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【服务社会】智能仓储:让企业生产管理更高效、更智慧

2017/05/05

  [编者按]当下,智能化立体仓库是现代企业的重要标志之一。我校计算机学院张仰森教授十年如一日,带领青年教师和学生开发智能化立体仓库,服务京津冀,服务国家现代物流业的发展,取得了良好的社会效益和经济效益。相关成果获得2016年北京市科学技术二等奖,并入围一等奖答辩序列,很好地展现了我校在计算机与互联网、大数据与信息安全领域研究水平和服务社会的能力。本文主要介绍张仰森教授在智能化立体仓库研发及成果转化、服务社会发展等方面的成果,以及他面对智能制造在传统产业转型升级过程中的作用所进行的思索。

 

  不得不说的秦皇岛港务局立库

  很长一段时间,段旭磊的生活是在深圳和北京之间穿梭。长长的京广线上,他脑子里闪现最多的是空旷的仓库、自动导引车(AGV)、箱式流水线以及如何自动识别药品、如何能够用最短的时间、最优的路径将货物送入合适的货位等问题。

  段旭磊是我校计算机学院2014级的研究生,他的导师是计算机学院的张仰森老师,研究方向是人工智能,研究课题为智能仓储与物流。不断南下,主要是为深圳国药集团的智能化立体仓库项目。

  张仰森教授是研发智能化立体仓储管理及监控调度系统的软件专家。10年前,山西东杰智能物流装备股份有限公司找到他,希望在秦皇岛港务集团有限公司物资供应中心的立体仓库项目上进行合作。当时东杰的软件研发团队刚刚成立,开发力量比较薄弱,找到张仰森教授是为了在项目竞标中增加胜出的把握,并希望张老师能在项目研发过程中,帮助培养他们的软件开发人员。张仰森老师秉承科研要服务于社会的理念,接受了山西东杰公司的邀请,并在项目竞标中胜出,开始了智能化立体仓库系统相关软件的研究与开发。秦皇岛港是世界上最大的煤炭输出港和散货港,煤炭运销业务非常繁忙,其装卸需要使用大型的机械设备,但设备损耗率非常高,随时需要更替各种机械零备部件。因此,如何针对机械设备维修中零备件品种多、大小形状重量各异等特点,建立高效的智能化立体仓库系统就显得非常重要。张仰森说:“智能化立体仓库系统不但能节约土地资源、提高仓储效率、节省人力成本,而且能够提高物资占用资金的周转效率,降低生产成本,并为企业管理提供辅助决策支持。”

  立体仓储的智能化在10年前还是一个比较新鲜的课题,是将互联网+信息技术与自动化立体仓库相结合的产物。涉及设备的监视控制、优化调度、信息管理与优化、无线手持及条码扫描等多种技术,当时的二维条码还没有大面积使用,物联网技术的概念也没有普及,所以,在当时开发智能化立体仓库的信息管理与监控调度软件还是具有一定挑战性的。

  在承接秦皇岛港务局的项目后,张仰森老师做了大量的调研工作,记忆最深的是在内蒙古的伊利、蒙牛乳业集团立体仓库参观时,他敏锐地发现,一些已被订货的产品从生产线下来,打包码盘后,不是直接送往等待装货的用户车辆,而是先由某个堆垛机送入立体仓库,然后再由另外一个堆垛机从立体仓库出库,这显然是个冗余的操作,不但浪费了入出库的时间,还增加了库管人员的工作强度。当时,张仰森就思考如何才能在自己设计的立体仓库系统软件中解决这个问题。在后来的秦皇岛港务局的立体仓库系统中,他就针对企业生产过程中,各子公司根据急需直接采购的一些仓库中没有的急用零备件,提出了“一收一支”的设计流程,通过逻辑上入出库操作,既保证了仓储数据的准确性,又不动用机械进行物理的入出库操作,提高了仓库管理的入出库效率。同时,在仓库管理系统(WMS)、设备控制与调度系统(WCS)等方面,取得了许多关键技术的突破,获得了多项创新成果。

  经过将近两年的研发与试验,一座现代化的智能立体仓库树立在了渤海之滨。这是我国港口行业的第一个智能化立体仓库,投入使用后极大地提升了秦皇岛港务区的综合物流服务能力,增强了公司的行业竞争力。吸引了包括曹妃甸港在内的全国多个港口相关行业到秦皇岛港务局参观。通过本项目,我校在智能化立体仓库系统研发方面迈开了步伐,成为我校科研成果服务于京津冀建设发展的典范。

 

