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          伍強精品課堂:物流系統集成概述(上)

            2021年06月28日  

            編者按:尹軍琪專著《現代物流系統集成-方法、實踐與思辨》一書自出版以來,受到行業內的廣泛關注,在短短數月間,已進行3次重印。本微信號授權轉載部分內容,歡迎讀者下載保存。本次轉載時,有局部改動。

            1 系統與系統集成

            1.1 系統

            中文的“系統”一詞是一個外來詞,來源于英文system的音譯,而英文system一詞,正如很多其它的外來詞,它是來源于古希臘文(systεmα),其大意為“部分組成的整體”。這一含義一直被延續了下來。

            “系統”的音譯,如幽默(humor)、邏輯(logic)等,在今天看來,耳熟能詳,卻是絕妙無比。

            關于系統的定義有很多種,錢學森是中國最早從事系統工程的著名科學家之一,他給出的定義是:“系統是由相互作用、相互依賴的若干組成部分結合而成的,具有特定功能的有機整體,而且這個有機整體又是它從屬的更大系統的組成部分”。一般系統論的創始人貝塔朗菲(Bertalanffy,Ludwig von)則這樣定義:“系統是相互聯系、相互作用的諸元素的綜合體”??傮w來說,系統具有以下特征:

            (1)系統由2個或2個以上的元素構成;

            (2)系統的所有元素并非是獨立的,而是相互聯系、相互依賴、相互作用的有機體;

            (3)系統的各元素共同構成一個整體,并且具有一定的功能;

            (4)每個系統具有一定的獨立性,并且是它從屬的更大系統的組成部分。

            從以上的定義可以看出,系統形態各異,包羅萬象。一塊手表是一個系統,一臺機器也是一個系統;一個家庭是一個系統,一個社會一個國家也是一個系統;一棵樹是一個系統,一片森林也是一個系統。系統可以是非常簡單的,也可以是非常復雜的。一個細胞可以構成一個系統,它可以簡單的描述成由細胞核、細胞質核和細胞膜組成,構成一個系統,并具有一定功能。一個宇宙也是一個系統,它由無數星系構成,復雜無比。

            人們把構成一個大系統的各個小系統稱為子系統。在我們從事的物流領域,一個倉庫的建筑是一個系統,一臺堆垛機和一臺分揀機是一個系統,一個立體庫是一個系統。這些都是子系統,他們都是一個物流系統的一部分,而物流系統則是一個非常復雜的系統。

            一個典型的物流系統,它包括外部的道路,大門,停車場,變電站,建筑物,站臺,雨棚等;其內部包括建筑的基本構成,如基礎,墻體,屋面,柱網,門洞,樓梯等,包括各功能區域,如辦公區,作業區,儲存區,充電區等,包括各種系統,如消防系統,照明系統,排水系統,網絡系統,安防系統,溫濕度控制系統,物流工藝系統,信息管理系統等,包括各種物流設備,如貨架,堆垛機,輸送機,分揀機,叉車,托盤,周轉箱等。

            系統并非一成不變,而是在不斷變化之中。

            1.2 系統集成

            所謂集成,就是將一些互相之間本來沒有關聯的、孤立的事物或元素通過一定方式集中在一起,使其產生關聯,并成為一個具有一定功能,能夠完成一定目標的有機整體。

            系統集成的概念,由來已久。最早興起于計算機信息行業,系統集成里所說的“系統”,在很多場合下,主要是指信息系統或自動控制系統。這是由于計算機系統或自動控制系統領域是最早提出集成要求的領域?,F在,系統集成仍然是信息系統領域最熱的詞匯,也是人們最先聯想到的行業之一。今天,幾乎所有的產品都在朝著數字化和智能化的方向發展,信息系統在其中發揮著不可或缺的重要意義,因此,從一定意義上說,系統集成離開信息系統是沒有意義的。

            每一個系統集成廠商對系統集成的理解并不相同,各有其側重點,但本質上是相同的。系統集成的目的,都是按照用戶的需求,合理配置各種軟件和硬件產品,形成一個完整的、能夠解決客戶具體應用需求的集成方案,并使其落地。集成不是簡單的設備堆砌,而是有機的組合,以便達到整體性能最優,不僅具有可行性,適應性,靈活性,經濟性,可擴展性,而且在技術上具備先進性,在表現上具備美的形式。

            系統集成有廣義與狹義之說,這是與系統的廣義與狹義相對應的。狹義的系統,僅僅集中在系統本身,如網絡系統,軟件系統等,其實現的關鍵在于解決系統之間的接口與通訊問題,面對多廠商和多產品的局面,如何解決設備與系統之間,子系統與子系統之間的接口協議,是系統集成的主要工作。廣義的系統集成則廣泛許多,包括人力資源的集成,組織管理,設備(硬件),系統軟件,應用軟件,土建,外部系統等等。物流系統集成是一個典型的廣義系統集成系統。

