基于物联网技术的战略投送基地仓储转运作业流程优化

孙 穗，崔 航2

(1.军事交通学院 基础部，天津300161； 2.军事交通学院 研究生管理大队，天津300161)

● 军事物流 Military Logistics

基于物联网技术的战略投送基地仓储转运作业流程优化

孙 穗1，崔 航2

(1.军事交通学院 基础部，天津300161； 2.军事交通学院 研究生管理大队，天津300161)

为提高物流仓储转运系统作业效率，提升战略投送基地的保障能力，通过分析基地物流仓储转运系统构成及作业流程，针对作业流程存在的问题，结合物联网技术设计作业流程优化方案，并运用仿真软件对方案进行仿真验证，从而得到基地物流仓储转运作业流程优化方案。

战略投送基地；物联网；仓储转运

战略投送基地(以下简称“基地”)主要担负部队远程立体投送、战略物资跨区跨境运输、伤病员后送转运和支援国家地方应急救援等保障任务。其中，军用物资仓储转运是基地承担的重要任务之一，主要通过基地物流仓储转运系统完成。因此，能否充分发挥基地物流仓储转运系统的功能，在规定时间内完成上级下达的保障任务，是衡量基地保障能力的重要指标之一。物联网技术作为21世纪新一代的智能网络，在各行各业已得到广泛应用，将物联网技术引入到基地物流仓储转运作业中，可以充分发挥智能传感、射频识别、无线传输等技术的优势[1]，提高基地物流信息采集的灵敏度和信息传输速率，降低人工作业强度，提高基地物流仓储转运作业效率和基地综合保障能力。

1 基地仓储转运系统基本作业流程

根据基地物流仓储转运系统功能要求，涉及的作业项目主要有物资器材的收发保管、分拣包装、维护轮换、集装配载、装卸载和捆绑加固，故该系统可分为物资仓储系统、物资空运系统、装卸载保障系统等3个子系统。

目前，基地仓储转运系统由物流业务管理机构、基础设施、作业装备以及转运对象组成，实施战略物资的预储转运等保障任务。以具有代表性的基地Ⅱ号货运站为例，该货运站是由高架立体仓库、航空物资处理系统和航空集装自动化立体仓库组成，涉及的作业流程主要包括陆侧物资入库作业、穿梭式货架物资入航空板库作业、物资陆侧出库作业和物资空侧出库作业等。

物资在到达II号货运站后，首先到出入库办公室办理入库手续，车辆在系统指定的月台进行卸货验收，经过拆箱、分拣、包装后的物资由操作员录入物资信息，单件入库的物资需打码贴标，并对扫码无法识别的物资进行重新补码。非应急预储物资需进行人工组盘操作，并将托盘信息录入系统，整托盘物资入库则直接录入托盘信息，不需打码及组盘操作。应急预储物资托盘由叉车搬运空侧，经安检合格后搬运至组板台进行人工组板，称重、尺寸检测后入航空集装板库存储。非应急预储物资托盘经尺寸、质量检测操作，不合格的需重新人工组盘，检测合格的非常规物资入异形货架存储；常规物资由叉车输送搬运至穿梭板库或无轨货架存储。当需进行出库作业时，系统接收配载任务后，物资下架进行安检，安检不合格的物资托盘回库等待检查，安检合格的物资托盘由叉车搬运至组板台附近进行拆盘，拆盘后剩余物资执行回库操作，空托盘一并整理后回库。拆盘的物资进行人工组板，经尺寸检测、称重后挂签排队，物资核重不合格的需人工处理后重新组板，核重合格的由拖车转运，完成空侧出库作业。

上述作业流程，是按照物流作业的传统做法设计的，但从物流系统整合、流程优化视角看，再考虑物联网技术等因素，上述作业流程还存在诸多问题。

(1)人工操作环节较多，信息技术应用较少。从作业环节看，大多数物资的出入库作业主要靠人工操作，如逐件扫码、打码贴签、称重打签、人工补码、人工拆盘、人工组板、收发物资、人工交接等流程环节，不仅费时、费力，而且准确度不高，尤其在任务量较大时，还会出现仓储转运暂存区混乱和物资信息录入不及时等问题。

