無人倉相關(guān)技術(shù)發(fā)展及牧星智能的實(shí)踐

文/劉 明

未來3～5年內(nèi)，傳統(tǒng)人工倉的行業(yè)規(guī)模將達(dá)到歷史巔峰，自動(dòng)化“少人倉”將越來越多地成為行業(yè)趨勢(shì)。掌握一套可以利用好各種倉儲(chǔ)設(shè)備的強(qiáng)大系統(tǒng)，真正意義上實(shí)現(xiàn)通過設(shè)備提高倉儲(chǔ)效率，將是倉儲(chǔ)行業(yè)企業(yè)決勝未來競(jìng)爭(zhēng)的“達(dá)摩克利斯之劍”。

近幾年，國(guó)內(nèi)各種倉儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備層出不窮，如何使用自動(dòng)化設(shè)備提高倉儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)效率，減少人工使用，幾乎是當(dāng)前倉儲(chǔ)行業(yè)最關(guān)心的問題。2017年10月，某著名電商首次公開了手機(jī)類產(chǎn)品無人倉的視頻時(shí)，在倉儲(chǔ)行業(yè)更是掀起一陣巨浪。如何使用自動(dòng)化設(shè)備完全替代工人，實(shí)現(xiàn)真正意義上的無人倉，成了無數(shù)倉儲(chǔ)從業(yè)技術(shù)人員的夢(mèng)想。

無人倉概念及發(fā)展現(xiàn)狀

蘇寧濟(jì)南-牧星機(jī)器人智能倉儲(chǔ)中心

所謂無人倉，是指利用各種倉儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)作業(yè)的整體無人化，嚴(yán)格意義上應(yīng)該稱作無人操作的倉庫，而不是簡(jiǎn)單地理解為沒有人的倉庫。

截至目前，世界上還不存在沒有人的倉庫。在無人倉中，我們僅僅是使用自動(dòng)化設(shè)備替代原有的作業(yè)人員完成了倉儲(chǔ)作業(yè)，但是也增加了大量的設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)維人員。自動(dòng)化設(shè)備使用越多，物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)越復(fù)雜，就需要對(duì)越多的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、保養(yǎng)、維護(hù)。也因?yàn)槿绱耍绻麕靸?nèi)作業(yè)流程越簡(jiǎn)單，作業(yè)越標(biāo)準(zhǔn)化，就越容易實(shí)現(xiàn)通過自動(dòng)化設(shè)備替代人工作業(yè)；反之，庫內(nèi)作業(yè)流程越復(fù)雜，并存在多樣性，倉儲(chǔ)操作越難以標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備替代人工就越困難。

亞馬遜-Kiva機(jī)器人智能倉儲(chǔ)

事實(shí)上，發(fā)達(dá)國(guó)家的很多倉庫都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無人操作，這些倉庫都具備以下特征：

1．商品裝箱非常標(biāo)準(zhǔn)，甚至都是按照整箱存儲(chǔ)；

2．商品種類不是特別多；

3．每種商品單次發(fā)貨量比較大，甚至整托盤出庫。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)火熱的電商倉儲(chǔ)行業(yè)通常不具備以上特征，大部分電商倉庫的特點(diǎn)是商品種類繁多，尺寸形狀不規(guī)則，每個(gè)訂單往往包含多種商品，且每種商品常常只有1～2件，整個(gè)電商的倉儲(chǔ)作業(yè)流程復(fù)雜而又存在多樣性。所以在電商倉儲(chǔ)行業(yè)使用自動(dòng)化設(shè)備完全替代人工操作，可以稱之為無人倉領(lǐng)域“皇冠上的明珠”。同時(shí)也正因?yàn)榇蟛糠謧}庫都不具備實(shí)現(xiàn)無人倉的條件，所以現(xiàn)階段，實(shí)現(xiàn)無人倉僅僅是美好夢(mèng)想，更多的切合實(shí)際的倉儲(chǔ)設(shè)計(jì)方案是通過使用各種自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)“少人化”，而不是單純追求“無人化”。

