1.2 智慧物流裝備的體系構(gòu)成

智慧物流的基本功能包括智慧運輸、倉儲、包裝、裝卸搬運、配送、信息管理等諸多環(huán)節(jié)，各個功能環(huán)節(jié)的運行和管理都需要智慧物流裝備的支撐。

按照智慧物流功能劃分，智慧物流裝備主要包括智慧倉儲裝備、智慧運輸裝備、智慧配送裝備、智慧裝卸搬運裝備、智慧分揀輸送裝備、智慧揀選裝備、智慧包裝裝備、智慧集裝單元化裝備、智慧物流信息裝備等，如表1-2所示。

1.2.1 智慧倉儲裝備

智慧倉儲裝備，是物流倉儲保管作業(yè)活動中所運用的智能化、自動化物流裝備，包括立體貨架、堆垛機、穿梭車、存取輸送裝置等。由上述裝備組成的智慧倉儲裝備系統(tǒng)是智慧倉儲裝備應(yīng)用的重點問題。

智慧倉儲裝備系統(tǒng)是綜合利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，將立體貨架、巷道堆垛機、升降設(shè)備、出入庫輸送裝備、自動分揀裝備、自動搬運車、機器人等設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)集成，形成具有一定感知能力、自行推理判斷能力、自動操作能力的倉儲運作系統(tǒng)。

典型的智慧倉儲裝備系統(tǒng)主要包括自動化立體倉庫系統(tǒng)和穿梭車式密集倉儲系統(tǒng)。

自動化立體倉庫（Automated Storage and Retrieval System, AS/RS）由高層貨架、巷道堆垛起重機、入出庫輸送機系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、計算機倉庫管理系統(tǒng)及其周邊設(shè)備組成，可對集裝單元貨物實現(xiàn)自動化保管和計算機管理的倉庫。AS/RS系統(tǒng)以托盤單元為存儲對象，對于以料箱存儲為對象的AS/RS系統(tǒng)也稱為Miniload系統(tǒng)。

穿梭車式密集倉儲系統(tǒng)是基于高密度貨架、穿梭車及升降機、輸送機等設(shè)備，配合倉庫管理系統(tǒng)完成貨物出入庫作業(yè)，具有較高空間利用率和存取效率的倉儲系統(tǒng)。與AS/RS系統(tǒng)相比，存儲密度和效率更高，系統(tǒng)柔性更強。穿梭車密集倉儲系統(tǒng)同樣可以適用于托盤單元或料箱存儲單元。

1.2.2 智慧運輸裝備

智慧運輸裝備，是應(yīng)用先進(jìn)的人工智能、信息傳感、控制執(zhí)行技術(shù)，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實現(xiàn)自動化、智能化、無人化運行的運輸裝備。智慧運輸裝備能夠?qū)崟r感知道路狀況，并將信息實時傳遞到運算中心，運算中心基于AI算法對行駛情況進(jìn)行智能決策，實現(xiàn)人機交互、自動行駛，甚至無人化行駛，同時具備高度的安全性，能夠減少由于人工駕駛而導(dǎo)致的失誤。

典型的智慧運輸裝備主要包括智能網(wǎng)聯(lián)汽車、無人駕駛軌道列車、智能船舶、運輸無人機等。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車，是指搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，并融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)車與X（車、路、人、云等）的智能信息交換、共享，具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制等功能，可實現(xiàn)安全、高效、舒適、節(jié)能行駛，并最終實現(xiàn)替代人來操作的新一代汽車。應(yīng)用于物流領(lǐng)域的智能網(wǎng)聯(lián)卡車，當(dāng)前已能夠達(dá)到L4級高度自動駕駛，在干線物流，港口、機場、工業(yè)園、礦山等場景物流領(lǐng)域已進(jìn)行落地應(yīng)用。

無人駕駛軌道列車是采用高度自動化的先進(jìn)軌道列車控制系統(tǒng)，由軌道控制中心用大型電子計算機監(jiān)控整個線路網(wǎng)的站際聯(lián)系、信號系統(tǒng)、列車運行、車輛調(diào)度等，完全實現(xiàn)了無人化、全自動化運行的軌道列車。軌道交通與道路交通相比，線路相對固定，站點相對固定，時間可控性好，更加適合無人駕駛。國內(nèi)外目前已經(jīng)有多條無人駕駛軌道線路開通運行。

