《现代物流系统概论》.ppt

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1、第九章第九章 现代物流技术现代物流技术 知 识 点：现代物流中的自动识别技术自动分拣、自动化仓库的结构功能和应用 GPS/GIS原理和应用 难 点：条码的不同种类与应用 RFID技术自动分拣系统的组成和特点 要 求：熟练掌握以下内容：条码在物流中的应用自动化仓库自动分拣系统的组成了解以下内容：条码发展历史自动分拣子系统引导案例随着科学技术的发展，新技术给物流带来了飞跃式的发展。尤其体现在以条形码、RFID为代表的自动识别技术；以自动立体仓库，自动分拣系统为代表的高效存储、分拣设备；以GPS/GIS为代表的现代信息技术。以上将是本章将要讲述的内容。这章的特点是，每节的内容相对独立，都是体现了现代

2、物流技术的一个方面。第一节 条码与自动识别技术 9.1.1 条码概述1条码的起源和发展2条形码的原理和分类9.1.2 条形码自动识别技术在物流中的运用1.物流条码和商品条码2条码在物流供应链管理中的应用主要内容：9.1.1 条码概述1条码的起源和发展20世纪40年代后期，“公牛眼”20世纪60年代后期，北美铁路系统的条码系统 1970年，UPC码 1971年，“布莱西码”及相应的自动识别系统，第一次在仓库管理系统中应用。1972年，莫那奇马金（M.M）等人研制出库德巴码 1974年，Intermec公司的戴维阿利尔（D.A）博士推出39码 1977年，EAN 码直到1981年，由于EAN组织已

3、发展成为一个国际性组织，被改称为“国际物品编码协会”80年代，EAN128码和93码二维条码开始出现。戴维阿利尔研制出49码，特德威廉斯（T.W）于1988年推出16K码，Symbol 公司推出 PDF417码等 2条形码的原理和分类条形码的定义和基本原理条形码是由宽度不同、反射率不同的“条”和“空”，按照一定的编码规则（码制）编制而成，用以表示一组数字或字母符号信息的图形标识符。常见的条形码是由反射率差很大的黑条（简称条）和白条（简称空）组成的。“条”指对光线反射率较低的部分，“空”指对光线反射率较高的部分。这些条和空组成的标记表达物品的名称、单价、规格等各种信息，并能够用特定的设备识读，转

4、换成计算机兼容的二进制或十进制信息。条形码的分类和特点 对于一维条形码，根据不同应用要求和编码规则，常用的码制有EAN（European Article Numbering）UPC（Universal Product Code）Code128码交叉25码ITF Code39码 Code93码 Codabar码 一维条码的局限性：数据容量较小，最长30个字符左右。只能包容字母和数字。条形码尺寸相对较大。条形码遭到破损后就不能阅读。20世纪80年代中期出现二维条形码:保留了一维条形码生成费用低、识读快、制作简单、实用性强等优点能够在横向和纵向两个方向同时表达信息，大大提高了单个条形码的信息容量（可

5、达数百个汉字）需要数据库支持、不能仿制（防伪性）它纠错能力强的特性,50%的条码符号被污损，也可短时间恢复常用的二维条形码有PDF417码、Code49码、Data Matrix码、QR码 9.1.2 条形码自动识别技术在物流中的运用 1.物流条码和商品条码 一般普通的一维条码在使用过程中仅作为识别标识，它的意义需要通过从数据库中提取条码对应的实体信息的方法来表示。目前可以将物品条码简单地区分为商品条码和物流条码两类。1)物流条码物流条码是标识物流过程中具体实物的一种代码，是整个供应链过程，包括生产厂家、销售系统、运输仓储业、消费者等环节的共享数据，它贯穿了整个流通过程。物流条码数据的采集、反

6、馈，可以提高整个物流系统的经济效益。物流条码一般选用UCC/EAN128 码。在结构上，UCC/EAN128 码由应用标识符和序列号两部分组成，每个应用标识符由2到4位数字组成，以表示物流过程中的物品信息，如：物品的种类、规格、生产日期、批号等。条码的长度取决于应用标识符的多少，它所反映的信息量也由标识符的多少来决定。物流条码具有如下特点：唯一标识性服务于供应链的全过程 信息多可变性维护性2)商品条码条码技术应用最广泛、也最为人们所熟悉的领域还是商品条码。随着商品条码在全球的广泛应用，它已成为商品在全球流通的“身份证”和“通行证”。在北美、欧洲各国和日本，条码销售终端系统普及率已达95%以上。

