無人處 中心關(guān) 技術(shù)及規(guī)劃思路

文/仲岑泓

處理中心是整個(gè)快遞網(wǎng)絡(luò)中鏈接上下游的節(jié)點(diǎn)，直接關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作是否順暢高效。隨著業(yè)務(wù)規(guī)模擴(kuò)大、人力成本上升與物流技術(shù)發(fā)展，無人處理中心將是未來快遞物流企業(yè)全流程再造的目標(biāo)，無人化技術(shù)將成為必然選擇。

從2016年開始，無人倉（無人處理中心）技術(shù)備受業(yè)內(nèi)關(guān)注，京東、阿里等電商巨頭在無人分揀、智慧物流等方面不斷地進(jìn)行探索與創(chuàng)新，諸如京東上海亞洲一號(hào)與昆山無人分揀中心、菜鳥智慧倉等無人倉項(xiàng)目先后亮相，備受矚目。至今，無人處理中心在業(yè)內(nèi)尚無一個(gè)明確的概念。筆者認(rèn)為，無人處理中心主要指從卸車、傳輸、供件、分揀、裝車等各個(gè)環(huán)節(jié)均采用先進(jìn)的自動(dòng)化、信息化處理設(shè)備或技術(shù)，以達(dá)到在處理中心內(nèi)部不用人或少用人的目的。

在郵政快遞行業(yè)，處理中心是快遞網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)，主要負(fù)責(zé)包裹的路向分撥，是連接上游電商企業(yè)和下游消費(fèi)者的關(guān)鍵一環(huán)。由于上游客戶不同，處理中心面對(duì)的包裹種類繁多、尺寸規(guī)格五花八門，這就對(duì)處理中心內(nèi)部作業(yè)的無人化提出了更高的要求和更大的挑戰(zhàn)。本文將以現(xiàn)階段一些關(guān)鍵的無人化技術(shù)為對(duì)象，分析闡述郵政快遞行業(yè)無人處理中心關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及規(guī)劃思路。

無人處理中心關(guān)鍵技術(shù)

1. 自動(dòng)卸車技術(shù)

包裹卸車環(huán)節(jié)普遍采用人工卸車，如果采用自動(dòng)卸車技術(shù)則可大幅度提高卸車效率，減少操作人員數(shù)量。目前自動(dòng)卸車主要有以下三種實(shí)現(xiàn)方式：

第一種方式是在分揀中心內(nèi)部采用膠帶傳輸設(shè)備與輔助機(jī)械手配合作業(yè)的半自動(dòng)卸車設(shè)備。卸車時(shí)，膠帶傳輸設(shè)備延伸到車廂底部與包裹的空隙之間，上方由操作人員配合使用機(jī)械手臂批量地將包裹卸載至膠帶輸送線上，達(dá)到自動(dòng)卸車的目的。

第二種方式是對(duì)車廂內(nèi)部進(jìn)行改裝，在車廂底部添加與車廂同寬的傳動(dòng)軸與輸送帶，開啟自動(dòng)卸車時(shí)啟動(dòng)車廂內(nèi)部的輸送設(shè)備，包裹會(huì)通過重力影響滑落到與底部傳送帶相連的膠帶系統(tǒng)上，從而實(shí)現(xiàn)包裹的全自動(dòng)卸載。

第三種方式區(qū)別于以上兩種散件化卸車模式，包裹主要采用集裝箱（籠箱）運(yùn)輸，配合集裝箱傾倒裝置即可實(shí)現(xiàn)包裹從卸車到散件傳輸?shù)臒o人化處理過程。如京東昆山無人分揀中心，在車輛到達(dá)站臺(tái)后，系統(tǒng)自動(dòng)為AGV派發(fā)卸車任務(wù)，AGV將車廂內(nèi)的集裝箱取出來，將其運(yùn)送至集裝箱傾倒區(qū)域。

采用自動(dòng)卸車技術(shù)，可將卸車效率提升至兩倍以上，更可提高單位面積產(chǎn)能及利用率。

2. 單件分離技術(shù)

自動(dòng)化卸車可以達(dá)到批量的卸車作業(yè)，但包裹的自動(dòng)化分揀必須是單件作業(yè)，因此就需要用到單件分離技術(shù)。單件分離技術(shù)按照實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方式主要分為兩大類：

一類是基于視覺識(shí)別技術(shù)。如，西門子物流推出了具有業(yè)內(nèi)創(chuàng)新意義的包裹單件分離系統(tǒng)——Visicon。Visicon基于視覺控制系統(tǒng)，通過分別控制數(shù)十條窄帶皮帶輸送機(jī)組成的矩陣來控制包裹的運(yùn)行速度及方向，調(diào)整包裹間距，從而實(shí)現(xiàn)包裹單件分離。

另一類是基于機(jī)械式的單件分離。該單件分離通過多段獨(dú)立膠帶或滾珠輸送機(jī)等，對(duì)包裹進(jìn)行傳輸、靠邊、爬坡、拉開間距等一系列操作，從而完成單件分離作業(yè)，以適應(yīng)后續(xù)設(shè)備的處理需要。