(2)信息流交互传递不够流畅，仓储转运作业效率不高。从基地物流仓储转运系统现有运行情况看，物流作业信息流的交互传递、状态转化还很不流畅，尚无法做到自动完成。从物资接收单到入库单、从入库单到库存单、从发放单到出库单等环节，都还需要人工衔接来完成，这些都对物流仓储转运的作业效率造成一定的影响。

(3)单系统单库流程较合理，整体流程不够优化。由于基地刚刚建成不久，各个货运站和堆场的设施设备大多还处于运行调试阶段，从单一的货运站和堆场的角度考虑，各单系统的作业流程相对比较合理，也能够达到一定的优化，已经基本达到了设计的能力标准。但从整体的角度考虑，基地物流仓储转运系统整体流程还不够优化，各货运站相对比较独立，开展仓储转运作业任务的协同性不强。在物资跨库调运物资作业、多库物资同时出入库作业、军地一体化协同作业等方面，作业流程均需要进行优化，以达到系统整体流程优化目的。

2 基于物联网技术的流程优化方案

通过在基地物流仓储转运作业流程中应用物联网技术，优化现有作业流程，提高工作效率，能够确保物资战略投送任务的顺利完成。

2．1 陆侧物资入库作业流程优化

以物联网技术为支撑的陆侧物资入库作业流程，能够通过RFID感知技术和无线传输技术将物资流与信息流结合起来，以达到物资在仓储转运作业过程中的实时感知。通过使用固定式RFID读写器，在物资到达的同时即可将其相关信息自动传输至物资感知系统中，系统通过与实际入库信息进行比对即可确定物资是否合格，若合格即允许入库并将入库信息自动转换为库存信息，若出现错误即输出相关提示信息，由工作人员将情况上报至出入库办公室。物资感知系统将单件物资组盘方案发送至人工组盘台，之后通过RFID读写器对托盘上的物资信息同托盘ID进行绑定，同时系统根据最优的货位存储方案，通过叉车上的RFID电子标志，引导叉车沿最优路径至空货位完成物资存储作业[2]。在仓储区的固定式RFID读写器，通过自动读取货架上的托盘信息，来确认物资就位，同时更新库存信息，完成物资陆侧入库作业。

2．2 物资空侧出库作业流程优化

同样在物资空侧出库作业环节中，物资感知系统接收物资出库信息后，能够直接将配载任务单转化成出库单，通过对在库物资查找并锁定需要出库的物资，同时向安装有RFID电子标识的叉车发送出库指令，引导叉车进行备货，降低因人工操作而导致的错误发生率。之后，物资进行安检，安检不合格的物资托盘回库等待检查，安检合格的物资托盘由叉车搬运至组板台附近进行拆盘，拆盘后有剩余物资则回库，空托盘整理后回库。拆盘的物资进行人工组板后，系统通过手持RFID读写器自动记录集装板所载物资信息，并对物资和集装板ID进行绑定，经尺寸检测、称重后由系统自动分配的拖车进行装载，物资核重不合格的需人工处理后重新组板，核重合格的由拖车转运至停机坪准备装机。在物资出库的同时，同步更新在库物资相关信息，做到出库作业全过程动态可知。

2．3 优化后较优化前作业流程的改进

通过与运输车辆信息进行关联，使物资信息在到达前即进入感知系统，便于提前做好工作准备；通过运用物联网RFID技术，加快物资出入库速度，能够高效、准确地完成物资清点与核对；通过对带有RFID电子标识的叉车发送最优的货架路径指令，并引导其进行出入库搬运操作，能够极大地提高物资分拣速度和准确度，同时在打板完成后分配拖车进行拖运，保证出入库作业各环节的无缝衔接，从而满足物流仓储转运作业先进、先出的原则。由于系统自动将配载任务单转化为出入库单，既节省了时间，提高了效率和准确性，同时因避免人工操作，降低了作业出错率。在出入库作业完成后，库存信息能够自动更新，陆侧物资出入库作业自动化程度大大提高，降低了人工作业强度，提高了出入库作业效率，降低了差错率。