7、全世界共有85万多个公司使用条形码，在商业贸易中从现代的信息技术获得巨大的利益。2条码在物流供应链管理中的应用 条码识别设备高效便捷的性能可以保证供应链管理的信息化，从而保证数据的准确性。在物流供应链管理方面中，条码技术像一条纽带，把产品生命周期中各阶段发生的信息联接在一起，可跟踪产品从生产到销售的全过程，使企业获得高效率，在激烈的市场竞争中处于有利地位。其作用应用主要可以体现到包括以下方面领域：产品仓储和配送管理流水线的生产管理进货管理售后服务的管理供应链管理第二节 射频识别技术RFID(Radio Frequency Identification)主要内容：主要内容：射频识别技术RFID概

8、述1.RFID的含义2.RFID的分类9.2.2 RFID在物流中的应用1.RFID 技术在现代物流发展中的应用2.射频识别技术对物流管理的影响 在如今的知识经济时代，快速有效的收集信息并做出准确的决策是企业成功的关键。RFID作为一种新兴的、有巨大变革性的自动识别技术，通过加强物品自动识别和管理，集成改进的数据采集和全球处理网络，将带给整个工业革命性的改变。它可以建立一种潜在的、可以传递整条供应链的有效信息管道。引导案例引导案例射频识别技术RFID概述1.RFID的含义射频识别技术是利用发射接收无线电射频信号，对物体进行近距离无接触方式和跟踪的一种高新技术。射频识别技术的基本原理是电磁理论，

9、它的最主要特点是它的非接触式识别。一个典型的射频识别系统由电子标签（Tag）、读写器或阅读器（Reader）组成。阅读器用以产生发射无线电射频信号并接受由电子标签反射回来的无线电射频信号，经过处理后获得标签的数据信息。电子标签用以存储数字字母编码，当受无线电信号照射时，能反射回携带有数字字母编码信息的无线电射频信号，供阅读器处理识别。射频识别的优点突出体现在如下几个方面：无接触识别阅读距离远。射频识别技术的传送距离由许多因素决定，如传送频率，天线设计等。识别速度快（输入12 位数据速度只有0.3 0.5s）。适应物体的高速移动，可以识别高速移动中的物体。可穿过布、皮、木等材料阅读。由于采用非接

10、触式设计，所以不必直接接触电子标签，可以隔着非金属物体进行识别。抗恶劣环境工作能力强，可全天候工作。2.RFID的分类频段系列典型频段应用领域产品特点135KHz 系列低频：100-500KHz产品丰富，广泛用于动物识别、进出控制、物品追踪等管理。本频段的使用在大多数国家一般不受控制。中短距识别、阅读速度慢、产品价格低廉。1.95-8.2MHz 系列电子物品监视，多用于零售业或物品防盗领域。13MHz 系列中频：10-15MHz可用于小区物业管理、大厦门禁系统、电子物品监视及ISM（工业、科学和医疗行业）等。中短距识别、中速阅读、产品价格较廉。27MHz 系列应应用于工业、科学和医疗行业430

11、-460MHz 系列应用于工业、科学和医疗行业902 926MHz 系列高频：850MHz-5.8GHzGSM移动电话网、铁路车辆识别、集装箱识别等。部分地区用于公路车辆识别管理与自动收费系统。长距识别、高速阅读、产品价格较贵2350-2450MHz 系列应用于工业、科研和医药行业。5800-6800MHz 系列非管制频段，其中5.8G在部分国家已定为智能交通系统用频段（如公路车辆管理与自动收费系统）。9.2.2 RFID在物流中的应用1.RFID 技术在现代物流发展中的应用生产线自动化控制仓储管理物资跟踪火车和货运集装箱的识别2.射频识别技术对物流管理的影响降低企业的库存水平，提高企业的资金

12、效率提高服务水平，满足顾客的要求提高企业构筑供应链能力，增强市场竞争力提高企业的信息管理水平 上面仅仅描述了RFID 技术应用的一部分，但都是可行且意义重大的。可以毫不夸张的预测，任何一种应用如果成为现实，都将会孕育一个庞大的市场。RFID 将是未来一个新的经济增长点。目前RFID 技术在我国虽处于一个刚刚起步的阶段，但它的发展潜力是巨大的，它的前景非常诱人。在信息社会，对于各种信息的获取及处理要求快速、准确，相信在不久的将来，RFID 技术将同条码技术一样深入现代物流中，提高物流系统的效率和经济效益。第三节 自动化立体仓库 主要内容：自动化立体仓库的组成自动化立体仓库的特点与应用 自动化立体