根據(jù)包裹尺寸規(guī)格不同，以上兩類單件分離設(shè)備效率可達(dá)到5000件/小時(shí)以上。

3. 自動(dòng)供件技術(shù)

供件環(huán)節(jié)是處理中心內(nèi)部用人較多的環(huán)節(jié)，由此產(chǎn)生了對(duì)自動(dòng)供件技術(shù)的需求。目前，郵政快遞行業(yè)主要依靠人工來完成分揀系統(tǒng)的供件動(dòng)作，但是人工供件效率較低，而且人員易疲勞，不能長(zhǎng)時(shí)間保證一定的效率節(jié)奏，因此處理中心在旺季進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)組織時(shí)，通常為一個(gè)供件工位配備兩名操作人員，以保證一定生產(chǎn)效率。

京東昆山無人分揀中心利用AGV實(shí)現(xiàn)集裝箱(籠箱)的自動(dòng)運(yùn)輸

西門子單件分離設(shè)備示意圖

京東機(jī)械臂供包

為減少作業(yè)人員，單純替代人員擺件動(dòng)作的自動(dòng)化機(jī)械臂由此產(chǎn)生。京東無人倉內(nèi)采用串聯(lián)機(jī)械臂抓取供件：包裹經(jīng)由前端視覺系統(tǒng)掃描后，機(jī)械臂動(dòng)態(tài)抓取輸送機(jī)上的包裹，放置于分揀AGV上。另外一種自動(dòng)供件技術(shù)是比較成熟的自動(dòng)供包機(jī)，采用多級(jí)緩存加速，可進(jìn)一步提升供件效率，單供包臺(tái)理論效率可提升至原來的兩至三倍。

目前絕大多數(shù)分揀設(shè)備采用頂面掃描或側(cè)面掃描的形式實(shí)現(xiàn)包裹的分揀入格。因此要求包裹上的面單按指定要求擺放，此作業(yè)環(huán)節(jié)通常在供包或供包之前完成，需要人工干預(yù)。若要實(shí)現(xiàn)供包環(huán)節(jié)的無人化操作，需要對(duì)包裹進(jìn)行六面掃描，因此自動(dòng)供包設(shè)備通常配合全方位六面掃描完成。

4. 自動(dòng)分揀技術(shù)

自動(dòng)分揀技術(shù)在處理中心應(yīng)用較為普遍，在提高生產(chǎn)效率和降低人工成本上發(fā)揮著較大的作用。業(yè)內(nèi)常用的包裹分揀設(shè)備有交叉帶分揀機(jī)和AGV分揀設(shè)備。

（1）交叉帶分揀機(jī)

分揀機(jī)最開始應(yīng)用于1990年代初，最近幾年快遞行業(yè)包裹量呈井噴式增長(zhǎng)，高速度、高適用性的交叉帶分揀機(jī)開始廣泛應(yīng)用，一套雙層高速分揀機(jī)的系統(tǒng)能力可達(dá)到3萬～4萬件/小時(shí)，2017年生產(chǎn)旺季中國(guó)郵政某處理中心單模塊曾創(chuàng)造了日處理量80余萬件包裹的驕人成績(jī)。

（2）AGV分揀設(shè)備

AGV分揀設(shè)備從2016年開始應(yīng)用于國(guó)內(nèi)快遞行業(yè)包裹處理。按照處理郵件的規(guī)格不同，AGV分揀設(shè)備可分為小件AGV、大件AGV以及搬運(yùn)AGV，適應(yīng)各類郵件在處理中心的處理需求。小件AGV用于最長(zhǎng)邊400mm以下包裹的分揀，一套小件AGV分揀系統(tǒng)實(shí)際分揀效率可達(dá)到1.2萬件/小時(shí)以上。大件AGV和搬運(yùn)AGV 通常解決大件郵件的分揀和搬運(yùn)，完成從分揀落格到發(fā)運(yùn)車位的無人化作業(yè)。

應(yīng)用于無人處理中心完成分揀作業(yè)小件AGV、大件AGV

圖1：無人處理中心處理流程示意圖

無人處理中心規(guī)劃思路

處理中心是整個(gè)快遞網(wǎng)絡(luò)中鏈接上下游的節(jié)點(diǎn)，其運(yùn)作效果直接關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行是否順暢，無人處理中心也不例外。

下面對(duì)無人處理中心的作業(yè)流程及規(guī)劃思路作簡(jiǎn)要分析。

1. 規(guī)劃前期需深入分析無人處理中心的業(yè)務(wù)需求

在規(guī)劃前期，一定要統(tǒng)籌考慮無人處理中心在整個(gè)快遞網(wǎng)絡(luò)中所發(fā)揮的作用，即整個(gè)快遞網(wǎng)絡(luò)對(duì)于該節(jié)點(diǎn)的處理需求，包括對(duì)該處理中心的處理時(shí)限要求、分揀路向需求、包裹承裝方式等。對(duì)處理中心前端業(yè)務(wù)需求的分析是整個(gè)處理中心規(guī)劃的基礎(chǔ)，決定了無人處理中心的規(guī)劃目標(biāo)，以及其將來是否可以達(dá)到預(yù)期效果。