3 仓储转运作业模拟仿真及优化方案验证

流程优化非常重要的一步就是对优化方案进行验证，通过验证确定优化方案是否能够改进作业流程。本文在提出作业流程优化方案的基础上，以基地Ⅱ号货运站为例，通过运用Flexsim仿真建模软件对基地仓储转运作业进行建模仿真，对比优化前后流程的输出数据，从而完成对优化方案的验证。

3.1 仓储转运作业仿真模型的构建

本文采用Flexsim物流仿真软件对优化方案进行验证，Flexsim是美国Flexsim公司开发的系统仿真模型设计、制作与分析工具软件，专门面向制造、物流等领域[3-4]。Flexsim物流仿真软件，可通过建立研究对象可视化的3D仿真模型，通过运行模型，分析和验证各种系统、工程项目，得出优化、改造后的设计方案。

在基地仓储转运系统中，由于各货运站和堆场的功能设备不同，所建的模型也存在一些差异，本文主要通过对Ⅱ号货运站物流仓储转运作业进行相应的简化和假设来构建仿真模型。同时由于货运站本身功能的特殊性，成本等因素将不成为考虑的主要因素，而仓储转运作业的效率和完成仓储转运作业的任务量与最大时限等为主要考虑因素，需要在仿真模型的运行中加以体现。

Ⅱ号货运站主要由堆垛机+穿梭板库、高架库、异形库和集装板库构成，每个组成部分的系统各不相同。堆垛机+穿梭板库系统需要搭建控制堆垛机和穿梭板两种任务执行器的调度系统逻辑，此系统实现难度较大，能够模拟出的效果是入库堆垛机与两台穿梭板配合进行入库，出库堆垛机与另外两台穿梭板配合进行出库，实现了主要功能。高架库系统根据其功能特点，采用输送机实体作为功能实现单元，入库、出库各使用一台叉车实体。异形库系统的功能比较简单，集装板库系统也是组合功能系统，较为复杂，模拟出了基本功能。其他系统有货物的存储位分配系统、货物分拣系统和货物拆组盘系统，其中货物的存储位分配系统贯穿所有立体库系统，货物分拣系统体现在货物进入货运站初期的分拣，货物拆组盘系统控制货物所有的组盘和拆盘。Ⅱ号货运站物流仓储转运作业系统的结构及关系如图1所示。

在Flexsim仿真软件中建立Ⅱ号货运站物流仓储转运作业系统平面布置模型，并将对应的实体对象拖拽至相应位置，编辑调整后得到II号货运站物流仓储转运作业系统3D仿真模型(如图2所示)。

根据Ⅱ号货运站物流仓储转运作业流程的物资流线方向，按照卸载、分拣、组盘、搬运、存储、搬运、拆盘、组板、装载的作业流程顺序，将各个固定实体的端口连接以实现流程连接，构建仿真模型的逻辑关系(如图3所示)，黑色实线表示各对象之间的逻辑流程。

图1 Ⅱ号货运站仓储转运作业系统结构

图2 Ⅱ号货运站物流仓储转运作业系统3D仿真模型

图3 Ⅱ号货运站物流仓储转运作业系统仿真逻辑连接示意

3.2 仿真模型的参数设定与运行

本文根据基地Ⅱ号货运站物流仓储转运系统设计方案及物流仓储转运设备惯常的经验数据综合考虑，对仿真模型的输入参数进行拟合，具体数据见表1。

表1 主要实体参数

在完成模型搭建、参数设置以及按照系统的需求编写逻辑等步骤，同时调试模型使得模型运行情况服从于系统架构后，就可以运行模型，并检验其性能。通过对模型仿真结果进行分析，来判定模型是否符合基地物流仓储转运作业流程的实际情况，同时依据本文的优化方案进行相应的优化操作。

