以全新視角“三”話物流發展
——“物流新語”系列連載之三

文/王建新

蘇州羅伯特木牛流馬物流技術有限公司

作為供應鏈活動的一部分，物流涉及環節眾多、形式多樣，要想完全掌握物流全貌并非易事。因此，我們不妨以全新視角切入，對于供應鏈與物流過程中的特點與變化進行總結梳理，或可帶來一些不同的收獲與啟示。

作為“物流新語”系列連載的第三篇，我們不妨以“三”為切入點，以全新角度透視物流特點與發展變化。例如，供應鏈中有“三流”：物流、信息流和資金流；物流活動有“三大場景”：采購物流、生產物流和銷售物流；用戶需求有“三化”：高效化、節能化和無人化；自動化物流設備有“三要素”：機械、電控和軟件；物流設備運動有“三種形式”：旋轉運動、直線運動和環線運動；物流方案規劃有“三流”：流程、流量和流向；物流方案規劃有“三維”：平面、空間和時間；我國物流發展有“三個階段”：跟跑、并跑和領跑。

供應鏈“三流”：物流、信息流、資金流

供應鏈是將商品生產和流通過程中涉及的上下游企業，如供應商，生產商，分銷商和零售商等等，連結在一起的網狀結構，其中包含信息流、物流、資金流。這是商業活動的三個基本組成要素。

在由原材料供應商、零部件供應商、生產商、分銷商、零售商等一系列企業組成的供應鏈中，物流從上游的供應商往下游的零售商流動，資金流從下游往上游流動，而信息流則是雙向流動在電子商務信息、物流、資金流中，信息流是核心，物流是保障，資金流則是實現的手段。三者之間有效互動，構成了一個完整的電子商務模型，即“商流”，如圖1。

圖1 物流、信息流、資金流三者之間有效互動

物流活動“三大場景”：采購物流、生產物流、銷售物流

作為供應鏈體系的一部分，物流貫穿于原料采購、生產加工、成品倉儲運輸等全流程中，可大致歸為“三大場景”。其中，采購物流是企業為了滿足生產和經營的需要，向供應商購買產品或服務作為企業資源的行為，包含采購、運輸、倉儲和供應等活動。生產物流是生產制造環節的物料流轉，從原材料入庫、出庫到生產線配送，到加工過程中間的半成品和原輔料搬運配送，再到成品檢驗、包裝、緩存、入庫和出庫所發生的所有物流活動。銷售物流就則包括裝卸搬運、儲存、包裝、流通加工、運輸配送和逆向物流等一系列物流活動。

用戶需求“三化”：高效化、節能化、無人化

來自市場用戶的需求，是物流技術發展的源動力。經過多年的積累與發展，用戶企業對于物流技術的認知水平明顯提升，并且更多希望能在保證日常生產經營的前提下，獲得最高的投入產出回報，也就是最短的投資回收期，實現的手段是“高產”、“降耗”和“減人”。

圖2 物流活動“三大場景”

圖3 用戶企業的“三化”需求

圖4 自動化物流設備“三要素”

其中，“高產”對應的就是提高單位面積的物流效率，包括搬運效率、輸送效率、分揀效率、揀選效率、存儲效率、裝卸效率等；“降耗”對應的是使用更加綠色節能的技術、設備來降低整個物流系統的能源消耗，比如堆垛機的能量回收技術、穿梭車的超級電容技術、電控方面的變頻和伺服技術，以及物流系統方案優化、路徑優化和節拍控制等等；“無人化”就是用機器來取代人工，目前除裝卸車還需要大量的叉車工人和裝卸工人外，搬運、輸送、分揀、揀選、存取、拆碼垛等環節基本可以實現無人化。

自動化物流設備“三要素”：機械、電控、軟件

在通常情況下，大多數自動化物流設備由機械、電控和軟件三部分組成，機械是軀體，電控是神經，軟件是大腦。

1.機械部分由結構單元、驅動單元、傳動單元和執行機構組成。

根據不同的物流動作和功能，機械機構擁有多種形態，有框架式機構，比如堆垛機、龍門機器人、提升機、輸送機、分揀機等；有關節式結構，比如關節機器人、伸縮皮帶機等；有連續單元式，比如交叉帶分揀機、懸掛鏈、滑塊分揀機等。

其中，驅動單元有電磁驅動和流體驅動之分，電磁驅動設備包括普通電機、變頻電機和伺服電機，而電機有直流和交流之分，交流電機有同步和異步之分。

傳動單元則包括齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動、鋼索傳動、螺旋傳動、諧波傳動、鍵傳動等，齒輪傳動扭矩大、精度高、速度高，比如堆垛機貨叉的伸縮機構和AGV驅動轉向機構等；鏈傳動扭矩大、精度低、速度低，比如提升機、翻轉機和重載輸送機等；帶傳動扭矩適中、精度中、速度中，常用于皮帶機、提升機、分揀機、移載機、擺輪、高速Miniload等；鋼索傳動主要用于堆垛機的提升機構。

