历史机遇成就物流工程跨越式发展.doc

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历史机遇成就物流工程技术跨越式发展
中国机械工程学会物流工程分会 周云

前言 现代经济的高速发展和全球化进程、以及市场需求的多样化，企业在资源、生产率以外寻求新的利润来源，促进了物流快速朝着现代化方向迈进。物流管理学和现代工程技术的高度融合，以及信息技术的广泛应用，催生了现代物流工程。现代物流工程跨越了许多传统的和新兴的科技领域，其重要特点便是这些领域的综合运用、系统组合，在更大范围内将不同门类的科学技术予以新的应用和有效组合，是集系统理论和现代管理理论与方法、物流技术与装备于一体的系统工程，它综合运用现代工程技术、现代机电技术、电子信息技术与通信技术、数据库技术、条形码技术、射频技术、物流跟踪定位技术、自动化和智能技术、运输技术、仓储技术、包装技术、分拣与加工技术、建模与仿真技术等现代技术，并依托现代化的物流技术装备与设施，进行物流系统与网络的规划设计、物流运营与控制及经营管理。

1. 中国物流工程的兴起
1.1 中国物流工程的历程回顾
物流工程起源于早期的工厂设计，通过生产过程中的专业分工来提高效率。进入本世纪初所开展的生产过程中的动作分析和流程分析，已带有物流系统分析的含义。
中国物流工程的研究伴随物流的发展而发展。20世纪80年代初，国内已开始对物流系统的研究，主要是在企业特别是在制造业内，对物料搬运从系统、物资流的角度进行布局，从物料的流动、储存、上线以及在制品、成品的管理等与生产工艺相结合，以提高生产效率和尽可能的降低成本。但物料搬运系统只是生产工艺的从属，又由于当时更多的企业是计划生产，物料搬运系统与生产工艺结合都是按照相对固定的计划安排，缺少柔性，而且与上游的采购供应及下游的分拨配送缺乏有机结合与联动。当市场从卖方转向买方，经济全球化、订单生产、快速响应对企业的核心竞争力提出了挑战。
20世纪90年代后期，得益于物流管理水平的提高和信息技术及工程技术的发展，物流工程的概念开始提出，已经不是局限于企业内部的物料搬运和物流系统，而是向上游与下游延伸，从大的系统进行全面的规划与设计，并通过现代工程技术、信息技术、物流装备来实现，从企业内部的车间配送到复杂的配送中心、物流中心，无不贯彻了物流工程的思想。2000年中国机械工程学会物料搬运分会与时俱进更名为中国机械工程学会物流工程分会，无疑推动了物流工程在中国的发展历程。
1.2 物流工程分会在推动物流工程技术进步中的贡献
中国机械工程学会物流工程分会成立于1980年，当时名称为中国机械工程学会物料搬运分会，2000年改名为物流工程分会，是全国从事物流工程和物料搬运专业科研、设计、生产、教学以及使用部门的科技工作者的学术性群众团体。学会一直致力于推动我国物料搬运系统和物流工程技术进步，从20世纪80年代起，就在国内相继召开多次学术会议，推动企业内物料搬运合理化、系统化、自动化，推进物料搬运设备现代化。在1984年学会召开的学术年会上，就明确提出了物流系统分析的概念，学会还与中国机械工程学会共同召开物流技术与装备国际学术会议，将国际先进的物流系统分析经验介绍给国内。通过学术交流及各种培训，提高社会各个行业特别是制造业对物流系统的认识。