终止仿真模型运行的方法通常有两种：一种是确定仿真时间的长度，另一种是确定仿真事件的数量[4]。根据本文仿真和优化的实际需求，采用确定仿真事件数量的方法终止模型的运行。仿真模型模拟Ⅱ号货运站物流仓储转运系统进行一次物资仓储转运任务的工作情况。在Flexsim运行环境下，定义散件物资单元平均质量为25 kg，共有1万件散件需进行仓储转运，即共计250 t物资，这样，当仿真模型发生事件数量达到1万件时，模型将停止运行，同时输出仿真结果。

3.3 优化前后仿真模型运行数据分析

在模型各实体逻辑编译调试完毕后，即可点击“运行”按钮，对Ⅱ号货运站进行给定物流仓储转运任务的运行仿真模拟。同时由于Flexsim的实时性和可视化功能，在运行过程中可以对各个实体进行操作，对该实体的当前状态进行监测。当仿真模型运行完毕后，可以输出仿真运行数据报告，分析当前的运行状态和各个指标参数，得到每个监测实体的各种状态在总工作时间中所占比重。

应用物联网技术使物流仓储转运作业流程各个环节的时间都不同程度地减少，出入库环节的人工作业效率也得到提高。在Flexsim仿真模型中，可以通过修改Processor的“录入系统”参数来达到优化的效果，将“录入系统”参数由“20”调整为“10”并运行模型，即得到优化后的模型仿真运行数据报告。

通过运行仿真模型，得到3个Processor的优化前后运行状态。同优化前相比，3个处理器的idle时间占比均有所增加，表示处理器的工作负荷都有不同程度的降低，而3个处理器的单位时间输出量经前期波动上升后均增加至300～350，累积输出量也有所增加，作业效率得到了提高。汇总优化前后两个方案模型运行情况数据，得到优化前后数据对比(见表2)。

表2 优化前后仿真模型主要输出参数对比

由表2可以看出，优化后的Ⅱ号货运站物流仓储转运系统仿真模型，由于结合物联网技术，简化了作业流程，缩短了处理器的处理时间，在多个方面都得到优化和改进。在提升出入库工作效率、减少总工作时间的同时，提升了仓储转运作业系统中主要设施设备的利用率，也验证了本文提出的基地仓储转运作业流程优化方案有效。

4 结 语

军事物资的仓储转运是战略投送基地承担的重要任务之一，能否充分发挥物流仓储转运系统的功能，在规定时间内完成上级给定的任务量，制约着基地保障能力的提升。本文通过分析基地仓储转运作业流程现状，提出了需要解决的问题，并结合物联网技术的优势，设计了作业流程优化方案，之后运用Flexsim物流仿真软件，对基地仓储转运作业流程进行模拟仿真，最后根据系统设计指标进行合理的任务想定、运行仿真模型，并通过对比分析优化前后的实体数据，验证了流程优化方案，对基地仓储转运系统作业流程优化具有一定的借鉴和参考价值。

[1] 许爱装．物联网全球发展现状及趋势[J]．移动通信，2013，37(9)：60-63．

[2] 刁培培．射频技术和AGV小车辅助下物流自动化仓储定位方法研究[J]．物流技术(装备版)，2014(1)：94-97．

[3] 唐幼纯，范君晖．系统工程：方法与应用[M]．北京：清华大学出版社，2011：13-14．

[4] 张飞，凌大荣，陈伟．物资仓库保障效能仿真模型的构建[J]．军事经济研究，2014，35(1)：35-38．

(编辑：史海英)

Optimization of Warehousing Transshipping Process for Strategic Projection Base Based on Internet of Things

SUN Sui1, CUI Hang2

(1.General Courses Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China;2.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

To promote the efficiency of warehousing transshipping system and upgrade the support capability of the strategic projection base, the paper analyzes the constitution and operation process of warehousing transshipping system, and designs process optimization program with Internet of Things according to the existed problems. It also verifies the program with simulation software and obtains an optimization program for base warehousing transshipping process.

strategic projection base; Internet of Things; warehousing transshipping

2016-06-22；

2016-07-10．

孙 穗(1988—)，女，硕士，助教．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.01.015

E233

A

1674-2192(2017)01- 0064- 05