1 理論概述
1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述
物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，簡(jiǎn)稱IoT）是指通過互聯(lián)網(wǎng)將各種物理設(shè)備連接起來，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通和信息共享的技術(shù)體系[1]。目前，物聯(lián)網(wǎng)在智能物流中的應(yīng)用廣泛，感知技術(shù)負(fù)責(zé)采集和感知物流環(huán)境中的各種信息。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)負(fù)責(zé)信息傳輸快速高效，應(yīng)用層技術(shù)負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析并作出決策。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有全面感知、可靠傳輸、智能處理等特點(diǎn)，因此，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到智能物流倉庫中可以有效解決物流設(shè)備之間、多源物流存儲(chǔ)數(shù)據(jù)之間的信息共享及協(xié)同管理問題[2]。
1.2 智慧物流概述
2008年，IBM公司在提出“智能地球”概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了“智慧物流”的概念。2009年12月，中國(guó)物流科技學(xué)會(huì)和華夏物聯(lián)網(wǎng)也聯(lián)合提出了“智慧物流”的概念[3]。自此，學(xué)術(shù)界和企業(yè)界開始圍繞“智慧物流”展開熱烈的討論和探索。“智慧物流”是指通過智能軟硬件、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等智能化技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)物流在各個(gè)環(huán)節(jié)的精細(xì)化、動(dòng)態(tài)化、可視化管理，提高物流系統(tǒng)智能化分析決策和自動(dòng)化操作執(zhí)行能力，最終實(shí)現(xiàn)提升物流運(yùn)作效率的現(xiàn)代化物流模式。“智慧物流”的內(nèi)涵和意義在智能交通、智慧城市以及物聯(lián)網(wǎng)等國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略中均得到體現(xiàn)。這些戰(zhàn)略旨在通過利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)作的智能化和高效化轉(zhuǎn)型升級(jí)，從而推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步。
智慧物流中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物品的實(shí)時(shí)跟蹤和監(jiān)控，提高物流運(yùn)作的透明度和效率[4]。同時(shí)，借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)孿生、邊緣計(jì)算、人工智能等智能化技術(shù)，智慧物流能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)的分析和處理，為決策者提供更加準(zhǔn)確和及時(shí)的信息，從而更好地滿足市場(chǎng)需求和客戶需求。
在未來的發(fā)展中，智慧物流將成為推動(dòng)物流行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要力量。它將以更加智能化、高效化、可靠化的方式，實(shí)現(xiàn)物流資源的優(yōu)化配置和互通共享，降低物流成本，提高物流效率和服務(wù)質(zhì)量。同時(shí)，智慧物流也將促進(jìn)綠色物流的發(fā)展，減少能源消耗和環(huán)境污染，為可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧物流中的運(yùn)用
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧物流中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面。
2.1 運(yùn)輸智能化
在傳統(tǒng)的貨運(yùn)流程中，運(yùn)輸貨物常常會(huì)面臨許多不確定因素，如路況、天氣、車輛信息等。這些不確定因素可能使得貨運(yùn)時(shí)間增加，導(dǎo)致無法按時(shí)交貨，增加運(yùn)輸成本，進(jìn)而影響企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。為了解決這些問題，可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)商品流通的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行革新升級(jí)。通過將貨物運(yùn)輸與大數(shù)據(jù)相融合，增強(qiáng)物流各節(jié)點(diǎn)之間的連貫性，降低空載率，提高物流資源的分配效率，提升車輛利用效率。同時(shí)，利用定位技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)物流車輛的位置，動(dòng)態(tài)提供最佳路線建議，使運(yùn)輸過程變得更加透明、高效。這樣不僅可以有效降低運(yùn)輸過程中的風(fēng)險(xiǎn)，而且還可以提高物流效率，為企業(yè)的發(fā)展帶來更多機(jī)會(huì)。
2.2 倉儲(chǔ)智能化