2. 規(guī)劃時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注無人處理中心作業(yè)流程的銜接與匹配

無人處理中心按照內(nèi)部包裹的流向可以分為以下幾個(gè)主要環(huán)節(jié)：卸車、傳輸、供件、分揀、裝車。規(guī)劃中應(yīng)以業(yè)務(wù)需求和規(guī)劃目標(biāo)為基礎(chǔ)，首先確定核心分揀設(shè)備的能力需求，前后端銜接的處理環(huán)節(jié)則需要圍繞核心分揀設(shè)備，匹配其包裹輸入和輸出要求。下面將以某無人處理中心為例，簡(jiǎn)單闡述無人處理中心的一種流程實(shí)現(xiàn)方式以及各環(huán)節(jié)的銜接與匹配。

該處理中心采用高速交叉帶分揀機(jī)作為核心分揀設(shè)備，主要采用的無人化技術(shù)包括自動(dòng)卸車、單件分離與分流、自動(dòng)供件、全方位掃描等技術(shù)，處理流程見圖1。

包裹通過自動(dòng)卸車設(shè)備進(jìn)行卸車，每個(gè)自動(dòng)卸車車位可達(dá)到5000件/小時(shí)以上的卸車效率，后續(xù)每個(gè)自動(dòng)卸車位對(duì)應(yīng)一套單件分離和分流設(shè)備。經(jīng)過單件分離和分流后的包裹后續(xù)銜接自動(dòng)供包機(jī)供包，上機(jī)后的包裹通過全方面掃描和自動(dòng)分揀機(jī)分揀入對(duì)應(yīng)路向的格口，分揀完成的包裹通過膠帶機(jī)直接傳輸至車廂內(nèi)，系統(tǒng)處理能力可達(dá)到20000件/小時(shí)以上。

3. 無人處理中心現(xiàn)階段仍需采用人機(jī)結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)流程閉環(huán)

各種物流新技術(shù)和設(shè)備相繼涌現(xiàn)，應(yīng)用于不同的場(chǎng)景，為實(shí)現(xiàn)物流自動(dòng)化提供基礎(chǔ)和動(dòng)力。但對(duì)于郵政快遞行業(yè)來說，需處理的包裹差異性很大，因此就目前的技術(shù)裝備水平來說，處理中心尚不能做到完全無人化作業(yè)，需要采用人機(jī)結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)所有種類包裹的分揀以實(shí)現(xiàn)流程的閉環(huán)。例如上述案例中，不能上機(jī)的包裹需要在自動(dòng)卸車后增加人工分剔、分揀環(huán)節(jié)；在發(fā)運(yùn)環(huán)節(jié)，包裹傳輸進(jìn)車廂內(nèi)部后也需要人工將包裹碼放好；對(duì)于大小件處理需求不同的處理中心，還需要增加大小件人工分剔等環(huán)節(jié)。因此，在現(xiàn)階段無人處理中心的規(guī)劃仍需考慮人機(jī)結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)高效運(yùn)作。

4. 無人處理中心應(yīng)注重經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

采用無人化技術(shù)和設(shè)備可有效地提高企業(yè)的自動(dòng)化水平、降低人工成本，但前期資金投入較大；若仍采用傳統(tǒng)分揀方式，隨著業(yè)務(wù)量的高速增長(zhǎng)，處理中心的人工成本也將大幅度增加。因此，建議在進(jìn)行無人處理中心規(guī)劃時(shí)，應(yīng)對(duì)相關(guān)環(huán)節(jié)的無人化技術(shù)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，達(dá)到一定業(yè)務(wù)規(guī)模時(shí)再采用無人化技術(shù)將取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

未來發(fā)展趨勢(shì)

隨著快遞業(yè)務(wù)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，包裹量持續(xù)增加，處理中心面臨的壓力也相應(yīng)增大。不同類型和業(yè)務(wù)規(guī)模的快遞企業(yè)在不同的發(fā)展階段對(duì)于無人化設(shè)備和技術(shù)的需求也是不同的。業(yè)務(wù)量較小時(shí)，快遞企業(yè)以采用完全人工或是輔助膠帶處理設(shè)備為主，基本不使用無人化設(shè)備和技術(shù)；當(dāng)達(dá)到一定業(yè)務(wù)量規(guī)模后，隨著人們對(duì)于快遞服務(wù)時(shí)限要求越來越高，快遞企業(yè)就需要對(duì)處理中心進(jìn)行升級(jí)改造，對(duì)于可以大幅度提高處理效率、節(jié)省人工成本的無人化技術(shù)的需求也就愈加迫切。

在全球工業(yè)4.0的發(fā)展趨勢(shì)和中國(guó)制造2025戰(zhàn)略規(guī)劃下，無人處理中心將是未來一段時(shí)期全流程再造的目標(biāo)，無人化將成為快遞物流企業(yè)必然選擇的一條發(fā)展之路。雖然現(xiàn)在仍受到技術(shù)、成本等方面的限制，但未來完全無人化的處理中心將會(huì)成為快遞企業(yè)的終極目標(biāo)。