智能船舶，是指通過利用傳感器、通信、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，自動感知和獲得船舶自身、海洋環(huán)境、物流、港口等方面的信息和數(shù)據(jù)，并基于計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，在船舶航行、管理、維護(hù)保養(yǎng)、貨物運輸?shù)确矫鎸崿F(xiàn)智能化運行的船舶。當(dāng)前智能船舶的研發(fā)尚屬于起步階段，日本航運業(yè)致力于2025年打造無人駕駛船隊，我國智能船舶1.0目前正處于實驗階段。

無人機，是指利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。無人機有固定翼、多旋翼、無人直升機等多種類型，可用于大載重量、中遠(yuǎn)距離支線運輸，以及末端貨物配送。當(dāng)前，順豐速運、京東物流等物流企業(yè)均在大力發(fā)展無人機運輸，在快遞運輸配送領(lǐng)域已有普遍應(yīng)用。

1.2.3 智慧配送裝備

智慧配送裝備，是以互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)信息技術(shù)為支撐，應(yīng)用于物流末端配送環(huán)節(jié)，具有系統(tǒng)感知、分析處理、運行調(diào)整和人機交互等功能的智能化物流裝備。物流末端配送環(huán)節(jié)直接面向用戶，要求具有完善的人機交互功能和良好的用戶服務(wù)體驗；同時末端場景具有十分復(fù)雜的場景特征，點多面廣，各種因素和信息數(shù)據(jù)交織在一起，要求配送裝備在環(huán)境感知、快速響應(yīng)方面具備更高的智能化水平。

典型的智慧配送裝備主要包括無人配送車、配送無人機、智能快遞柜、地下智慧物流管網(wǎng)等。

無人配送車，又稱為配送機器人，是指基于移動平臺技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、智能感知技術(shù)、智能語音技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和智能算法等技術(shù)支撐，具備感知、定位、移動、交互能力，能夠根據(jù)用戶需求，收取、運送和投遞物品，完成配送活動的機器人。無人配送車除了具備智能網(wǎng)聯(lián)汽車的技術(shù)特征，在高精度定位導(dǎo)航特別是室內(nèi)定位導(dǎo)航，以及人機交互方面還具有更高的要求。當(dāng)前谷歌、京東、順豐、蘇寧等已將無人配送車應(yīng)用于快遞配送、外賣送餐、醫(yī)院物資供應(yīng)服務(wù)等。

配送無人機，是用于配送領(lǐng)域的無人機，多以多旋翼無人機為主。京東、順豐、菜鳥、蘇寧、中通等企業(yè)在無人機配送領(lǐng)域積極進(jìn)行投入和研發(fā)應(yīng)用，已在多個省市實現(xiàn)了常態(tài)化運營。

智能快遞柜，是指在公共場合（小區(qū)），可以通過二維碼或者數(shù)字密碼完成投遞和提取快件的自助服務(wù)設(shè)備。具有智能化集中存取、24小時自助式服務(wù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控和信息發(fā)布的功能特征，目前已廣泛配置于居民小區(qū)、園區(qū)、學(xué)校、辦公樓等場所。涵蓋智能快遞柜、無人車、無人機的無人配送站，已成為快遞企業(yè)研發(fā)的重點和未來發(fā)展的趨勢。

地下智慧物流管網(wǎng)，是通過使用自動導(dǎo)引車、兩用卡車或膠囊小車等運載工具或介質(zhì)，以單獨或編組的方式在地下隧道或管道等封閉空間中全自動化地輸送貨物，最終將貨物配送到各終端的供應(yīng)系統(tǒng)。地下物流系統(tǒng)末端配送可以與大型商超、居民小區(qū)建筑運輸管道相連，最終發(fā)展成一個連接城市各需求點的地下管道物流配送網(wǎng)絡(luò)，并達(dá)到高度智能化。目前北京、上海等城市建設(shè)規(guī)劃中將地下智慧物流配送管網(wǎng)作為未來城市建設(shè)的重點工程。