13、仓库（AS/RSAutomated Storage and Retrieval System）是自动存取货物的一种现代化仓库，它是在不直接进行人工处理情况下自动地存储和取出物料的系统。其主要设备包括多层货架、能在巷道内任何货位存储和取出货物的搬运车以及计算机控制和通信系统。它主要通过计算机控制系统管理相关设备进行作业，有的系统可以直接与生产系统连接。以库存11000个托盘、月吞吐110000个托盘的冷库为例，自动化立体仓库与普通仓库的情况比较为：自动化立体仓库用地面积为普通仓库的13%，工作人员为21.9%，吞吐成本为55.7%，总投资为63.3%，而自动化立体仓库的单位面积的存储量为普通仓库

14、的1倍7倍。自动化立体仓库的组成 自动化立体仓库主要由机械和控制两部分构成。机械部分包括高层货架、输送部分和码垛部分等。控制部分包括传感器、条码阅读器、计算机网络通讯、数据库等。自动化立体仓库一般包括存储系统、搬运系统、输送系统、消防系统、电控系统、计算机管理系统等。随着科学技术的发展，这些系统间联系得越来越紧密，有的两个系统在如今的应用中已经合并为一个系统。机械部分1.高层货架。自动化立体仓库中的存储系统主要就是指高层货架。货架的形式有很多种，其中常用的有悬臂货架、流动货架、水平或垂直旋转货架等。2.输送部分。在自动化立体仓库中通过各种输送设备可以把仓库中的各个部分、各个货位连接起来，从而形

15、成整个自动化系统。在自动化立体仓库中，主要用到的输送设备有传送带、有轨/无轨小车、辊道输送机、链式输送机、升降输送机、皮带输送机、有轨穿梭机等 。3.码垛部分。码垛部分是指把货物放入货架或把货物从货架上取下的那一部分机械，主要有堆垛机、叉车、高位叉车等。控制、通信部分不同的自动化立体仓库有不同的控制系统，选择不同的货架形式也应有不同的控制系统。一般来说，自动化立体仓库的计算机通信控制系统有以下几个部分组成：主计算机（服务器）、从计算机（客户端）、传感器、条码识读终端、信号控制部分、通信网络等。一个自动化立体仓库简单的网络结构 具体的数据传输过程是：用户先在用户端（货物入库、出库端）输入所要进行

16、的操作代码，由用户端计算机（Client）通过网络向服务器提出动作申请，服务器同意操作并指定货位后，操作员工输入操作的各项具体代码，并向服务器汇报。随后，进行输送动作，在输送开始时由条码阅读器对进行动作的货物上的条码进行扫描，向服务器发出确认信息，确认正确无误后，继续输送动作。再由传感器对货物进行监督，并把信号发送到控制系统，控制系统控制货物的运输过程，直到输送部分末尾。当货物快到达输送部分末尾时，传感器向控制系统发出信号，控制系统紧接着向码垛部分（如堆垛机）发出动作指令。堆垛机通过传感器和认址片的共同作用，把货物送达指定的货位。在堆垛机开始搬送货物的同时，传感器向服务器发出到达通知，服务器即

17、把此动作的名称、日期、客户端序号等记入数据库，并对在库数据进行修改、保存。自动化立体仓库的特点与应用 自动化立体仓库的使用可以带来巨大的社会效益和经济效益，它的优点主要体现在以下几个方面：高层货架存储。自动存取。计算机控制。信息集成 。第四节 自动分拣系统 自动分拣的作业流程1.自动分拣2.自动分拣系统的作业描述3.自动分拣系统的适用条件 自动分拣系统的组成与应用1.自动分拣系统的组成2.自动分拣系统的特点3.自动分拣的应用主要内容：引导案例引导案例 分类工作在物流配送作业中是极其重要的。在配送中心50%以上的工作为分拣工作。人工分类不但效率低、浪费劳动力、而且错误率高。为了提高分类效率和准确

18、率、提高服务水平、节省劳动力、缩短分类时间，现代物流系统中普遍采用了自动分类装置。自动分拣的作业流程 1.自动分拣自动分拣系统（Automatic Sorting System）是二次大战后在美国、日本的配送中心广泛采用的一种物流设备，已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。谓分类是先识别和引入物品，然后通过自动分拣系统把物品分流到指定位置。可见自动分拣系统应包括信息处理设备和分类设备。分类设备通常根据如下方式分类：根据物品形状、重量和分类形式；信息处理设备通常可根据用户、订单和目的地进行分类。分类过程是物品通过输送设备顺序进入识别区域，经过识别后送入分类设备。控制器根据识别信息来控制