執行機構是直接與物料接觸的機構，比如氣動吸盤、夾爪、貨叉、滾筒、皮帶、鏈條等。

2.電氣控制包含內容較多，并且自動化程度越高的物流設備，其電控裝置和控制邏輯越復雜。

通常電氣控制包括控制單元、供電單元、網絡通訊、檢測系統、識別系統、避障系統、定位系統和導航系統等。

控制單元主要是位于單機的控制組件，包括PLC、伺服驅動器、變頻驅動器、變壓器、低壓元器件等，大多被安裝在電器柜中或設備內部；供電單元主要為物流設備提供電力，主要的供電方式有柔性電纜、滑觸線和非接觸式供電；網絡通信有以太網通訊、遠紅外通訊、WiFi、5G等，主要的通訊協議有TCP/IP、Profinet、Profibus、Ethernet等；要的檢測系統有外形檢測、重量檢測、距離檢測、位置檢測、有無檢測等；主要的識別系統有條碼識別、二維碼識別、聲光識別和3D視覺等；常用的避障系統多采用光電電路或者超聲波，實現在短距離和小范圍內判斷前方是否有障礙物，然后進行停車處理。

常用的定位系統有限位開關、接近開關、尋址片定位、激光定位和二維碼定位等，常用的導航系統有慣性導航、磁性導航、激光導航、二維碼導航和Slam導航，目前以激光Slam導航和視覺Slam導航最為先進。

3.軟件控制主要有MES、WMS/WCS、RCS和TMS等等。

其中，MES系統是一套面向制造企業車間執行層的生產信息化管理系統，可以為企業提供包括制造數據管理、計劃排程管理、生產調度管理、庫存管理、質量管理、人力資源管理、工作中心/設備管理、工具工裝管理、采購管理、成本管理、項目看板管理、生產過程控制、底層數據集成分析、上層數據集成分解等管理模塊。

WMS倉儲管理系統，綜合入庫管理、出庫管理、物料對應、庫存盤點、虛倉管理、庫存統計等諸多功能，有效控制并跟蹤倉庫的物流，實現完善的企業倉儲信息管理，并可以與ERP、MRP、WCS等多種軟件系統對接，更好地提高企業管理的深度和廣度。

WCS倉庫控制系統是介于WMS系統和PLC系統之間的管理控制系統。一方面，WCS系統與WMS系統進行交互信息，接受WMS系統指令，并將其發送給PLC系統，從而驅動產線產生相應操作。另一方面，它將PLC系統的狀態及數據實時反映，并提供對PLC系統和產線的接口調試。

RCS機器人控制系統，通常是由設備供應商直接提供，一般自動化項目中的設備調度、路徑規劃等都受控于該系統。

TMS運輸管理系統，包括訂單管理、配載作業、調度分配、行車管理、GPS車輛定位系統、車輛管理、人員管理、數據報表、基本信息維護、系統管理等模塊。該系統對車輛、駕駛員、線路等進行全面詳細的統計考核，能大大提高運作效率，降低運輸成本。

物流設備運動“三種形式”：旋轉運動、直線運動、環線運動

物流設備的種類和功能多種多樣，但其運行形式主要有三種：旋轉運動、直線運動和環線運動。旋轉運動指的是物流設備自身環繞著一個中心的運動，比如電動滾筒的旋轉、旋轉臺換向設備和擺輪分揀機等，作為動力來源轉化成物料的直線運動和環線運動。直線運動指的是將物料從A點到B點的搬運或輸送，“兩點之間的距離直線為最短”，比如堆垛機在XYZ三個方向的運動都是直線運動，直線穿梭車也是在一條直線軌道上往復運動，提升機在一條或兩條導軌上上下往復運動等等。環線運動指的的物流設備組成一個封閉的環形，帶動物料進行環形運動，比如交叉帶分揀機、環形穿梭車、懸掛鏈、OHT、連續式提升機等。

物流方案規劃“三流”：流程、流量、流向

要做到真正的“物暢其流”，在物流方案規劃中需要重點關注流程、流量和流向。流程決定物料的處理順序和邏輯關系，包括裝卸、收發、搬運、輸送、分揀、存儲、揀選、配送等。以立庫為例，流程包含整托入庫、整托出庫、揀選出庫、揀選入庫、空托出庫、空托入庫等，與立庫的日常作業密切相關。

