经济的手段向客户提供满足要求的物流服务，进而提升物流质量。满足业务场景的智能设备能够为智能物流发展提供适配的基础硬件设施，解决行业痛点，实现对业务的赋能。

参考文献：

[1]余晓鑫.智能物流设备发展现状和趋势研究[J].全国流通经济，2020（33）：27-29.

[2]江锋.基于价值链视角的智能物流装备产业发展研究[J].技术经济与管理研究2018（11）：109-113.

[3]郑秋丽.我国智慧物流发展模式、问题及对策[J].商业经济研究，2019（18）：108-111.

[4]周晓晔，刘鹏，余维田，李传博.物流质量管理[M].北京：清华大学出版社，2012：47-51.