19、分类机构把物品进行分类，并把分类完的物品送到指定位置。2.自动分拣系统的作业描述物流配送中心是从事配送业务的物流场所或组织。它的作业流程包括：入库、保管、拣货、分拣、暂存、出库等。在入货时，系统用最短的时间将物品卸下并按品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，然后将物品运送到指定地点 ；出货时系统要在最短的时间内从庞大的高层货架存储系统中准确找到要出库的物品所在位置，并按所需数量出库，最后将从不同储位上取出的不同数量的物品，按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。3.自动分拣系统的适用条件自动分拣系统一次性投资巨大对物品外包装要求高因此公司要根据经营物品的包装情

20、况来确定是否建或建什么样的自动分拣系统自动分拣系统的组成与应用 1.自动分拣系统的组成 通常一个自动分拣系统由五个子系统构成。分别是：供件子系统（Merge subsystem）、整理子系统（Induction subsystem）、分拣子系统（Sorting subsystem）、卸件子系统（Take-away subsystem）和控制子系统（Controls subsystem）前面四个子系统由控制子系统统一管理、控制与调度，以实现各子系统相互协调工作，确保整个分拣过程中物流的畅通与高效。供件子系统要供件子系统能连续不断地、稳定地、及时地将物品供入分拣机。不仅如此，性能优良的供件子系统还

21、能对随机发生的物流不平衡状态及时做出反应和调整，以确保物品流动的稳定性，供件子系统性能的优劣决定了一个分拣方案的好坏。供件子系统按其供件原理的不同可分为三种：活动辊子供件链轮供件 柔性供件整理子系统整理子系统的主要功能是使各物品之间的间距均匀，并且达到最小。整理子系统的另一功能是无论物品的条码处于何种位置，全方位的激光扫描器或摄像头都可以准确、快速地对条形码进行识别，判断物品的去向。分拣子系统分拣子系统的主要功能是将各种不同类的物品分开，以便统一处理。分拣机的种类很多，它的方案设计同样需要考虑物品的类型、大小、工作环境、分拣率要求、建筑布局等因素，要求不同，选用的分拣机也不同。根据分拣方式的不

22、同，可以把分拣子系统分为以下几类：1.顶升轮分拣机 2.转向轮分拣机 3.侧推式分拣机 4.转向臂分拣机 5.托盘式分拣机 6.交叉带分拣机 7.推块式分拣机 卸件子系统分拣完毕的物品若不及时运走，就会堵塞通道，影响后续分拣，因此也不可忽视。卸件子系统能使物品以合适的速度和加速度落到恰当的位置。卸件子系统根据卸件时采用动力的不同，主要分为两类：一类是利用物品自身的重力下落。另一类是利用动力卸件。以上子系统最终都是由控制子系统来协调，控制子系统可让用户根据需要设置参数，改变运行模式，并传递数据信息给主控制计算机，以使整个系统运行通畅，配置达到最优。2.自动分拣系统的特点分拣效率高：由于采用大生产

23、使用的流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等因素的限制，可以连续运行，而且单位时间分拣件数多。3.自动分拣的应用对于自动分拣系统的应用，主要着眼于分拣系统的可靠性，应用领域的适应性以及系统的经济效益、成本等方面来考虑。第五节 GIS/GPS系统在现代物流中的应用 9.5.1 GIS系统的原理、功能1.GIS系统的定义和组成2.GIS系统的功能9.5.2 GPS系统的原理、功能1.全球定位系统（GPS）的概述2.全球定位系统（GPS）的组成和基本原理3.GPS系统的特点和应用9.5.3 GIS/GPS系统在现代物流中的应用主要内容：9.5.1 GIS系统的原理、功能 1.GI

24、S系统的定义和组成 地理信息系统（GIS）是传统学科（地理学、地图学和测量学等）与现代科学技术（遥感技术、计算机科学等）相结合的产物。它能把各种信息如地理位置和有关的视图结合起来，并把地理学、几何学、计算机科学技术等各种技术融为一体，利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转化、分析和输出地理图形及属性数据。GIS是关于捕捉、贮存、检查、整合、操作、分析和显示与地球表面位置相关数据的计算机系统。2.GIS系统的功能 GIS的功能可以分为许多类型。一般地讲可分成以下十大功能类：自动制作地图：把一个纸质制地图复制到计算机上；主题化地图：如在电子地图上展现顾客的信息和人口统计的数据；层叠