流量決定物料的在單位時間內的處理數量，通常以小時為計時單位，比如托/小時、箱/小時、件/小時等，流量決定物流的產能和物流設備的選型及配置，需要特別關注整個系統的“瓶頸”。

圖5 物流設備運動“三種形式”

圖6 我國物流業發展的“三階段”

流向是物料流動的方向，包括前后左右上下六個方向，為避開建筑物或者其他設備設施的干涉，物料的流向會發生相應變化。在做物流方案設計時，要盡量避免三個問題：“單個動作的長途奔襲”、“多個動作的狹路相逢”和“同一物料走回頭路”，前兩者會浪費太多時間來進行搬運，占用較多資源，降低整個系統的物流效率，后者則把物流流程變得復雜，加大控制難度，降低系統的可用性。將不良設計消滅在方案階段，遠比在項目安裝現場再進行切割、焊接、噴漆等補救，要省事、省力和省心。

我國物流行業起步較晚，隨著國民經濟飛速發展，物流行業也保持著較快增長速度，物流體系不斷完善，行業運行日益成熟和規范。在筆者看來，主要經歷了跟跑、并跑、領跑三個典型階段。

物流方案規劃“三維”：平面、空間、時間

物流方案規劃是一項系統性工作，要求規劃人員必須掌握全面的物流知識，包括現場實勘、數據收集、數據分析、工藝流程、功能區劃分、設備參數、設備選型、效率計算、土建需求、消防知識、操作人員、標識標志、技術文檔編寫等等。在做物流方案時，經常會遇到硬性條件的限制，不得不采用變通手段，通常的做法是向平面要密度，向空間要容量，向時間要效率。

地面的搬運和輸送，基本是在二維平面上進行，一條通道無法滿足兩臺車同行，可以采用兩條通道；當通道不夠時，可以通過錯位或避讓來實現，單層輸送線或交叉帶分揀機可以在同一條通道上再安裝第二層、第三層、第四層等。如果單一平面無法滿足，可以向空間拓展，通過采用懸掛輸送來釋放地面的操作空間，通過搭建鋼平臺來拓展Z方向上的空間，通過提升機、螺旋輸送機和爬坡皮帶機輸送到更高的樓層等，從而實現跨樓層作業。通過有效的控制節拍和作業時間，削峰填谷，錯峰出入，人機協同，可以使得整個物流系統的可用性得到完全發揮。

我國物流發展“三個階段”：跟跑、并跑、領跑

我國物流行業起步較晚，隨著國民經濟飛速發展，物流行業也保持著較快增長速度，物流體系不斷完善，行業運行日益成熟和規范。在筆者看來，主要經歷了跟跑、并跑、領跑三個典型階段。

1980年至2000年之間，我國物流行業處于跟跑階段，包括跟著市場跑，跟著客戶跑，跟著國外競爭對手跑。在這期間，政府逐步開放市場，但市場成熟度低，進入門檻較低，國內技術水平較為落后，國內企業只能花高價從國外購買先進的物流設備和技術，本土物流設備制造商通過學習、消化和吸收，開始模仿、研發制造各種物流設備。同時，國外公司也在國內招聘并培養了首批本土物流技術人才。

2000年至2015年之間，我國物流行業處于并跑階段，此時市場集中度增加，行業朝著規模化、專業化、精細化方向發展，競爭逐步加劇。這一階段，國內較早掌握先進物流設備和技術的人才開始組建公司，不僅要與國外公司競爭，而且國內同行間也展開了市場、技術和人才的競爭。伴隨各種物流系統集成商、物流設備制造商和零部件供應商的全方位競爭，物流項目成熟度得以上升，物流設備的可靠性和穩定性也穩步提高，但項目整體價格卻不斷地下降，供應商的利潤空間在慢慢減少。

2015年至今，行業領頭羊借助資本力量開始形成絕對競爭優勢，搶占資本市場和人才資源，保持創新引領。隨著AGV技術快速發展，傳統物流設備市場逐漸被更先進、更柔性的AGV所替代，土地、材料和人工等經營成本不斷攀升，客戶也在不斷詢價、比價、議價，物流系統集成商和設備供應商的日子愈加艱難。有些提前進入資本市場的上市公司和國資背景的公司吸引了大量優秀行業人才，借助規模化優勢和資本優勢，搶占了國內外大部分的市場份額，并逐漸向全球化方向發展。我們相信，未來會有多家中資背景企業躋身全球排名TOP10的物流系統集成商名單中。與此同時，對于眾多小而散的物流系統集成商和設備供應商而言，其市場空間將進一步受到擠壓。