以全新视角“三”话物流发展——“物流新语”系列连载之三

文/王建新

苏州罗伯特木牛流马物流技术有限公司

作为供应链活动的一部分，物流涉及环节众多、形式多样，要想完全掌握物流全貌并非易事。因此，我们不妨以全新视角切入，对于供应链与物流过程中的特点与变化进行总结梳理，或可带来一些不同的收获与启示。

作为“物流新语”系列连载的第三篇，我们不妨以“三”为切入点，以全新角度透视物流特点与发展变化。例如，供应链中有“三流”：物流、信息流和资金流；物流活动有“三大场景”：采购物流、生产物流和销售物流；用户需求有“三化”：高效化、节能化和无人化；自动化物流设备有“三要素”：机械、电控和软件；物流设备运动有“三种形式”：旋转运动、直线运动和环线运动；物流方案规划有“三流”：流程、流量和流向；物流方案规划有“三维”：平面、空间和时间；我国物流发展有“三个阶段”：跟跑、并跑和领跑。

供应链“三流”：物流、信息流、资金流

供应链是将商品生产和流通过程中涉及的上下游企业，如供应商，生产商，分销商和零售商等等，连结在一起的网状结构，其中包含信息流、物流、资金流。这是商业活动的三个基本组成要素。

在由原材料供应商、零部件供应商、生产商、分销商、零售商等一系列企业组成的供应链中，物流从上游的供应商往下游的零售商流动，资金流从下游往上游流动，而信息流则是双向流动在电子商务信息、物流、资金流中，信息流是核心，物流是保障，资金流则是实现的手段。三者之间有效互动，构成了一个完整的电子商务模型，即“商流”，如图1。

图1 物流、信息流、资金流三者之间有效互动

物流活动“三大场景”：采购物流、生产物流、销售物流

作为供应链体系的一部分，物流贯穿于原料采购、生产加工、成品仓储运输等全流程中，可大致归为“三大场景”。其中，采购物流是企业为了满足生产和经营的需要，向供应商购买产品或服务作为企业资源的行为，包含采购、运输、仓储和供应等活动。生产物流是生产制造环节的物料流转，从原材料入库、出库到生产线配送，到加工过程中间的半成品和原辅料搬运配送，再到成品检验、包装、缓存、入库和出库所发生的所有物流活动。销售物流就则包括装卸搬运、储存、包装、流通加工、运输配送和逆向物流等一系列物流活动。

用户需求“三化”：高效化、节能化、无人化

来自市场用户的需求，是物流技术发展的源动力。经过多年的积累与发展，用户企业对于物流技术的认知水平明显提升，并且更多希望能在保证日常生产经营的前提下，获得最高的投入产出回报，也就是最短的投资回收期，实现的手段是“高产”、“降耗”和“减人”。

图2 物流活动“三大场景”

图3 用户企业的“三化”需求

图4 自动化物流设备“三要素”

其中，“高产”对应的就是提高单位面积的物流效率，包括搬运效率、输送效率、分拣效率、拣选效率、存储效率、装卸效率等；“降耗”对应的是使用更加绿色节能的技术、设备来降低整个物流系统的能源消耗，比如堆垛机的能量回收技术、穿梭车的超级电容技术、电控方面的变频和伺服技术，以及物流系统方案优化、路径优化和节拍控制等等；“无人化”就是用机器来取代人工，目前除装卸车还需要大量的叉车工人和装卸工人外，搬运、输送、分拣、拣选、存取、拆码垛等环节基本可以实现无人化。

自动化物流设备“三要素”：机械、电控、软件

在通常情况下，大多数自动化物流设备由机械、电控和软件三部分组成，机械是躯体，电控是神经，软件是大脑。

1.机械部分由结构单元、驱动单元、传动单元和执行机构组成。

根据不同的物流动作和功能，机械机构拥有多种形态，有框架式机构，比如堆垛机、龙门机器人、提升机、输送机、分拣机等；有关节式结构，比如关节机器人、伸缩皮带机等；有连续单元式，比如交叉带分拣机、悬挂链、滑块分拣机等。