1.2.4 智慧裝卸搬運裝備

智慧裝卸搬運裝備，是在機械化裝卸搬運裝備的基礎(chǔ)上，引入應(yīng)用傳感定位、人工智能、自動控制等技術(shù)手段，能夠自動化、智能化完成貨物搬移、升降、裝卸、短距離輸送等作業(yè)的物流裝備。智慧裝卸搬運裝備是對傳統(tǒng)機械設(shè)備的升級，通過導(dǎo)航、定位以及多重傳感器的部署，使得機械設(shè)備可以自動感應(yīng)識別作業(yè)位置并精準(zhǔn)對接，完成無人自動存取搬運的功能；同時能夠?qū)崿F(xiàn)裝卸搬運過程的智能化控制，以及與整個物流運作過程的柔性化銜接。

典型的智慧裝卸搬運裝備主要包括巷道式堆垛機、自動導(dǎo)引搬運車（AGV）、搬運機械臂等。

巷道式堆垛機是通過運行機構(gòu)、起升機構(gòu)和貨叉機構(gòu)的協(xié)調(diào)工作，完成貨物在貨架范圍內(nèi)的縱向和橫向移動，實現(xiàn)貨物的三維立體存取的設(shè)備。巷道式堆垛機是立體倉庫中用于搬運和存取貨物的主要設(shè)備，是隨立體倉庫的使用而發(fā)展起來的專用起重機。巷道式堆垛機的主要用途是在高層貨架的巷道內(nèi)來回穿梭運行，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者取出貨格內(nèi)的貨物運送到巷道口。

自動導(dǎo)引搬運車（AGV）是指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運輸小車。AGV作為無人自動導(dǎo)引運輸車，集聲、光、電、計算機技術(shù)于一體，應(yīng)用了自控理論和機器人技術(shù)，裝配有電磁或光學(xué)等自動性導(dǎo)引裝置，能夠按照使用人員設(shè)定好的導(dǎo)引路徑行駛，具備完成目標(biāo)識別、避讓障礙物和各種移載功能，同時具有自我安全保護(hù)的應(yīng)急能力。目前AGV廣泛應(yīng)用在制造車間、港口碼頭、物流倉庫以及特種行業(yè)等的貨物搬運工作中。

搬運機械臂，也稱搬運機械手，是用于物流搬運領(lǐng)域的工業(yè)機器人，指具有和人類手臂相似的構(gòu)造，或者與人類手臂有許多相似的能力的，可以由人類給定一些指令，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運和操作的自動裝置。特別適用于在高溫、高壓、多粉塵、易燃、易爆、放射性等惡劣環(huán)境中，以及笨重、單調(diào)、頻繁的搬運操作中代替人工作業(yè)。機械臂在物流搬運中主要應(yīng)用在出入庫裝箱、揀貨、混合碼垛、分揀機器人供包等作業(yè)場景。

1.2.5 智慧分揀輸送裝備

智慧分揀輸送裝備，是運用信息感知、自動識別、智能控制技術(shù)，根據(jù)計算機指令或進(jìn)行自主判斷，實現(xiàn)物流分揀輸送自動化、智能化運作的機械設(shè)備。智慧分揀輸送系統(tǒng)由中央計算機控制，應(yīng)用大量傳感器、控制器和執(zhí)行器，能夠自動完成貨品的進(jìn)出庫、裝卸、分類、分揀、識別、計量等工作，在現(xiàn)代物流運作中具有十分重要的作用，是生產(chǎn)制造和物流運作過程中，組成機械化、連續(xù)化、自動化、智能化流水作業(yè)線的不可缺少的組成部分，是自動化倉庫、配送中心、大型貨場的生命線。