智慧倉儲(chǔ)是指利用先進(jìn)的信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)倉儲(chǔ)管理體系進(jìn)行優(yōu)化和智能化的過程。智能化設(shè)備的融入，將有效節(jié)省人工成本的投入。利用智能化設(shè)備替代傳統(tǒng)人員勞動(dòng)力，在減少人力成本支出的同時(shí)，還可以提高倉庫運(yùn)營(yíng)效率，例如，AGV小車可不間斷工作5小時(shí)以上，快充20分鐘即可繼續(xù)工作2～3小時(shí)，在時(shí)效性以及成本投入方面都要優(yōu)于原有人工倉儲(chǔ)模式[5]。
在傳統(tǒng)物流中，商品分揀環(huán)節(jié)主要靠揀貨員人工操作，不但效率低，還容易出錯(cuò)。隨著物流行業(yè)的發(fā)展，對(duì)揀選的要求也在不斷提高。為了讓整個(gè)物流過程更加智能高效，利用軟件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)分揀技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，配合AGV（自動(dòng)導(dǎo)向車）機(jī)器人、傳送線、揀選機(jī)械臂等硬件支持，以倉庫管理系統(tǒng)、倉庫控制系統(tǒng)、運(yùn)輸管理系統(tǒng)作指揮分配，將實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)無人化智能運(yùn)作模式。通過北斗定位、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從訂單、分揀、發(fā)運(yùn)到送達(dá)終端客戶等全流程貨物可視化管理。隨著庫內(nèi)自動(dòng)化的推進(jìn)，倉庫揀選員只需站在固定位置等待，揀選機(jī)器人便會(huì)根據(jù)系統(tǒng)指示把貨架運(yùn)到揀選員面前，實(shí)現(xiàn)從“人找貨”到“貨到人”的轉(zhuǎn)變，提高工作效率。
2.3 配送動(dòng)態(tài)化
傳統(tǒng)的物流管理方式需要消耗大量的人力和時(shí)間來處理貨物信息，且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤和延誤。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，手持終端PDA應(yīng)運(yùn)而生，而PDA的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)化錄入和實(shí)時(shí)更新，極大地提高了工作效率。物流員工只需在PDA上掃描貨物標(biāo)簽信息，系統(tǒng)便可自動(dòng)獲取貨物相關(guān)信息，并實(shí)時(shí)記錄其位置和狀態(tài)。這種實(shí)時(shí)信息識(shí)別技術(shù)不僅方便了貨物追蹤，提高了貨物安全性，而且還能幫助管理人員實(shí)時(shí)精確掌握貨物的動(dòng)態(tài)，作出更迅速、更準(zhǔn)確的決策。
PDA集成了掃碼槍、打印機(jī)、GPS定位等多個(gè)功能模塊，實(shí)現(xiàn)了多功能的一體化。物流員工可以通過PDA掃描客戶二維碼，自動(dòng)生成運(yùn)單，并直接打印出來；在配送過程中，相關(guān)人員可以通過GPS定位功能，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確定位貨物位置，動(dòng)態(tài)安排最優(yōu)路線，有效避免配送延誤。PDA一體化功能的使用，極大地提升了物流配送的精確度和效率。
3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧物流系統(tǒng)體系的構(gòu)建
3.1 系統(tǒng)體系整體架構(gòu)
RFID技術(shù)、條碼技術(shù)、通信技術(shù)和遙感技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的四大關(guān)鍵技術(shù)。它們的應(yīng)用使得物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)物體的自動(dòng)識(shí)別、追蹤和管理，以及設(shè)備之間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)傳輸。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷革新和發(fā)展，其全方位的感知能力、可靠的信息傳輸能力和智能化的信息處理能力，為物流行業(yè)注入了新的活力，推動(dòng)物流行業(yè)向信息化、數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。在我國(guó)，常用的智能物流體系是M2M(Machine-to-Machine），本文所構(gòu)建的智慧物流體系也基于M2M框架進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
3.1.1 感知層設(shè)計(jì)
在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧物流系統(tǒng)中，感知層是系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，負(fù)責(zé)采集和感知物流環(huán)境中的各種信息。感知層的設(shè)計(jì)主要包括傳感器節(jié)點(diǎn)的布置和數(shù)據(jù)采集方式的選擇。
傳感器節(jié)點(diǎn)的布置：根據(jù)物流環(huán)境的特點(diǎn)，確定傳感器節(jié)點(diǎn)的布置方案。傳感器節(jié)點(diǎn)主要包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、GPS定位傳感器、煙霧報(bào)警器、圖像傳感器、加速度傳感器等。根據(jù)物流環(huán)境的不同，合理布置傳感器節(jié)點(diǎn)可以提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和安全性。