其中，驱动单元有电磁驱动和流体驱动之分，电磁驱动设备包括普通电机、变频电机和伺服电机，而电机有直流和交流之分，交流电机有同步和异步之分。

传动单元则包括齿轮传动、链传动、带传动、钢索传动、螺旋传动、谐波传动、键传动等，齿轮传动扭矩大、精度高、速度高，比如堆垛机货叉的伸缩机构和AGV驱动转向机构等；链传动扭矩大、精度低、速度低，比如提升机、翻转机和重载输送机等；带传动扭矩适中、精度中、速度中，常用于皮带机、提升机、分拣机、移载机、摆轮、高速Miniload等；钢索传动主要用于堆垛机的提升机构。

执行机构是直接与物料接触的机构，比如气动吸盘、夹爪、货叉、滚筒、皮带、链条等。

2.电气控制包含内容较多，并且自动化程度越高的物流设备，其电控装置和控制逻辑越复杂。

通常电气控制包括控制单元、供电单元、网络通讯、检测系统、识别系统、避障系统、定位系统和导航系统等。

控制单元主要是位于单机的控制组件，包括PLC、伺服驱动器、变频驱动器、变压器、低压元器件等，大多被安装在电器柜中或设备内部；供电单元主要为物流设备提供电力，主要的供电方式有柔性电缆、滑触线和非接触式供电；网络通信有以太网通讯、远红外通讯、WiFi、5G等，主要的通讯协议有TCP/IP、Profinet、Profibus、Ethernet等；要的检测系统有外形检测、重量检测、距离检测、位置检测、有无检测等；主要的识别系统有条码识别、二维码识别、声光识别和3D视觉等；常用的避障系统多采用光电电路或者超声波，实现在短距离和小范围内判断前方是否有障碍物，然后进行停车处理。

常用的定位系统有限位开关、接近开关、寻址片定位、激光定位和二维码定位等，常用的导航系统有惯性导航、磁性导航、激光导航、二维码导航和Slam导航，目前以激光Slam导航和视觉Slam导航最为先进。

3.软件控制主要有MES、WMS/WCS、RCS和TMS等等。

其中，MES系统是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块。

WMS仓储管理系统，综合入库管理、出库管理、物料对应、库存盘点、虚仓管理、库存统计等诸多功能，有效控制并跟踪仓库的物流，实现完善的企业仓储信息管理，并可以与ERP、MRP、WCS等多种软件系统对接，更好地提高企业管理的深度和广度。

WCS仓库控制系统是介于WMS系统和PLC系统之间的管理控制系统。一方面，WCS系统与WMS系统进行交互信息，接受WMS系统指令，并将其发送给PLC系统，从而驱动产线产生相应操作。另一方面，它将PLC系统的状态及数据实时反映，并提供对PLC系统和产线的接口调试。

RCS机器人控制系统，通常是由设备供应商直接提供，一般自动化项目中的设备调度、路径规划等都受控于该系统。

TMS运输管理系统，包括订单管理、配载作业、调度分配、行车管理、GPS车辆定位系统、车辆管理、人员管理、数据报表、基本信息维护、系统管理等模块。该系统对车辆、驾驶员、线路等进行全面详细的统计考核，能大大提高运作效率，降低运输成本。

物流设备运动“三种形式”：旋转运动、直线运动、环线运动

物流设备的种类和功能多种多样，但其运行形式主要有三种：旋转运动、直线运动和环线运动。旋转运动指的是物流设备自身环绕着一个中心的运动，比如电动滚筒的旋转、旋转台换向设备和摆轮分拣机等，作为动力来源转化成物料的直线运动和环线运动。直线运动指的是将物料从A点到B点的搬运或输送，“两点之间的距离直线为最短”，比如堆垛机在XYZ三个方向的运动都是直线运动，直线穿梭车也是在一条直线轨道上往复运动，提升机在一条或两条导轨上上下往复运动等等。环线运动指的的物流设备组成一个封闭的环形，带动物料进行环形运动，比如交叉带分拣机、环形穿梭车、悬挂链、OHT、连续式提升机等。

物流方案规划“三流”：流程、流量、流向

要做到真正的“物畅其流”，在物流方案规划中需要重点关注流程、流量和流向。流程决定物料的处理顺序和逻辑关系，包括装卸、收发、搬运、输送、分拣、存储、拣选、配送等。以立库为例，流程包含整托入库、整托出库、拣选出库、拣选入库、空托出库、空托入库等，与立库的日常作业密切相关。

流量决定物料的在单位时间内的处理数量，通常以小时为计时单位，比如托/小时、箱/小时、件/小时等，流量决定物流的产能和物流设备的选型及配置，需要特别关注整个系统的“瓶颈”。

