基于客户定制的电子商务一体化自动物流系统建设

文/冉文学 赵艺德 胡珊娜 李明轩 孙咸宁 周金月

一、引言

近年来，电子商务对实体商务冲击越来越大，特别是移动互联网，改变了人们的生活方式，也改变了商业模式。对于传统行业来说，在电商的冲击下，传统零售的业绩与利润都在下滑，行业蛋糕被不断切分蚕食，正遭遇行业发展的拐点。

而定制服务是市场经济条件下的一种先进业态，它在满足消费者需求的基础上为客户提供满意的服务，基于客户定制的电子商务模式由以供应商为中心转向以客户为中心，利用个性化的信息服务工具来了解和学习客户的需求与喜好，根据客户提出的明确要求提供信息服务，或通过对客户个性、使用习惯的分析而主动地组织信息资源，创建个性化的信息环境，向客户提供其可能需要的信息服务。这样不但使客户在面对电子商务网站提供的上万甚至上百万种产品时能大大节省在商品搜索上花费的时间和精力，而且提高了客户对电子商务网站的忠诚度，增加了用户的访问次数，实现了将更多的电子商务网站的浏览者转变为商品的购买者，提高了电子商务网站的交叉销售能力，为电子商务企业提供更多的盈利机会。

图1：穿梭车自动化动态立体仓储工艺流程

电子商务的线上线下一体化需要完善三个主要的瓶颈，需要应用互联网数据和客户信息创造完整的网上信息系统平台，以满足生产和定制过程中的需要；将线上信息和线下的自动化物流系统有机结合；将仓库、自动化物流系统和信息数据系统融合。这样的线上线下的结合才能最大可能的满足客户的定制服务需求，将客户满意率达到最大。

因此，在电子商务迅猛发展和居民消费结构变化背景下，如何更快速、经济、可靠、高效地满足消费者个性化的定制服务是众多电子商务平台面临的重大挑战。本文以干果行业为例，研究分析了基于客户定制的电子商务一体化自动物流系统。

2.分拣线的解决方案

二、技术解决方案

高效率、大流量穿梭车自动化立体仓储的工艺流程，如图1。

整个系统以周转箱为载体进行的一系列作业，主要包括入、出库作业和存储作业。

入库作业对象包括周转箱和异常出库返库的箱。当上位计算机系统下达入库任务时，自动扫描周转箱的 RFID获取箱的信息后，核对或录入箱内物料信息，之后由输送机系统输送或用叉车搬运到到载货提升机取货站台；同时计算机系统调度载货提升机下降至取货站台并取货，提升机将货物提升到相应的货架分配层输出到穿梭车取货站台，由穿梭车取货后将货物搬运到计算机分配的货位存储。出库作业，当系统下达出库任务时，穿梭车先把货物搬运到穿梭车卸货站台上，由计算机系统调度载货提升机上升到相应的穿梭车卸货站台，取货后提升机快速下降到载货提升机卸货站台，出库输送机系统接货后，最终将货物输送出来，由 RFID 读写器读取电子标签获取出库信息，确认正确后输出到出库站台。穿梭车的换层作业是动态立体仓储系统实现的又一关键工序，本立体仓储系统使用穿梭车充当自动化存取工具。

仓储规划图，如图2。

图2：仓储规划图

图3：干果线上线下一体化定制生产物流系统

图4：分拣线规划图

2.分拣线的解决方案

干果的线上线下一体化定制生产物流系统，其生产工艺流程是这样实现的：

电子商务平台适时收集消费者的需求信息，这个需求信息经消费者确认后即为定制订单；计算机系统将定制订单适时下达到定制生产物流系统，在现场计算机定制信息系统终端上显示出来；适时投放周转箱的工人根据终端的显示信息，向分布位于无动力辊道输送机的投放工位放上周转箱，周转箱带有RFID，被适时写入订单信息，配货工人在工作台附近根据定制信息系统终端适时读取RFID订单信息显示的干果配货信息，往周转箱里配货；配货完以后确认，将周转箱人工送到下一个工位，循环进行配货作业，如果下一个工位没有配货信息，人工送入再下一个工位，直到RFID的订单配货信息完全执行完以后，确认；人工将周转箱推入动力辊道输送机，输送到人工装箱站台；装箱、贴配送单，码托盘送到订单缓存区缓存，等待配送。最后，快速将订单商品送到消费者手中。

其中，干果线上线下一体化定制生产物流系统，如图3；分拣线规划图，如图4；AGV行走路线规划图，如图5。

3.工艺流程图

干果线上线下一体化定制生产物流系统主要工作流程，如图6。

三、关键设备及技术的具体描述

1.仓储的关键设备及技术

（1）存储货架

立体仓储系统的存储货架采用横梁式存储货架，用于实现周转箱多层密集缓存。它由立柱、横梁、斜拉杆、横拉杆、支撑框等拼装组成，如图7。

（2）穿梭车

穿梭车由行走机构、伸缩机构、供电机构以及定位扫描器等组成。

①行走机构

穿梭小车行走机构，是通过安装有驱动轮的伺服电机通过同步带带动安装在传动轴上的从动轮转动，来实现行走动作。如图8。

②伸缩机构

图5：AGV行走路线规划图

图6：干果线上线下一体化定制生产物流工艺流程

图7：立体仓储系统的存储货架

伸缩机构的作用是小车行走到指定的位置后， 从相应的货位上取出周转箱或将小车上周转箱推出到货位。该机构主要由固定侧板、一级伸缩板、二级伸缩板、拽引机构、伸缩滑轨、钩取机构、伸缩驱动机构等组成。