中国经济的高速发展对物流提出了更高的要求，物流管理、信息技术和工程技术都有了极大的进步。学会意识到，局限于对物料搬运以及内部物流系统的一般研究已经不能完全满足社会经济发展的要求，需要站在更高的层面来认识和研究，2000年学会正式更名为物流工程分会，开展物流系统和网络的规划与设计、物流系统的运营控制与管理以及物流技术与装备的应用研究。学会组织近300名专家学者编撰的《中国现代物流大全》于2004年出版发行，学会相继召开了十二次物流工程相关学术会议，推广物流工程、宣传物流工程，并在物流工程人才培养方面开展了物流工程师技术资格认证工作。10年过去了，今天来看，物流工程的概念已深入人心，正是从学会更名为物流工程分会、大力推广物流工程以来，我国高等院校纷纷设立了物流工程专业，为社会各界培养了大量的具有工程背景的物流工程人才。国内用了10年的时间，完成了从单纯的企业内物料搬运系统的研究与应用向更为广泛、满足企业物流需求的物流工程研究与应用的转变。学会在这一过程中做出了自己应有的贡献。

2. 现代物流技术的发展
2.1 物流软科学的研究
2.1.1物流预测受到高度重视
物流预测已受到越来越多的物流决策者的重视，通过科学的预测，了解未来的各种变化，并做出承担适当风险的决策。目前采用的预测方法有相关回归预测法、时间序列预测法、人工神经网络预测法等，并向多种方法的综合与集成发展。
2.1.2第三方物流（3PL）服务商选择的多指标决策
现代生产企业为了集中力量不断研发具有市场竞争力的新产品，以提高自身的核心竞争力，已越来越多的把物流委托给3PL。如何选择3PL服务商是企业十分关注的重要问题。近年来对3PL服务商选择的多指标决策问题进行了许多的研究，其研究成果对合理选择3PL具有很现实的指导意义。
2.1.3物流仿真进入物流系统的设计与布局规划
　　物流仿真是针对物流系统进行系统建模，并在计算机上编制相应应用程序，模拟实际物流系统运行状况，并统计和分析模拟结果，用以指导实际物流系统的规划设计与运作管理。仿真软件代替了以往的凭经验的猜测，在屏幕上，操作者可以观察到不同的场景，通过不同的生产能力对各种物流方案进行评价。
2.1.4物流管理技术日臻成熟
物流管理水平不断提高，管理技术日臻成熟，如：
■ 最佳协调物流量、时间节点与生产资源（人员、设备等）的利用；
■ 采用在线动态仿真系统研究各种决策方案，预防瓶颈现象；
■ 自动采集作业数据，监测不同物流环节上的效率；
■ 显示与分析作业状态、趋势和各种统计数据；
■ 全程监控，具有物件查询与追踪功能；
■ 客户意见管理，为客户提供最佳服务；
■ JIT配送、JIT采购等等。
2.2 信息技术的广泛应用
物流技术最主要的发展趋势是向信息化发展。通过对信息技术的开发与广泛应用，实现对物流全过程进行跟踪、识别、认证、控制和反馈。
2.2.1自动识别与数据采集技术
自动识别和数据采集(AIDC)技术包括：条形码技术、射频识别技术(RFID)、磁识别技术、声音识别技术、图形识别技术、光字符识别技术和生物识别技术、空间数据传输技术。
2.2.1.1条形码技术
条形码技术已经非常广泛地应用于物流领域中的物品识别与跟踪、危险废料跟踪、包裹跟踪和车辆控制与识别。通常采用的条码标准主要有三种：通用商品条码、储运单元条码和贸易单元128条码。通用商品条码用于单个商品的包装箱上；储运单元条码用于储运单元的包装箱；贸易单元128条码用于标识贸易单元的信息，如产品批号、数量、规格、生产日期、有效期、交货地等。
2.2.1.2射频识别技术(RFID)
近年来，由于射频识别技术最突出的特点是可以非接触识读(识读距离可以从几厘米至几十米)、可识别高速运动物体、抗恶劣环境、保密性强、可同时识别多个识别对象等，因而广泛应用于制造业及其他不适宜条码标签存在的环境中。在供应链过程控制中，它被广泛应用于运输工具的自动识别(AVI)、物品的跟踪与监视、店铺防盗系统、高速公路收费及智能交通系统(ITS)、生产线的自动化及过程控制等方面。
2.2.1.3 图像和机器视觉识别技术