图5 物流设备运动“三种形式”

图6 我国物流业发展的“三阶段”

流向是物料流动的方向，包括前后左右上下六个方向，为避开建筑物或者其他设备设施的干涉，物料的流向会发生相应变化。在做物流方案设计时，要尽量避免三个问题：“单个动作的长途奔袭”、“多个动作的狭路相逢”和“同一物料走回头路”，前两者会浪费太多时间来进行搬运，占用较多资源，降低整个系统的物流效率，后者则把物流流程变得复杂，加大控制难度，降低系统的可用性。将不良设计消灭在方案阶段，远比在项目安装现场再进行切割、焊接、喷漆等补救，要省事、省力和省心。

我国物流行业起步较晚，随着国民经济飞速发展，物流行业也保持着较快增长速度，物流体系不断完善，行业运行日益成熟和规范。在笔者看来，主要经历了跟跑、并跑、领跑三个典型阶段。

物流方案规划“三维”：平面、空间、时间

物流方案规划是一项系统性工作，要求规划人员必须掌握全面的物流知识，包括现场实勘、数据收集、数据分析、工艺流程、功能区划分、设备参数、设备选型、效率计算、土建需求、消防知识、操作人员、标识标志、技术文档编写等等。在做物流方案时，经常会遇到硬性条件的限制，不得不采用变通手段，通常的做法是向平面要密度，向空间要容量，向时间要效率。

地面的搬运和输送，基本是在二维平面上进行，一条通道无法满足两台车同行，可以采用两条通道；当通道不够时，可以通过错位或避让来实现，单层输送线或交叉带分拣机可以在同一条通道上再安装第二层、第三层、第四层等。如果单一平面无法满足，可以向空间拓展，通过采用悬挂输送来释放地面的操作空间，通过搭建钢平台来拓展Z方向上的空间，通过提升机、螺旋输送机和爬坡皮带机输送到更高的楼层等，从而实现跨楼层作业。通过有效的控制节拍和作业时间，削峰填谷，错峰出入，人机协同，可以使得整个物流系统的可用性得到完全发挥。

我国物流发展“三个阶段”：跟跑、并跑、领跑

我国物流行业起步较晚，随着国民经济飞速发展，物流行业也保持着较快增长速度，物流体系不断完善，行业运行日益成熟和规范。在笔者看来，主要经历了跟跑、并跑、领跑三个典型阶段。

1980年至2000年之间，我国物流行业处于跟跑阶段，包括跟着市场跑，跟着客户跑，跟着国外竞争对手跑。在这期间，政府逐步开放市场，但市场成熟度低，进入门槛较低，国内技术水平较为落后，国内企业只能花高价从国外购买先进的物流设备和技术，本土物流设备制造商通过学习、消化和吸收，开始模仿、研发制造各种物流设备。同时，国外公司也在国内招聘并培养了首批本土物流技术人才。

2000年至2015年之间，我国物流行业处于并跑阶段，此时市场集中度增加，行业朝着规模化、专业化、精细化方向发展，竞争逐步加剧。这一阶段，国内较早掌握先进物流设备和技术的人才开始组建公司，不仅要与国外公司竞争，而且国内同行间也展开了市场、技术和人才的竞争。伴随各种物流系统集成商、物流设备制造商和零部件供应商的全方位竞争，物流项目成熟度得以上升，物流设备的可靠性和稳定性也稳步提高，但项目整体价格却不断地下降，供应商的利润空间在慢慢减少。

2015年至今，行业领头羊借助资本力量开始形成绝对竞争优势，抢占资本市场和人才资源，保持创新引领。随着AGV技术快速发展，传统物流设备市场逐渐被更先进、更柔性的AGV所替代，土地、材料和人工等经营成本不断攀升，客户也在不断询价、比价、议价，物流系统集成商和设备供应商的日子愈加艰难。有些提前进入资本市场的上市公司和国资背景的公司吸引了大量优秀行业人才，借助规模化优势和资本优势，抢占了国内外大部分的市场份额，并逐渐向全球化方向发展。我们相信，未来会有多家中资背景企业跻身全球排名TOP10的物流系统集成商名单中。与此同时，对于众多小而散的物流系统集成商和设备供应商而言，其市场空间将进一步受到挤压。