但是，行業(yè)從業(yè)者對(duì)無人倉的美好向往反應(yīng)了一個(gè)共同的問題——傳統(tǒng)人工倉儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)模式必將走向衰敗。主要原因在于：倉儲(chǔ)用工成本持續(xù)上升；新生代勞動(dòng)力對(duì)傳統(tǒng)倉儲(chǔ)行業(yè)沒有興趣，招聘不到員工；人員管理難度太大，人工作業(yè)效率低下；倉庫吞吐量波動(dòng)大，需要頻繁招聘臨時(shí)工、解雇臨時(shí)工。這些問題只會(huì)越來越嚴(yán)重，通過管理根本無法解決，因此才會(huì)有今天倉儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備市場(chǎng)的繁榮。即使今天的倉儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備還很難實(shí)現(xiàn)整個(gè)倉儲(chǔ)作業(yè)的無人化，但筆者堅(jiān)信，隨著人工成本的持續(xù)上升，以及倉儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備在充分市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)后的價(jià)格下降，未來3～5年內(nèi)，我國(guó)倉儲(chǔ)操作人員數(shù)量將達(dá)到頂峰，之后將進(jìn)入逐步下降趨勢(shì)。

如果無人倉必須等待倉儲(chǔ)自動(dòng)化行業(yè)的技術(shù)突破才能最終達(dá)成，那么使用大量自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)“少人倉”，僅僅依靠當(dāng)前的行業(yè)技術(shù)能力，只需要等待人工成本上升和自動(dòng)化設(shè)備降價(jià)到某個(gè)時(shí)點(diǎn)就便可以很快成為現(xiàn)實(shí)。

無人倉主要技術(shù)

無人倉是一個(gè)系統(tǒng)工程，其組成單元包括各種倉儲(chǔ)自動(dòng)化設(shè)備，通過WCS與WMS系統(tǒng)綜合集成在一起來實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)作業(yè)自動(dòng)化。今天的無人倉技術(shù)，并不是采用了劃時(shí)代的新設(shè)備、新技術(shù)，而是綜合使用現(xiàn)有的各種設(shè)備，其最大的挑戰(zhàn)在于如何能夠?qū)F(xiàn)有的技術(shù)綜合在一起，柔性地支持各種倉儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，或者只滿足單一、少數(shù)場(chǎng)景下替代全部人工操作。現(xiàn)有的無人倉幾乎均是只針對(duì)性地解決單一的或者少數(shù)倉儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景下倉儲(chǔ)操作無人化，最大的困難就是柔性地支持各種倉儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，整個(gè)系統(tǒng)的靈魂來自于WCS和WMS軟件。

無人倉主要設(shè)備可以簡(jiǎn)單地劃分為搬運(yùn)設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、上架與揀選設(shè)備、分揀設(shè)備以及其他輔助設(shè)備，依據(jù)每個(gè)倉庫的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，可能只使用部分設(shè)備；比如，整箱/整托盤存儲(chǔ)和發(fā)貨，可能就不需要上架和揀選設(shè)備；每次逐一訂單地揀選發(fā)貨，可能就不需要分揀設(shè)備。

1. 搬運(yùn)設(shè)備。首當(dāng)其沖是滾筒型、皮帶型、倍速鏈、RGV等輸送系統(tǒng)，考慮到更好地支持柔性化作業(yè)，當(dāng)前越來越多地使用各種類型的AGV自動(dòng)導(dǎo)引車，包括無人堆高車、無人叉車、類KIVA機(jī)器人，以及無人牽引小車。

2. 存儲(chǔ)設(shè)備。主要有堆垛機(jī)、多層穿梭車、旋轉(zhuǎn)貨架、多向穿梭車、AutoStore等。隨著AGV技術(shù)的發(fā)展，很多AGV小車具備了獨(dú)立從貨架上揀選貨筐/箱甚至是商品的能力。