图像和机器觉识别技术主要是对物品的色彩、尺寸大小进行自动识别。图像和机器视觉识别技术应用于物流分拣系统中，采用自动化生产方式，将物品送入检测系统，对色彩、尺寸大小自动识别并进行数字化图像信息处理，通过计算机网络识别系统，对货物的外形质量，色彩进行分拣检测、分类，并通过机械系统将不同类型的物品分配出来。
2.2.2 自动跟踪与定位技术
GIS是一个以地理坐标为基础的信息系统，具有强大的处理空间数据的能力。它以地理空间数据为基础，采用地理模型分析方法，适时地提供多种空间的和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。GIS技术应用在物流分析上，即利用GIS强大的地理数据分析功能来完善物流分析技术。一般GIS物流分析软件集成了车辆路线模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等功能。
GPS已经广泛的运用在物流领域，给车辆、轮船、火车等交通工具的导航与跟踪提供了准确、实时的定位能力。GPS可以提供自动规划和人工设计的路线，也能提供信息查询，查询资料可以文字，语言及图像的形式显示，并在电子地图上显示其位置。通过车载GPS，驾驶员通过显示屏及时查看车辆的有关信息，如经度、维度、速度、航向等，同时车载电台将定位信息发送给车辆监控中心。若车辆出现紧急情况，司机启动报警装置，在监控中心即可显示出车辆情况、出事地点、车辆人员等信息。从而实现对重要车辆和货物进行跟踪运输，也可以帮助追踪失窃的车辆。
2.3物流系统自动化、集成化技术
近几年来全自动化、集成化的物流系统正在逐步发展，并受到重视。
2.3.1 自动化物流中心、配送中心
近几年，各地建设了一批自动化程度较高的物流基地和物流中心，如森马集团上海有限公司物流配送中心，由两座相邻建筑组成：一座为自动化立体仓库,设计16个巷道21.55米高立体库,库容量38688个托盘货位,由立体库货架、巷道堆垛机、托盘输送机、钢结构平台及一套自动化控制系统构成，支持立体库托盘在线拣选作业；另一座建筑为拣选楼，为两层楼库，具有小件货位33696个，支持11232个品种的拣选，由货架系统、箱式输送线、箱式包装台、箱式自动分拣机、垂直提升机、电子标签系统及一套自动化控制系统构成，具有摘果式拣选和播种式拣选两种拣选方式。立体库系统与拣选库系统通过空中走廊相连，每天可处理入库10000箱、出库10000箱，其中自动分拣线每小时可分拣3000箱以上。配送中心由一套计算机管理系统管理控制，实现了订单的波次运行、任务下发、拣选、包装、自动分拣、补货等功能，该物流系统成为森马集团满足年进出1.2亿件成衣、3000家门店分拣业务的重要平台。
天津港保税区内兴建的以自动化立体仓库为主体的现代化的物流中心，占地面积33798平方米，立体仓库内存货架28排×64列×13层，一次可存放托盘23296个，有14台有轨巷道堆垛机，行走速度4－120m/min，升降速度3－18m/min，叉动速度5－25m/min，升降高度21m，货架前有自动分拣系统，整个仓库实现了计算机信息管理和自动化控制，库前有近万平方米的堆场，可供存放集装箱用。计算机管理信息系统分为内部应用系统和外部信息系统，前者采用客户机/服务器两层结构，后者采用浏览器/Web服务器/数据库服务器三层结构。
2.3.2全自动集装箱物流系统的研究
在国外如德国汉堡CTA码头2003年建成了一个全自动的集装箱物流系统之后，根据中国港口集装箱发展的未来趋势，上海振华重工（集团）公司创新研制的环保、安全、高效全自动化集装箱码头装卸系统为世界首创，建立了全自动化集装箱码头示范区。该系统取消了传统码头用内燃机驱动的地面水平运输，将码头完全置于立体式的轨道上用电驱动来实现。该系统可一次性处理两只40英尺箱，使码头装卸效率得到极大的提高。经测算，同一泊位采用该方案的生产效率至少提高50%，堆场的存箱量提高25%，且运营费用大大降低；投资少，场地利用充分；可用于老码头技术改造。