數(shù)據(jù)采集方式的選擇：根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)的種類，選擇合適的數(shù)據(jù)采集方式。常見的數(shù)據(jù)采集方式包括有線采集和無線采集。有線采集可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，但受限于布線的長(zhǎng)度。無線采集可以提高數(shù)據(jù)采集的靈活性，但受限于傳輸距離和信號(hào)干擾的影響。根據(jù)具體情況，傳感器安裝在固定位置時(shí)可以選用有線采集方式；傳感器需要在一定范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)可以采用無線采集方式；傳感器跟隨貨物一起移動(dòng)時(shí)可以采用“有線+無線”的方式采集數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)采樣頻率的設(shè)置：根據(jù)物流環(huán)境的需要，設(shè)置合適的數(shù)據(jù)采樣頻率。較高的數(shù)據(jù)采樣頻率可以提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，但在一定程度上也會(huì)增加能耗。較低的數(shù)據(jù)采樣頻率可以降低能耗，但可能會(huì)丟失一些重要的數(shù)據(jù)。
通過合理的感知層設(shè)計(jì)，選擇合適的傳感器類型、數(shù)據(jù)采集方式、數(shù)據(jù)采樣頻率，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物流環(huán)境的全面感知和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析、處理和決策提供可靠的依據(jù)和保障。
3.1.2 網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計(jì)
首先，感知層采集的數(shù)據(jù)需要借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算和人工智能等技術(shù)，對(duì)感知到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘和處理，以提取有價(jià)值的信息。因此，在網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)中，需要考慮引入數(shù)據(jù)分析和處理的算法和模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)大量數(shù)據(jù)的高效實(shí)時(shí)處理。
其次，在經(jīng)過數(shù)據(jù)分析和處理后，網(wǎng)絡(luò)層需要根據(jù)系統(tǒng)的工作目標(biāo)，生成相應(yīng)的決策指令。這些決策指令包括貨物的運(yùn)輸路徑規(guī)劃、倉儲(chǔ)設(shè)備的調(diào)度安排、物流貨物的追蹤等。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層還需要通過通信技術(shù)，將生成的決策指令及時(shí)下達(dá)到執(zhí)行系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物流過程的控制和調(diào)度。
因此，網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)在智慧物流系統(tǒng)中具有重要的地位。通過構(gòu)建高效的數(shù)據(jù)傳輸通道、引入強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)，以及實(shí)現(xiàn)智能決策和指令下達(dá)的功能，網(wǎng)絡(luò)層能夠?yàn)橹腔畚锪飨到y(tǒng)的運(yùn)行提供有力支撐，從而實(shí)現(xiàn)物流過程的智能化和優(yōu)化升級(jí)。
3.1.3 應(yīng)用層設(shè)計(jì)
應(yīng)用層也是執(zhí)行層，在實(shí)際場(chǎng)景中，所有執(zhí)行智慧物流系統(tǒng)決策的系統(tǒng)都屬于執(zhí)行層，既包括單體智能設(shè)備，又包括物流設(shè)備系統(tǒng)，甚至人工操作也可以屬于執(zhí)行機(jī)構(gòu)。智慧物流執(zhí)行層最主要的設(shè)備是智能化的物流技術(shù)設(shè)備，其自動(dòng)執(zhí)行物流大腦的決策與判斷。
應(yīng)用層采用目前主流的C/S構(gòu)架模式，可支持智能手機(jī)、PAD、PC、大屏、多媒體查詢機(jī)、TV等終端適配能力豐富的各種互聯(lián)網(wǎng)終端，管理服務(wù)器終端保證資源合理配給，提高運(yùn)作效率。
3.2 智慧物流功能體系的構(gòu)建
智慧物流功能體系旨在提升物流行業(yè)的效率和智能化水平，把線下操作轉(zhuǎn)移到線上來，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算、邊緣計(jì)算、人工智能等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)體系的構(gòu)建。該功能體系通過GPS定位技術(shù)對(duì)貨物進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并為貨物貼上特有的標(biāo)簽，確保能夠?qū)崟r(shí)掌握貨物的動(dòng)態(tài)信息。這些貨物信息為后期物流路徑規(guī)劃和物流選址提供了有力的數(shù)據(jù)支持，從而提高了物流效率，降低了物流成本，增強(qiáng)了整個(gè)供應(yīng)鏈的透明度和可控性。
智慧物流功能體系的主要流程如圖1所示，客戶或銷售員首先通過前臺(tái)系統(tǒng)提交貨物訂單，然后該訂單信息通過銷售系統(tǒng)發(fā)送給后臺(tái)管理系統(tǒng)。后臺(tái)操作人員將接收到的物流貨單發(fā)送給各物流企業(yè)。收到貨單的物流公司便會(huì)前往系統(tǒng)指定地點(diǎn)進(jìn)行收貨。在物流公司確認(rèn)收貨后，后臺(tái)管理系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)更新貨物信息，并在數(shù)據(jù)庫中留檔記錄。這個(gè)流程實(shí)現(xiàn)了智慧物流的自動(dòng)化管理，提高了物流效率，同時(shí)也保證了貨物信息的準(zhǔn)確性和可追溯性。