            系統集成者必須具備一定的知識結構和能力,如通過調研,深入了解客戶需求及行業知識;提出具體的解決方案,對技術的了解則決定了解決方案的科學性、合理性和先進性;要有一套評估體系,包括運用計算機仿真技術,虛擬現實技術,實驗手段,確保解決方案對實際問題的解決是可行的和可信的;還要有一套集成的方法論,確保設計方案是可實施的,有明確可行的步驟和節點評估手段,安裝方法,調試方法,測試方法,管理方法等。

            總之,所謂系統集成,就是在在現有技術的基礎上,通過提供設計方案,規范軟件接口,使本來不相干的子系統、設備、軟件等組合起來,形成一個有機的完整的系統,完成用戶提出的特定目標。通過集成所形成的系統應是符合一定標準的、先進的、開放的、資源共享的。系統的綜合性能、可靠性、經濟性以及先進性,是評價集成系統的關鍵指標。

            信息系統集成如此,物流系統集成也是如此。

            2 物流系統的構成

            為了簡化,以下所說的物流系統主要是指內部物流系統,外部物流系統將歸類在供應鏈系統之中,是一個更大的系統(當然,內部系統也是屬于供應鏈系統的一部分)。由于行業不同,用途不同,物流系統的構成千差萬別。從范圍和形式看,它可以是一個倉庫,一個物流中心,或一個物流園區,也可以是一個工廠物流系統,或一個集團公司的物流系統。不同規模,不同行業,其構成大不相同,即使是同一行業的不同企業,甚至是同一企業的不同項目,也存在千差萬別。這是物流系統的特點,也是物流系統集成的難點所在。

            然而,再復雜的系統,我們仍然可以將其分解為硬件和軟件兩部分。各種硬件之間通過接口共享數據和信息,通過軟件的驅動互相協調、共同完成各種既定功能與目標。這是物流系統的最簡單的分類?,F代物流系統在一定程度上可以看成是一個自動化系統和一個計算機系統的組合。

            如果要再分解,我們可以將物流系統分解為更多層級。

            2.1 硬件部分

            物流系統的硬件部分簡單的可以分解為建筑系統和工藝系統兩部分。其中:

            建筑系統包括房屋建筑,基礎,道路,停車場地,消防系統,照明系統,網絡系統,安防系統,供電系統,溫控系統(如空調系統),監控系統等。

            對于一個物流中心來說,物流建筑(倉庫)是其主體,因此,建筑應以物流為中心的需求進行設計,這是容易理解的。而對于一個工廠物流系統來說,生產車間是設計的主體,而物流系統則處于配角地位。然而,即使如此,一個工廠的物流系統仍然應該按照物流的要求來設計??墒?,很多情況下卻做不到這一點,只有那些富有經驗的設計院,才能考慮將現代物流技術融入到設計之中,并做到恰如其分。

            工藝系統包括收貨系統,儲存系統,輸送系統,揀選系統,分揀系統,發貨系統,退貨系統,輔助系統等。每個系統的構成是不一樣的,不是每個物流系統都包含上述的每一項子系統,每個子系統的構成也有簡單和復雜之分,有規模大小之分,有技術規格之分。有的子系統還包含多個更低層級的子系統,如儲存系統,可能有平置區,叉車作業區,立體庫區,拆零庫區等,拆零庫區又有隔板貨架區,流利貨架區,立體貨架區等更低的層級。

            物流工藝設備是構成物流硬件的主體。由于物流設備門類繁多,并且每種設備的規格也是多種多樣,這給物流設計帶來了挑戰。另一方面,隨著新技術的不斷涌現,物流技術變得越來越復雜和具備高度的自動化。如最近幾年來的“貨到人”揀選技術,穿梭車和KIVA系統迅速成為行業應用的重點,以前作為應用的冷門技術,如AGV機器人,碼垛機械手等,正逐漸成為物流系統的標配。

            2.2 軟件部分

            物流系統的軟件可以分解為底層軟件、系統軟件、接口軟件和應用軟件幾個部分。其中:底層軟件包括構成計算機系統的底層邏輯、算法、接口和協議,系統軟件則包括諸如操作系統、數據庫管理系統等軟件,接口協議包括了系統與系統間、上層與下層間的通訊機制及定義,應用軟件最為復雜,除包括人們熟知的上層管理軟件(如ERP)、庫存管理軟件(WMS)、運輸管理軟件(TMS)、物流控制軟件(TMS)、物流監控軟件(WSS)外,還包括各子系統的PLC控制軟件、調度軟件,以及各種工具應用軟件等。軟件在其成長的過程中,并不一直受到足夠的重視,但隨著軟件扮演的角色的重要性日益凸顯,軟件在物流系統中將越來越占據主導地位。

            物流系統應用軟件主要是指ERP系統,WMS系統,TMS系統,WCS系統,以及品類繁多的自動化控制軟件和接口系統。作為系統集成商,了解并具備軟件的集成能力是必要的。早期的系統集成商,更多能力的是體現在軟件和接口方便。

            計算機信息技術發展比起硬件來說,更為迅速。大數據、區塊鏈、云技術、遠程監控等新技術迅速進入物流領域,并成為競爭的焦點。這為系統集成帶來了更大的挑戰。

            部分圖片來源于網絡

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