典型的智慧分揀輸送裝備是自動分揀輸送系統(tǒng)。自動分揀輸送系統(tǒng)是按照預(yù)先設(shè)定的計算機指令對物品進(jìn)行分揀，并將分揀出的物品送達(dá)指定位置的機械設(shè)備系統(tǒng)。主要由自動輸送機構(gòu)、自動分揀機構(gòu)以及感知和控制機構(gòu)等構(gòu)成。其中，自動輸送機構(gòu)包括帶式輸送機、鏈?zhǔn)捷斔蜋C、輥筒輸送機、垂直輸送機等樣式；自動分揀機構(gòu)包括浮動式、推桿式、轉(zhuǎn)動導(dǎo)向塊、滑塊式、帶臺式、轉(zhuǎn)向臺式、托盤式、翻盤式、底開式、鏈條式、斜輪式和機器人式等類型的分揀轉(zhuǎn)向裝置。

1.2.6 智慧揀選裝備

智慧揀選裝備是將自動識別、導(dǎo)航定位、人工智能、自動化控制等技術(shù)應(yīng)用于貨物揀選過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)輔助人工揀選或無人化揀選的物流裝備。具有揀選效率高，揀選差錯率低，可以實現(xiàn)少人或無人化運作的特征，能夠有效提升配送中心運行效率，減少運營成本，降低揀選人員勞動強度，在當(dāng)前倉儲配送中心運作中得到普遍應(yīng)用。

智慧揀選裝備可分為“人到貨”揀選系統(tǒng)和“貨到人”揀選系統(tǒng)兩類。

“人到貨”（P2G）揀選是傳統(tǒng)的揀選方式，即裝載貨物的貨架靜止不動，揀選人員帶著揀貨臺車等容器到揀貨區(qū)揀貨。“人到貨”常用的解決方案是揀選人員借助RF槍揀選、語音揀選系統(tǒng)、電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)等進(jìn)行揀選；近些年出現(xiàn)了新型智能揀選裝備，如智能眼鏡、腕表等智能終端的引入，以及將智能終端（如iPad等）配備到揀選小車上輔助進(jìn)行揀選作業(yè)。

“貨到人”（G2P）揀選，即在物流揀選過程中，人不動，貨物被自動輸送到揀選人面前，供人揀選。相比傳統(tǒng)的“人到貨”揀選方式，“貨到人”揀選能夠有效提升揀選效率，提升揀選準(zhǔn)確性，大大降低勞動強度，改善作業(yè)環(huán)境，是當(dāng)前揀選系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。“貨到人”揀選系統(tǒng)的典型應(yīng)用包括Miniload、多層穿梭車、類Kiva機器人、AutoStore、旋轉(zhuǎn)貨架等“貨到人”解決方案，在大型配送中心中已有較多應(yīng)用。

1.2.7 智慧包裝裝備

智慧包裝裝備是在機械化、自動化包裝裝備的基礎(chǔ)上，運用智能感知、智能互聯(lián)、智能控制等技術(shù)手段，具備自動識別包裝貨品、智能數(shù)據(jù)采集分析、自主規(guī)劃自身行為、智能控制設(shè)備運行等功能的包裝裝備。具有自動化、智能化、集成化、柔性化的特征。

典型的智慧包裝裝備包括裝箱機器人、碼垛機器人和貼標(biāo)機器人。裝箱機器人，通過末端執(zhí)行器對裝箱產(chǎn)品采用抓取或吸取方式，將產(chǎn)品送到指定的包裝箱或托盤中。碼垛機器人，主要用于托盤物品的碼垛和拆垛，具有抓放精度高、動作響應(yīng)快的特點，能夠使前道來料和后道碼垛柔性銜接，大幅縮短包裝時間。貼標(biāo)機器人運用視覺技術(shù)，追蹤定位搬送線上產(chǎn)品位置的同時，為產(chǎn)品自動精準(zhǔn)貼上標(biāo)簽。

智慧包裝作業(yè)線是將自動包裝機、包裝機器人和有關(guān)輔助設(shè)備用輸送裝置連接起來，再配以必要的自動檢測、控制、調(diào)整補償裝置及自動供送料裝置，成為具有獨立控制能力的包裝作業(yè)生產(chǎn)線。主要由控制系統(tǒng)、自動包裝機和包裝機器人、輸送裝置和輔助工藝裝置等部分組成，主要應(yīng)用于大型配送中心及生產(chǎn)加工作業(yè)線。