3. 上架和揀選設(shè)備。主要由各種機(jī)械臂組成，從普通的多關(guān)節(jié)機(jī)器人到如蜘蛛手一般的并聯(lián)機(jī)器人等，都可以作為拆零上架和揀選的設(shè)備，目前主要有抓夾式和吸盤式兩種獲得商品的方式。如何高速柔性地實(shí)現(xiàn)不同商品的拆零上架和揀選，是當(dāng)前無人倉技術(shù)面臨的最大挑戰(zhàn)之一。

4. 分揀設(shè)備。自然是各種各樣的分揀機(jī)，如滾輪、擺臂、滑塊、交叉帶以及其他能實(shí)現(xiàn)分揀功能的設(shè)備或者系統(tǒng)，如由立鏢首創(chuàng)的AGV小車分揀系統(tǒng)等。

5. 其他輔助設(shè)備，比如碼垛機(jī)器人、自動(dòng)折箱機(jī)、自動(dòng)封箱機(jī)、自動(dòng)裝袋機(jī)、在線測(cè)量稱重設(shè)備、在線掃描設(shè)備、自動(dòng)貼標(biāo)與貼面單機(jī)，以及RFID讀取設(shè)備等。

當(dāng)前的倉儲(chǔ)自動(dòng)化市場(chǎng)，各種物流設(shè)備琳瑯滿目，那些能夠自動(dòng)、快速、柔性地滿足不同尺寸、體積、重量商品的倉儲(chǔ)操作的設(shè)備，將在實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)“少人化”，“無人化”進(jìn)程中得到更多的市場(chǎng)認(rèn)可。而倉儲(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)劃者的思想就是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，通過WMS與WCS軟件協(xié)調(diào)指揮著所有的自動(dòng)化設(shè)備完成整個(gè)倉儲(chǔ)作業(yè)。所以，即使兩個(gè)倉庫選擇了同樣的自動(dòng)化設(shè)備，設(shè)計(jì)者不同，最終實(shí)現(xiàn)的功能和達(dá)到的效果也將有巨大差別。

牧星智能-智能倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)模型

牧星智能-智能機(jī)器人產(chǎn)品系列

牧星智能的無人倉實(shí)踐

牧星智能科技作為一家以算法為核心，以倉儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人為載體，提供智慧倉儲(chǔ)整體解決方案的供應(yīng)商，最近也深度參與了國(guó)內(nèi)某著名電商的無人倉項(xiàng)目。該項(xiàng)目針對(duì)整箱原包裝發(fā)貨的商品，實(shí)現(xiàn)了全流程倉儲(chǔ)操作的無人化。

（1）商品整托盤自動(dòng)入庫

使用無人叉車作為搬運(yùn)設(shè)備，同時(shí)在無人叉車上加裝掃描設(shè)備，無人叉車在搬運(yùn)的同時(shí)，通過掃描托盤條碼完成商品入庫；同時(shí)獲得具體搬運(yùn)任務(wù)指令，將托盤自主運(yùn)送到存儲(chǔ)區(qū)的堆垛機(jī)接駁口，暫存區(qū)或者揀選區(qū)的倉儲(chǔ)機(jī)器人接駁口；具體任務(wù)分配由WMS基于當(dāng)前倉儲(chǔ)區(qū)和揀選區(qū)該商品庫存，以及當(dāng)前堆垛機(jī)和倉儲(chǔ)機(jī)器人工作狀態(tài)決定。如果商品被整托盤運(yùn)送至堆垛機(jī)接駁口，堆垛機(jī)將基于商品信息選擇當(dāng)前最合適的存儲(chǔ)位置，在存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行存放。如果商品被運(yùn)送至倉儲(chǔ)機(jī)器人接駁區(qū)的揀選托盤貨架上，倉儲(chǔ)機(jī)器人會(huì)被自動(dòng)分配，將裝載了商品的揀選托盤貨架，基于該商品信息與歷史訂單銷售記錄，存儲(chǔ)到最合適的揀選區(qū)貨位。如果商品被運(yùn)往暫存區(qū)，系統(tǒng)會(huì)在堆垛機(jī)或者倉儲(chǔ)機(jī)器人工作狀態(tài)發(fā)生變化后，再次分配新的搬運(yùn)任務(wù)給無人叉車。整個(gè)搬運(yùn)環(huán)節(jié)由多臺(tái)無人叉車共同完成。