2.4 物流系统运行安全技术的研究
物流系统的安全运行是物流畅通、货物无损害和人机安全的重要保证，物流系统运行的安全技术越来越得到人们的高度重视，如物流装备的抗震、防火、防爆等。
2.4.1防碰撞技术
为了防止撞翻集装箱事故的发生，上海港研发了一种集装箱轮胎吊小车运行的报警安全装置以有效避免了撞箱事故的发生。起重机、AGV等设备的防碰撞要求越来越高，如何保证类似设备安全运行，其中防碰撞技术引起了越来越多的重视。
2.4.2物流设备结构裂纹诊断技术
物流设备特别是装卸机械承载结构产生宏观裂纹是物流机械安全生产的重大隐患，如：巡检部位的确定，临界裂纹长度的确定，由初始裂纹长度扩展到临界裂纹长度的速度（时间）的确定，巡检周期的确定。
2.4.3远程诊断技术的应用
远程诊断可以实现值班人员和在家的技术人员的协同诊断，能对整个物流系统实现24小时的监控，保证物流系统的正常运行，下图表示远程诊断的流程。

远程诊断流程图

3. 物流装备的水平迈上新的台阶
从广义上说，物流装备基本涵盖了传统意义上的物料搬运设备，包括起重、输送、管道、装卸、仓储、工业车辆、自动化等，在社会物流及企业生产物流、储存及货物流转过程中，无不得到广泛应用。物流装备是现代物流重要技术支撑之一，现代物流的进程不断地对物流装备提出新的要求，客观上推进了物流装备水平的提高，从而新产品、新设备不断问世。
3.1 经济高速发展、市场的需求与竞争，壮大了物流装备行业
1980年以来，我国经济发展速度明显增快，市场对物流搬运设备需求增加，促进了物料搬运技术较快发展，通过技术引进，与国外先进国家合作、合资，研制生产了大批成套的物料搬运设备，开发能力得到了很大的提高，物别是进入20世纪90年代以来，随着物流概念的深入人心，物料搬运设备也得到了前所未有的发展，物料搬运设备在物流系统中得到更为广泛应用。
━ 设计、研究、生产物料搬运设备的企业及产品产量快速增长，到2009年，全国生产物料搬运设备的企业超过了4000家，年产值超过3100亿元人民币。
━ 开发了一批具有当代技术水平的大型、高效和专用的品种，某些产品已达到国际先进水平，在国际市场上具有很强的竞争能力，如上海振华港口机械股份有限公司生产的集装箱岸边桥世界市场份额超过75%。
━ 增强了提供物料搬运成套设备的能力，如自动化立体仓库成套设备、码头成套装卸输送设备、散料成套输送设备等等。
━ 广泛开展科研工作，采用先进的设计方法和标准，产品开发设计能力明显提高。
━ 人才培养多渠道、多机制。
3.2 技术创新是提高物流装备技术水平的根本
技术创新是产品发展的根本，也是企业发展的根本之一。
3.2.1大型自动化立体仓库、物流中心及各式仓储物流装备
自1980年我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库投入运行到今天，国内已能自行设计、制造，提供由自动存取系统、搬运机器人、自动导向车（AGV）、自动升降机（AHV），输送设备、分拣系统、条形码、扫描器、计算机信息管理和控制系统等组成，并将微电子技术、电力电子技术、先进控制技术应用到机械驱动系统，实现了自动化操作的物流中心或配送中心的全套物流装备，并在烟草、医药、汽车、电子、服装、图书等行业的自动化立体仓库及物流配送中心得到较快的发展。如北京起重运输机械设计研究院设计建造的联想电脑集团集成化物流系统是二十一世纪初国内自行设计、建设的规模最大、自动化水平最高的自动化立体仓库；为国药集团等单位建造的多座物流配送中心，系统工艺复杂，其综合性能已接近发达国家的先进水平。又如：昆船物流自主研发的自动化立体仓库系统、输送系统、作业系统、分拣系统、自动导引车系统等多个物流系统，其巷道堆垛机、自动导引车、穿梭车等系列产品及获得软件著作权的物流管理软件TIMMS总体上达到了国际先进水平，其中部分单机性能指标已达到国际领先水平。