圖1 智慧物流功能體系架構(gòu)
3.2.1 后臺(tái)管理系統(tǒng)
后臺(tái)管理系統(tǒng)是智慧物流功能體系的核心部分，負(fù)責(zé)對(duì)物流信息進(jìn)行管理、監(jiān)控和分析，以實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸過程的高效化、智能化管理。
后臺(tái)管理系統(tǒng)通過集成物流信息采集、處理、分析等功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控物流運(yùn)輸過程中的發(fā)貨、運(yùn)輸、配送等環(huán)節(jié)。同時(shí)，后臺(tái)管理系統(tǒng)通過對(duì)物流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為管理者提供決策支持，幫助企業(yè)降低物流成本、提高物流效率。后臺(tái)管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能。
貨物跟蹤：通過物流信息采集，后臺(tái)管理系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)跟蹤貨物的位置，提供準(zhǔn)確的貨物追蹤服務(wù)。
訂單管理：對(duì)物流訂單進(jìn)行管理，包括訂單的生成、分配、調(diào)度等環(huán)節(jié)，從而確保訂單的及時(shí)處理。
資源調(diào)度：根據(jù)物流需求和資源情況進(jìn)行智能調(diào)度，提高資源利用率。
數(shù)據(jù)分析：對(duì)物流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括貨物運(yùn)輸時(shí)間、成本、效率等指標(biāo)，從而為企業(yè)提供決策支持。
報(bào)表生成：生成貨物運(yùn)輸情況、成本統(tǒng)計(jì)、效率評(píng)估等各種物流運(yùn)輸報(bào)表，方便企業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
3.2.2 銷售系統(tǒng)
銷售系統(tǒng)功能主要包括銷售預(yù)測(cè)、銷售訂單管理、銷售出庫和銷售分析等。
銷售預(yù)測(cè)：根據(jù)歷史銷售數(shù)據(jù)和市場(chǎng)趨勢(shì)，進(jìn)行銷售預(yù)測(cè)，幫助企業(yè)制定合理的生產(chǎn)和庫存計(jì)劃。
銷售訂單管理：接收和整合來自各渠道的訂單信息，對(duì)訂單進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，確保訂單的及時(shí)交付。
銷售出庫：根據(jù)訂單信息，自動(dòng)生成出庫單，并協(xié)調(diào)倉庫管理人員進(jìn)行發(fā)貨，提高出庫效率。
銷售分析：提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析功能，幫助企業(yè)了解銷售狀況，發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)變化趨勢(shì)，優(yōu)化銷售策略。
3.2.3 前臺(tái)系統(tǒng)
前臺(tái)系統(tǒng)以App的形式呈現(xiàn)在客戶的手持設(shè)備或PC終端上，只需通過互聯(lián)網(wǎng)連接，用戶就能輕松登錄該平臺(tái)。該系統(tǒng)打破了時(shí)間和空間的限制，讓用戶可以隨時(shí)隨地獲取物流公司的信息，實(shí)時(shí)進(jìn)行在線下單并掌握貨物動(dòng)態(tài)。一旦用戶成功登錄，將能夠選擇所需的服務(wù)，例如，購買服務(wù)并下單、查看訂單的狀態(tài)等。收發(fā)員在接收貨物后，將通過前臺(tái)系統(tǒng)使用條形碼技術(shù)上傳貨物的訂單信息，手動(dòng)或自動(dòng)地實(shí)時(shí)更新貨物的狀態(tài)。此外，前臺(tái)系統(tǒng)還具備訂單管理、付款管理、商品查詢和統(tǒng)計(jì)等功能。
4 結(jié)語
在智慧物流中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以顯著提高物流效率，降低物流成本，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，相關(guān)人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控物流狀態(tài)、物品溯源，預(yù)測(cè)物流需求，優(yōu)化物流路線，以及智能化處理物流信息。盡管物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧物流中的應(yīng)用取得了顯著的成效，但仍面臨一些挑戰(zhàn)。例如，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互操作性、數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)、以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及和標(biāo)準(zhǔn)化等問題。為了解決這些問題，相關(guān)研究人員仍需繼續(xù)科研創(chuàng)新，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。
總的來說，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧物流中的應(yīng)用具有巨大潛力。隨著技術(shù)的進(jìn)步和政策的推動(dòng)，相信未來的智慧物流將會(huì)更加高效、安全、智能和環(huán)保。
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