（2）自動(dòng)揀選及補(bǔ)貨

揀選區(qū)使用倉儲(chǔ)機(jī)器人作為搬運(yùn)設(shè)備。系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前訂單池情況，以及整個(gè)揀選區(qū)的商品庫存信息，整體優(yōu)化搬運(yùn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)用最少次數(shù)、最短距離的整體搬運(yùn)方案，完成當(dāng)前等待處理的所有訂單。同時(shí)，當(dāng)揀選區(qū)的某種商品庫存低于安全庫存時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)商品補(bǔ)貨任務(wù)，堆垛機(jī)將被補(bǔ)貨商品運(yùn)出，交接給無人叉車，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)區(qū)向揀選區(qū)的無人自動(dòng)補(bǔ)貨。

（3）自動(dòng)分揀出庫

當(dāng)倉儲(chǔ)機(jī)器人將商品運(yùn)往揀選工作站后，揀選機(jī)器人使用吸盤式夾具完成商品的揀選過程，同時(shí)掃描商品完成出庫，放置到輸送線上。商品在輸送線上，由自動(dòng)貼面單設(shè)備完成面單粘貼，送往交叉帶分揀機(jī)完成分揀作業(yè)，最后由碼垛機(jī)器人自動(dòng)碼垛后，等待發(fā)運(yùn)。

整個(gè)系統(tǒng)24小時(shí)待機(jī)，在客戶下單后自主進(jìn)行作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)了該類商品全流程的無人化倉儲(chǔ)操作。

該項(xiàng)目是業(yè)內(nèi)為數(shù)不多的無人倉案例。作為參與方之一，牧星智能科技具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，公司成立兩年多來，專注于AGV倉儲(chǔ)搬運(yùn)系統(tǒng)的開發(fā)，不但有基于二維碼和激光Slam導(dǎo)航的各款倉儲(chǔ)智能搬運(yùn)機(jī)器人，還推出了基于二維碼和激光Slam導(dǎo)航的無人叉車，更是業(yè)內(nèi)唯一專門針對(duì)AGV倉儲(chǔ)搬運(yùn)的WMS和WCS軟件開發(fā)商。我們將多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)以及強(qiáng)大的系統(tǒng)優(yōu)化算法植入到軟件中，追求實(shí)現(xiàn)整個(gè)倉儲(chǔ)系統(tǒng)的效率最優(yōu)化，而不是僅僅實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的AGV倉儲(chǔ)搬運(yùn)。給AGV加上聰明的大腦，讓成百上千臺(tái)AGV和倉庫組成一個(gè)智慧的系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)整體倉儲(chǔ)操作的柔性和高效，是牧星智能所有軟件和硬件的設(shè)計(jì)原則。

無人倉發(fā)展展望

真正意義上的全場(chǎng)景柔性無人倉，目前與我們還有一些距離。但是，實(shí)實(shí)在在的“少人倉”，正通過使用自動(dòng)化設(shè)備替代絕大部分倉儲(chǔ)操作而逐漸成為現(xiàn)實(shí)。隨著技術(shù)的快速升級(jí)發(fā)展，我們期待物流裝備行業(yè)能夠帶來更多的驚喜，甚至是顛覆性的技術(shù)發(fā)明，比如網(wǎng)上盛傳的太空堡壘無人倉庫、海洋或湖泊水下倉庫、城市地下無人配送等等終會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)。

正如前文所說，筆者堅(jiān)信3～5年內(nèi)，傳統(tǒng)人工倉的行業(yè)規(guī)模將達(dá)到歷史巔峰，自動(dòng)化“少人倉”將成為必然發(fā)展趨勢(shì)。掌握一套可以利用好各種倉儲(chǔ)設(shè)備的強(qiáng)大系統(tǒng)，真正意義上實(shí)現(xiàn)通過設(shè)備提高倉儲(chǔ)效率，將是倉儲(chǔ)行業(yè)企業(yè)決勝未來市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。