1.2.8 智慧集裝單元化裝備

智慧集裝單元化裝備，是指將信息感知、定位以及各類傳感器應(yīng)用于集裝單元器具之中，能夠在物流運作過程中具備數(shù)據(jù)采集、信息感知、定位跟蹤和智能控制功能的物流裝備器具，它是物流運作過程中的一個重要信息節(jié)點和智能終端。

典型的智慧集裝單元化裝備包括智慧集裝箱、智慧共享物流箱等。

智慧集裝箱，是具備全球定位、遠(yuǎn)程監(jiān)測與數(shù)據(jù)交互的集裝箱，目的是實現(xiàn)集裝箱在互聯(lián)網(wǎng)下的可視化，通過對集裝箱在全球范圍內(nèi)的追蹤和監(jiān)測，保證全球集裝箱供應(yīng)鏈的安全，提高供應(yīng)鏈的管理效率，提升效益。

智慧共享物流箱，是基于共享經(jīng)濟(jì)理念和互聯(lián)網(wǎng)平臺的裝備。在物流箱上應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，集成條碼、RFID、DPS、LBS、Wi-Fi及各功能傳感器等智能化模塊，實行統(tǒng)一編碼，實時定位跟蹤，能夠?qū)崿F(xiàn)物流箱共享共用、順暢周轉(zhuǎn)、便捷管理，并通過大數(shù)據(jù)支撐供應(yīng)鏈上下游企業(yè)的庫存、生產(chǎn)、物流優(yōu)化，滿足用戶對箱體及貨物的各種數(shù)據(jù)及狀態(tài)需求。主要針對快遞環(huán)節(jié)進(jìn)行使用，能夠?qū)崿F(xiàn)快遞包裝的可回收循環(huán)利用。

1.2.9 智慧物流信息裝備

智慧物流信息裝備是指智慧物流系統(tǒng)運行所必需的，能夠提供物流信息采集、傳輸、處理與應(yīng)用的裝備。智慧物流信息裝備既包括傳統(tǒng)的物流信息裝備，也包括由于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和移動互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)應(yīng)用而出現(xiàn)的專門針對智慧物流場景的各種信息裝備。智慧物流信息裝備有的以獨立的裝備實體存在，如條碼閱讀器、RFID閱讀器等；有的以信息模塊的形式存在于智慧物流裝備之中，如無人機、無人車中的信息感知模塊；也有的以信息系統(tǒng)、云平臺形式整合控制各智慧物流裝備，如智慧物流云計算平臺、供應(yīng)鏈控制塔等。

智慧物流信息裝備可以劃分為智慧物流識別與追溯裝備、智慧物流定位與跟蹤裝備和智慧物流監(jiān)控與控制裝備等。

智慧物流識別與追溯的實現(xiàn)源于自動識別技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，智慧物流系統(tǒng)中使用的自動識別技術(shù)主要有條碼技術(shù)、射頻識別技術(shù)、生物識別技術(shù)、圖像識別技術(shù)等，其中以條碼技術(shù)和射頻識別技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。

物流定位與跟蹤是智慧物流系統(tǒng)中兩項重要的服務(wù)與功能。物流定位是基于位置的服務(wù)（LBS）在物流領(lǐng)域應(yīng)用的結(jié)果，是物流跟蹤的重要基礎(chǔ)，而物流跟蹤是物流定位的最終目的。智慧物流系統(tǒng)中的定位與跟蹤裝備主要表現(xiàn)為綜合應(yīng)用定位與跟蹤技術(shù)的各種智能終端或系統(tǒng)。

智慧物流監(jiān)控與控制裝備是智慧物流系統(tǒng)用于解決物流作業(yè)場所的環(huán)境監(jiān)測、安防監(jiān)控以及物流作業(yè)自動化等問題的裝備。此類裝備具有很強的通用性，一般以信息采集終端或控制終端集成在智慧物流的各個應(yīng)用系統(tǒng)中，主要包括倉儲環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)和出入口管理系統(tǒng)等。