3.2.2 大起重量、机电一体化、全自动控制的起重设备
我国起重机研发、设计、制造技术通过三十年来的努力，水平有了突破性的提高。
太原重工集团公司为三峡工程设计制造的1200/125t室内最大桥式起重机，开发应用了多项新技术，攻克了多项技术难关，满足了三峡工程高标准的使用要求，得到了国内外专家和用户的高度赞扬，被誉为耸立在三峡的世纪精品。三峡工程6台1200t桥式起重机设备运行情况一直保持良好状态，保证了三峡工程发电机组的顺利安装。
大连重工.起重集团有限公司自行设计制造的20000t×125m多吊点桥式起重机，是目前世界上最大的起重设备。该起重机起重量为20160吨，跨度为125米，起升高度为113米，用于海洋石油钻井平台上层建筑的整体吊装。实现了平台建造过程中采用大分段并行制造工艺技术，将海洋石油钻井平台上所有上层建筑模块在陆地制造、拼装、装配成整体，利用驳船运至大坞内多吊点桥式起重机下方，然后将上层建筑模块整体吊起，再将钻井平台下浮体运至多吊点桥式起重机下方，利用多吊点桥式起重机将上层建筑模块对接到下浮体上，最后立体合拢焊接成一体。
北京起重运输机械设计研究院承建的安徽铜陵全自动控制垃圾抓斗起重机在计算机控制下，具有自动监测料位、自动判断并选择来料点和投料点、自动运行投料、倒垛和搅拌等工艺流程、自动进行报表统计、故障自动诊断等功能，并按先进的构造、最优的配置设计，达到欧美发达国家的先进水平。
3.2.3 大型港口集装箱装卸运输系统成套设备
上海振华重工（集团）股份有限公司是全国也是世界上最大的港口机械制造商，主要产品之一集装箱起重机已生产近1600台、轮胎式集装箱起重机近3000台，覆盖世界73个国家和地区的集装箱码头，产品占据本行业世界市场75％以上的份额。公司开发的双40英尺箱双小车集装箱岸桥，起重量80t、主小车起升速度满载90m/min、空载180 m/min，运行速度240 m/min起升高度40m以上，其综合性能和高效作业效率为世界集装箱港口带来更大的利益。公司自主完成的“新一代港口集装箱起重机关键技术研发与应用”项目，获得2005年度国家科技进步奖一等奖。

3.2.4 大型散料港口装卸运输系统成套设备
上海罗泾散杂货码头，首次在世界上实现公共散杂货码头和大型钢铁企业的无缝隙物流配送，实现了一条岸线同时供公共码头、钢厂和电厂灰场共用的方案，成为资源节约型、环境友好型码头建设的优秀典范。项目领军人、著名工程专家包起帆荣获2009年度世界工程组织联合会“阿西布•萨巴格(Hassib J. Sabbagh)优秀工程建设奖”。这是我国工程界首次获此殊荣。码头采用管理信息系统、生产实时控制系统、港区运行状态监测系统形成一个闭环的一体化管理控制系统，提高了营运效率。在码头装备上，开发了世界上第一台全自动抓斗卸船机和散货装船机，实现了矿石装卸作业的全自动化。

3.2.5 大运量、长距离、环保型输送机
由上海科大重工集团有限公司中标的巴西圣路易斯港带式输送机，输送的物料为铁矿石，输送量达到20000t/h，带宽2200mm，带速4.2m/s ，最长单机长度1230m，输送机总长3524 m，将国内最大的输送量整整提高了一倍，输送量与国际上最大输送量持平。
园管带式输送机具有密封性好、保护环境、输送线可沿空间曲线灵活布置、输送倾角大、复杂地形条件下单机运输距离长等特点，近年来已得到越来越多的应用。正在设计制造并将安装于贵州雍城电厂的环保型园管带式输送机，输送长度将超过7100m,为世界第二，亚洲第一。
