基于数字孪生的供应链物流仓储作业虚拟仿真建模研究

引言

随着信息技术的飞速发展，数字孪生技术成为现代物流管理的重要工具。数字孪生技术通过构建物理实体的虚拟模型，实时反映其状态与变化，提供了对复杂系统进行监控和优化的新途径。在供应链管理中，物流仓储作为一个关键环节，其效率直接影响到供应链的整体性能。传统的仓储作业通常依赖于人工管理与静态优化方案，难以适应日益复杂的环境和快速变化的需求。因此，利用数字孪生技术，通过虚拟仿真建模对仓储作业进行全面监控与优化，已成为当前研究的热点。本文将首先探讨数字孪生技术的基本理论与发展历程，然后分析其在供应链物流仓储作业中的应用，最后通过案例研究展示其实际效果及未来发展方向。希望通过对数字孪生技术的深入研究，推动供应链物流仓储作业的数字化转型。

一、 数字孪生技术概述

1.数字孪生技术的定义与应用领

数字孪生技术是指通过构建物理对象或系统的虚拟模型，对其进行实时监控、分析和优化。通过将物理实体与虚拟模型实时对接，能够在虚 时状态及其运行变化。此技术最早起源于航空航天领域，但随着物联网、大数 据等 到制造、建筑、交通、物流等多个行业。在中国，华为公司开发的 FusionSolar 系统 能电站进行实时监控与优化，能够精确预测电站的运营状态与故障，减少维护成本。数字 中，特别是在物流与仓储领域，发挥着至关重要的作用。

2.数字孪生技术的关键技术组件

数字孪生技术的核心组成部分包括物理实体、虚拟模型、数据接口与反馈系统。物理实体指的是仓储物流中的货物、设备及人员等，虚拟模型通过传感器与物联网设备获取实时数据，构建物理实体的数字副本。数据接口连接物理世界与虚拟模型，通过数据流实时更新虚拟模型状态，保证虚拟模型与物理系统保持同步。反馈系统基于分析结果对物理实体进行优化调整。在中国，京东通过数字孪生技术，对其物流中心进行了全面改造，基于实时数据反馈，能够有效调整仓储布局与作业顺序，提高仓储作业效率。

二、 基于数字孪生的供应链物流仓储虚拟仿真建

1. 物流仓储作业的数字孪生建模方法

供应链物流仓储作业数字孪生建模通过模拟仓库的各个环节，为管理者提供虚拟环境下的仓储操作效果评估。建模的核心是将实际仓库的物理布局、设备配置、作业流程等信息与虚拟模型相结合。在数字孪生的基础上，利用传感器和物联网技术实时采集仓储作业中的数据，并对其进行处理与反馈。通过对仓储设备、货物流动、人员作业等进行模拟，可以在虚拟环境中观察到可能的瓶颈，优化仓储空间的使用效率。以阿里巴巴的菜鸟网络为例，通过数字孪生技术的应用，菜鸟网络实现了对其智能仓库的精准管理，显著提升了库存管理的精确度与货物调度的效率。

2.数字孪生技术概述

数字孪生技术通过创建物理对象、过程或系统的虚拟副本，模拟其在实际环境中的行为。在供应链物流仓储中，数字孪生技术被用来构建仓储操作的 仓库内物品的存储、搬运、运输及其他物流活动。其应用不仅提升了操作效 实时数据采集与分析，仓储管理者能精准掌握库存、设备状态及运输进度。中国的 技术，实现了对仓储操作全过程的可视化管理。该技术的引入使得企业能够在 作策略，从而优化仓储布局和运输路线，降低了运营成本。

3. 仿真模型在仓储优化中的应用

仿真模型在数字孪生技术中发挥了重要作用。通过对仓库内部流程的仿真，管理者能够模拟不同的物流场景，如货物存储、拣选、搬运及配送等。在进行模拟后，系统能够实时提供优化方案，例如调整货物存储位置、改变运输路线，或在需要时增加或减少人员配置。 一个具体案例是中国某电商物流公司，利用仿真模型分析不同的仓储配置方案，最终选定了最为高效的布局方案，大幅提高了仓库的空间利用率与拣货效率。

4. 数字孪生的未来发展趋势

随着物联网、大数据及人工智能技术的不断发展，数字孪生的应用将进一步扩展至供应链的各个环节。未来，数字孪生将不仅仅限于仓储的虚拟建模，还可能涵盖从原材料采购、生产加工到产品配送的全供应链管理。中国一些领先的企业已经开始在整个供应链中部署数字孪生平台，增强了系统的智能化水平和决策效率。该技术即将为供应链管理提供更加精细化、智能化的操作模式，极大提升了整个物流过程的透明度与灵活性。

结论

基于数字孪生的供应链物流仓储虚拟仿真建模为仓储管理提供了全新的视角和解决方案。通过数字孪生技术，能够实时监控仓储作业的各个环节，并通过虚拟仿真对不同作业场景进行模拟，从而优化仓储操作。仓储管理中的空间布局、设备配置、作业调度等方面均可以通过数字孪生技术进行动态调整与优化。京东物流与阿里巴巴菜鸟网络等企业的实践案例表明，数字孪生技术的应用显著提升了仓储作业效率、库存管理精度与物流配送的自动化水平。

参考文献

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[4]陈华. 基于数字孪生的仓储物流仿真建模与优化[J]. 系统工程, 2021, 39(6): 72-78.

本文系 2024 年教育部产学合作协同育人项目“新商科下基于《供应链物流虚拟仿真实训》的教学内容和课程体系改革”的阶段性论文。