图8：行走机构

图9：伸缩机构

伸缩原理：电机驱动安装有主带轮的主转轴转动，带动安装在主带轮和从动轮上传动带转动，传动带把转动通过啮合带带动一级伸缩版伸缩。

二级伸缩板的运动是靠安装在一级伸缩板上的拽轮和拽引带的作用来实现。拽引带的一端通过固定块固定在侧板上，另一端通过固定块安装在二级伸缩板，带的中间部分绕过拽轮。当一级伸缩板运动时，拽轮做伸缩运动的同时带动二级伸缩板运动。如图9。

③条码定位装置

条码定位装置是由条码和条码扫描器组成，条码扫描器安装在穿梭小车上，条码尺贴在行走轨道内侧，小车行走时通过扫描器实时扫描条码信息来获取当前的位置信息，系统不断地比较当前位置和目标位置来控制小车的加减速以实现精确定位，如图10。

（3）换层提升机

换层提升机是由底座、立柱、驱动机构、载货台、安全装置等组成。当穿梭车需要在不同的层间切换时，需要在换层提升机的辅助作用才能完成，换层时，穿梭车先进入到提升机的载货台，提升机在系统的控制下上升或下降到相应的货层后，穿梭车从载货台上输出并进入货架上的轨道。换层提升机结构，如图11。

（4）载货提升机

载货提升机是由底座、立柱、驱动机构、载货台、安全装置等组成。载货提升机是安装在货架的一端，出穿梭车装卸货站台、载货提升机站台对接，当系统需要的某一层需要出或入库时，提升机在系统的调度控制下，从穿梭车装卸货站台取货后升降到相应的层后输出到载货提升机卸站台（出库），或是从载货提升机取货站台接收货物后提升到相应的层后输出到穿梭车装取货站台（入库）。

载货提升机的结构同换层提升机相类似，由相同的立柱、驱动机构、安全装置等机构组成，但载货台机构不一样，该机构主要由出入库辊道输送机、阻挡器和支撑架组成。安装有阻挡器的出入库辊道输送机安装在支撑架上，如图12所示。

2.分拣线的关键设备及技术

（1）RFID及识别器

RFID是一种无线通信技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据。每个工作台上均配备有一台计算机显示屏及一个RFID读写器。每个订单的干果都会有一个周转箱来装存，每个周转箱上都有一个固定的RFID电子标签。第一个工作台的计算机用来接收订单，当收到订单通知，将其录入至已经接受识别的RFID标签内更改订单信息。显示屏的数据线与RFID读写器连接，当读写器扫描周转箱上的RFID标签时，显示屏显示该订单的具体干果种类及规格。RFID标签，如图13所示。

（2）AGV

AGV自动导引小车，搬运包装完成的订单箱。规划其路线为包装点至仓库入库端。本文的分拣线中利用的是电磁导引 AGV，因为行动的路径较为简单，即包装点到仓库入库端的来回，可以在该行驶路径上埋设金属线，然后加载导引频率，由AGV小车识别导引频率来实现运动。AGV除了必要的驱动管理系统等，还有安全系统，即当一定范围内进入物体或人的时候，将会自动减速或者停下来防止碰撞的发生。如图14。

图10：条码定位装置

图11：换层提升机结构

四、信息系统

1.网络订单信息管理系统

随着经济发展，人民生活水平不断提高，物质极大丰富，传统的手工处理模式显露出很多弊端，网络订单管理系统和电子商务应运而生。订单是客户和企业之间完成买卖交易的纽带。通过网络订单管理系统客户和企业可以通过一台电脑、一根网线达成购销意愿，实现购销活动。采用新的网络订单管理系统大大降低了手工处理时的出错率，提高了工作效率，使客户的响应工作时间也大大减少，为企业和客户带来了级大的方便。

具体来看，网络订单管理系统实现的目标主要包括：

一是给管理员提供在线用户查阅、人数统计、订单确认、订单派送、订单查阅、撤单查询、个人资料和密码管理、用户留言等管理功能。

二是为非会员消费者提供商品浏览、销售情况查询等功能。

三是对注册会员提供下订单、订单数量修改、收货人信息确认、订单处理状态查询、留言反馈、商品及服务评价、个人资料和密码管理等功能。

图12：载货提升机载货台机构

图13：RFID标签

图14：AGV自动导引小车

图15：网络订单管理系统

图16：分拣线信息管理系统的功能与运作模式

2.立体仓库信息管理系统

系统采用西门子 S7-300 控制器为核心，通过以太网与客户操作终端和服务器交互，通过profibus 通讯对S7-200 进行控制，通过无线通讯对穿梭车、换层提升机、载货提升机控制系统进行指令控制。控制系统接收上位机下达任务后，指令控制执行任务。系统构架如图15。

3.分拣线信息管理系统

分拣线信息管理系统通过以太网分别与网络订单信息管理系统和立体仓库信息管理系统将信息进行相互连接和传递，并通过RFID等物联网技术与分拣、配送相连接，具体的功能和运作模式如图16。

五、结束语

该物流自动化系统极大地缩短了订单下达到完成的时间，在电子商务物流配送领域拥有广阔的市场， 特别是对于一些客户定制的产品，不仅在干果领域有效，而且在其他领域也能发挥需求与信息系统，生产线，仓储有机结合起来，最大可能满足客户的个性化需求，形成新的自动化物流系统，极大地增加效率，为企业增加利润，成为电商更好更快发展的潜在动力。