25、地图：通过几层地图的数据重叠，产生一个新地图；空间咨询：在数据库中获取给定条件下的实时信息；地图浏览：搜寻数据库中的内容来得到给定条件下的事实；空间问题的解决：例如由于制作地图的原因把空间位置和逻辑推理结合起来，从而减少多边形和地图上的点数；空间数据分析：处理整体性的任务。例如销售地区的平均大小，或者产品的销售量在多大程度上与天气情况相关；建立空间统计：要求对一些现象的空间特征进行测量的任务，比如汽车在公路网上运行总里程的统计；空间统计分析：把空间特性当成变量。例如描述公路网的连通程度和经济发展水平的关系；空间分析：包括模拟，即用空间统计的多种工具和基于空间位置的解决问题的方式。这些任务定义了

26、使用者利用空间数据的途径，而这些任务的完成是建立在空间和变量数据预先输入到数据库的基础上。9.5.2 GPS系统的原理、功能 1.全球定位系统（全球定位系统（GPS）的概述 全球定位系统（Global Positioning System）原是美国国防部70年代推出的具有全球、全天候、连续实时、高效率优势的导航、定位、定时、测速系统。GPS早先用于军事，后来民用。GPS应用有静态与动态两种：静态主要用于测绘、勘测已很普遍，如西康铁路上我国地埋最深、长度第一的秦岭隧道施工中就首次采用GPS技术。动态主要用于导航定位。2.全球定位系统（GPS）的组成和基本原理 全球定位系统由三部分组成：1.地面控

27、制部分。由主控站（负责管理、协调整个地面控制系统的工作）、地面天线（在主控站的控制下，向卫星注入查寻电文）、监测站（数据自动收集中心）和通信辅助系统（数据传输）组成；2.空间部分。由24颗卫星组成，其中21颗工作卫星，3颗备用卫星；3.用户装置部分。主要由GPS接收机和卫星天线组成。GPS系统的定位原理是：GPS接收器利用卫星发送的信号确定卫星在太空中的位置，并根据无线电波传送的时间来计算它们之间的距离。计算出至少3-4颗卫星的相对位置后，GPS接收器可以利用几何原理来确定自己的位置。3.GPS系统的特点和应用 GPS系统的特点：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。当初，设计

28、GPS系统的主要目的是用于导航，收集情报等军事目的。但是，后来的应用开发表明，GPS系统不仅能够达到上述目的，而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位，米级至亚米级精度的动态定位，亚米级至厘米级精度的速度测量和毫微秒级精度的时间测量。因此，GPS系统展现了极其广阔的应用前景。GPS系统可以应用于以下几个方面：资源调查，土地探测，大地测量，一般测量导航定位：车辆，航空，航海制图任务派遣：货运，救护，消防等精确定时军事9.5.3 GIS/GPS系统在现代物流中的应用 GIS应用于物流分析，主要是指利用GIS强大的地理数据功能来完善物流分析技术。GPS在物流领域的

29、应用可以实时监控车辆等移动目标的位置，根据道路交通状况向移动目标发出实时调度指令。而GIS、GPS和无线通讯技术的有效结合，再辅以车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等，能够建立功能强大的物流信息系统，使物流变得实时并且成本最优。GIS/GPS在物流企业的最主要应用是在建立GPS/GIS车辆监控系统上。整个GPS/GIS车辆监控系统分成三个部分：移动单元、通信控制单元、中心控制平台。基于GPS/GIS应用的物流配送系统主要有以下几个功能：实时监控功能。动态调度功能 数据存储、分析功能 小小 结结 本章介绍了现代物流系统中常用的现代技术。条码技术如今已经有着十分广大的应用空间，发挥着十分重要的作用，但是它也暴露出一些不足，而射频技术正可以弥补这些不足。大有取代条形码的趋势。建立自动分拣系统和自动化立体仓库的目的是提高物料（商品）的搬运、分拣、存储效率。如今自动化立体仓库和自动分拣系统经常是成对出现的，它们组成一个集分拣、搬运、分类、存储于一体的综合物流系统。最后一个部分介绍的是GIS和GPS。它们为物流跟踪提供了一种可行的技术支持。通过掌握它们的原理和基本功能，可以分析出它们可能为物流提供的服务。充分利用这些服务功能，可以大提高整个物流系统的运行效率。