  这只是迈出了一小步

  段旭磊的手机里常年储存这样的一段视频:在一座空旷的仓库里,只见几辆自动导引车(AGV)叉着贴有条码的托盘进进出出,托盘上码放着一箱箱的用于药品生产的原材料,通过托盘上的条码自动确定其应该前往的地方。一眼望去,整个库房只见自动导引车托着码满药箱的托盘来来去去,箱式输送线的箱子穿梭不停……,这不是科幻片,也不是恐怖片,而是深圳国药集团智能化立体仓库中的实际场景。他说,深圳国药生物医药基地仓库占地约6000多平米。然而整个仓储部的工作人员不到10人,信息部也只有2个管理人员。2016年,该企业通过了欧盟认证,这套智能化立体仓库系统无疑起到很大的作用。

  “立库其实在上世纪七、八十年代就有,但是当时是人工立库,一切靠人工叉车搬运操作,后来是自动化立库,在人工立库的基础上增加了自动化的机械辅助操作,但信息技术应用较少,也没有互联网技术,更没有辅助决策的功能。而我们的智能化立库系统,将互联网信息技术以及人工智能技术应用于自动化立库,可以对存储内容进行多目标优化,提升立库的存储安全与效率,同时为用户的仓储管理提供辅助的决策支持。”张仰森介绍。

  从十年前的秦皇岛港务局项目到2016年验收的深圳国药集团项目,张仰森带领计算机学院的青年教师和学生,与山西东杰智能物流装备股份有限公司合作,对“智能化立体仓库系统关键技术及应用”课题进行了不懈的探索研究,实现了高校科研成果的产业化转移,目前,课题研究的技术和产品通过山西东杰公司已在22个省市上百家单位得到推广应用,近三年直接经济效益4.07亿元,实现利税1.06亿元。2016年获得了北京市科学技术二等奖,并入围了一等奖答辩序列。中国物流技术协会组织专家组对此技术进行了鉴定,鉴定意见为“达到了国内领先水平”。 

  张仰森说:“在立体仓库的智能化进程上,我校的研究虽然走在了该领域的前列,但这只是迈出了小小的一步。随着工业4.0概念的提出,智能物流作为三大主题之一,受到产业界的广泛关注,在未来几年里,现代物流业将更快速发展,立体仓库的需求也将更大,对其智能化水平的要求也将更高。我们的研究仍任重而道远。”

 

  

  智能化技术在企业转型升级中引发的思考

  做项目期间,段旭磊还经常去的一个地方是佛山富华锻铸有限公司,这是张仰森老师承接的另一个智能立体仓库项目。项目实施过程中,段旭磊明显感觉一线工人的抵触情绪。他理解这些情绪。没有这个生产型的智能立库,一个运输线需要4个工人搬运冷却好的沙芯,但是,采用了机器人管理调度系统,就将把生产线上的工人全替换掉了。

  “当时代的风潮发生变化时,没有人可以改变风向。我们做的工作可能会让很多人失业,但这是产业转型升级、社会转型发展的代价,也是社会发展趋势。”张仰森说:“智能化技术带来的‘无人工厂’对工人是个考验,他们怎么通过学习,掌握技术,提升自己,是值得认真思考的问题。同时作为人才培养的高校,怎样培养出适应新的工业时代的、具有学习能力的技术人才,如何为智能制造企业的产业转型升级提供人才的培训服务,都是我们高校需要深入思考的问题。”

  由于项目多,持续时间长,在张仰森老师的带领下,计算机学院部分青年教师和以段旭磊为代表的大批研究生参与了项目。段旭磊今年毕业,目前已经签约中科院自动化所。他的实验室位于学校小营校区的南区教四楼的1008。这里大约7、8个工位,找工作的季节似乎没有人火急火燎地赶招聘会,大家都气定神闲,该做项目做项目,该学习学习。段旭磊说学他们这行的研究生起薪都在20万,大多数人对就业都心里有数。但是心里有数不代表没有危机,任何行业都有自己的危机。计算机行业更新快,如果仅仅编程序的话,门槛并不高。因此必须不断学习,更深层次地学习。段旭磊说自己之所以选择到中科院就业,就是为了方便以后的不断学习和提升。

  除了智能化立体仓库系统方面的研究成果外,张仰森老师在NLP领域的中文文本自动校对技术方面还进行了十多年的研究,所研发的“正文通”文本自动校对系统已经在国内的多家单位得到应用。这在各开发公司是一项不公开的技术,北京大学计算机研究所的相关课题组,曾拿张仰森的文本校对模型和黑马的模型进行比较,在同一数据测试集进行实验对比后,发现目前所开发的文本校对系统在查错召回率、正确率等指标方面与现有的黑马校对不相上下,在错误定位准确率方面还高于黑马。

  如今的张仰森老师还致力于网络内容安全方面的研究,他目前正承担着国家242信息安全计划专项和国家自然科学基金的项目。他说:“科学研究的目的就是为社会提供技术服务,提升企业的科技竞争力,这是我的科研理念。我希望用自己的绵薄之力为学校计算机应用学科的发展,为京津冀社会经济发展,为国家战略发展作出贡献。”(供稿:党委宣传部)

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