作为能源业不可少的火力发电厂粉煤灰输送以及脱硫工程、石灰石粉的输送技术，我国的管道物料输送产业建立在自主技术研发、工程项目系统参数优化的基础上已可为1000MW机组除灰系统，提供大出力、长距离输送的成套设备，达到国际先进水平。

4．物流工程的未来
4.1 物流系统网络化
经济全球化电子商务时代物流系统运营的主要特征之一是物流系统的网络化。完善的物流网络是现代高效物流系统的基础条件，地区性、全国性、全球性的物流网络是现代物流系统不可缺少的资源。物流网络系统包含物流通路、物流据点以及有关的信息系统等。当今世界全球信息网络资源的可用性及网络技术的普及为物流的网络化提供了良好的技术支持。今后我国广域性物流系统的基础建设，如各种物流园区、大型物流中心、配送中心的建设将会有较快发展。
4.2 大系统下的物流工程
21世纪的竞争将不再是企业和企业时间的竞争，而是供应链和供应链之间的竞争。物流系统将不再单独为某一特定的企业服务，而是支持整个供应链系统的高效运作，物流资源也不仅仅在单个企业内进行合理配置，而是在整个供应链系统中进行合理配置。只有在一个更广阔的系统框架上来对物流工程进行研究，才能充分发挥物流系统在整个经济中的支持作用。
4.3 注重物流系统的服务性
在服务经济社会中，物流系统的最终使命不单单是企业的“第三利润源泉”，而是要在提高客户服务水平的基础上为产品增值，吸引更多的客户，提供更好的服务。物流的核心是一种服务，物流企业的产品是物流服务，制造业企业物流服务于生产加工制造和营销活动。在生产企业间的技术水平和产品性能日趋接近时，企业要想获得市场的更大份额必须提升自身的服务水平，如较高的产品可得性、及时优质的售后服务和良好的信誉等都将成为未来消费者选择产品的重要标准。因此我们在进行物流工程的研究时，要更注意物流系统的服务性能，使物流系统能够更好地为企业的生产和销售服务。
4.4 物流技术集成化
随着现代化生产系统和高度自动化装配生产线的出现，成千上万的零部件大部分都要求进行准时配送，只靠地面输送显然已经不能满足这种生产系统的复杂需求。因此，在现代化的装配车间，主体建筑已不再是过去那种一层式的结构，在生产车间产生了两层、三层的立体输送系统。如大量的悬挂输送机、升降平台等其它设备在生产车间内部形成了一个立体交错的物流系统。这就要求物流工程人员在进行系统规划设计时，不仅要考虑平面上的布置设计，还要考虑到在立体空间的设备布置以及它们之间的干扰，给系统规划设计提出了更高的要求。物流技术集成化及与企业生产系统的有机结合，使物流工程在国民经济的可持续发展中愈发重要。
4.5 物流装备现代化
物流离不开装备，现代物流要求具有高度机械化、自动化、智能化、信息化、标准化的物流装备作为支撑，组织起高效的人—机—物流系统，以实现高效、快捷、准时、安全优质物流服务。
4.6 信息技术在物流工程中的作用更加突出
随着信息技术的不断发展，产品、企业和企业的各种业务流程都被描述成一个信息的集合体，企业的生产和销售过程也成为一个信息流动和处理的过程。对于物流系统来讲，小到对各种物流设备的控制，大到订单处理过程中的信息流动和对供应商信息的共享，没有一样能够离开信息而能良好运作。在进行物流工程的研究过程中，只有充分认识到物流信息的作用，才能使整个系统获得高效运作的能力。信息化是一切的基础，信息技术及计算机技术在物流工程中的应用将会彻底改变世界物流的面貌。

周云 中国机械工程学会物流工程分会副理事长兼秘书长，北京起重运输机械设计研究院高级工程师，处长。
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