AGV分揀應(yīng)用前景廣闊

文/本刊記者 任 芳

隨著電商的高速發(fā)展，包裹分揀作業(yè)量不斷增加，對作業(yè)效率、準(zhǔn)確率和客戶體驗的要求也在不斷提高。電商物流中心、郵政/快遞分撥中心等對高效率、低成本、高柔性的分揀解決方案需求大幅上升。在此背景下，兼具柔性、效率和成本優(yōu)勢的AGV分揀機器人系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

A G V分揀指的是基于A G V（Automated Guided Vehicle，即自動導(dǎo)引小車，也被稱為移動機器人）完成自動分揀的一種新型分揀方式。兩年前，一套被親昵地稱為“小黃人”的AGV分揀機器人系統(tǒng)在申通分撥中心應(yīng)用，這種顛覆傳統(tǒng)分揀作業(yè)模式的新型分揀技術(shù)迅速在業(yè)內(nèi)受到高度關(guān)注。

近幾年，隨著電商行業(yè)的迅猛發(fā)展，包裹量飆升，已經(jīng)進入10億級別的新物流時代，這給電商物流中心、郵政/快遞分撥中心等場景下的分揀作業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一方面，是分揀作業(yè)量的陡增，另一方面是對效率、準(zhǔn)確率和體驗要求的不斷提高。然而，快遞物品種類繁多，規(guī)格雜亂不一，傳統(tǒng)分揀系統(tǒng)難以集中化、批量化處理。同時，用工難問題不斷凸顯，特別是在“618”、“雙11”、“雙12”等訂單業(yè)務(wù)高峰期，用工荒現(xiàn)象進一步暴露。因此，市場對高效率、低成本、高柔性的分揀解決方案提出了新的要求。正是在這樣的背景下，兼具柔性、效率和成本優(yōu)勢的AGV分揀機器人應(yīng)運而生，開始在電商、郵政、快遞等行業(yè)得到越來越多的應(yīng)用。

更具柔性的AGV分揀系統(tǒng)

1.AGV分揀及其特點

“跟傳統(tǒng)的分揀設(shè)備相比，AGV分揀是近幾年新興的分揀方式，很多企業(yè)都表現(xiàn)出極大的興趣。AGV分揀最吸引客戶的地方就是柔性程度高。”蘇州牧星智能科技有限公司CEO劉明在對比傳統(tǒng)分揀設(shè)備與AGV分揀系統(tǒng)的特點時指出。他進一步分析道，首先，傳統(tǒng)分揀設(shè)備一般占地面積大，安裝調(diào)試時間長，并且安裝后的遷移成本很高；第二，傳統(tǒng)分揀設(shè)備單臺投資比較大，設(shè)備的初始產(chǎn)能也比較大，但今后增加產(chǎn)能難度大。例如，對于小型分揀中心而言，如果投資一套傳統(tǒng)分揀設(shè)備，可能一天的分揀量幾個小時就能完成，其余時間設(shè)備一直處于閑置狀態(tài)。在這種情形下，AGV分揀系統(tǒng)正好完美地解決了該問題。

采用AGV分揀系統(tǒng)，可以隨著分揀作業(yè)量的增加和減少，通過增減AGV的數(shù)量以匹配產(chǎn)能需求；同時，可以實現(xiàn)快速部署。AGV分揀目前應(yīng)用比較多的為二維碼式和固定導(dǎo)軌式，2～3天即可完成現(xiàn)場部署與實施，整個項目部署也能在幾十天內(nèi)完成。當(dāng)分揀中心搬遷或者內(nèi)部布局調(diào)整時，可以快速實現(xiàn)，并且?guī)缀鯖]有新增費用，經(jīng)濟性優(yōu)勢相當(dāng)突出。

京東武漢“亞洲一號”分揀AGV作業(yè)現(xiàn)場

表1： AGV分揀系統(tǒng)的主要類型、處理能力

表2： 主流機器人企業(yè)AGV分揀類型及特點

?？禉C器人鄔盈盈博士也表示，AGV分揀通過機器視覺讀碼實現(xiàn)對貨物條碼的識別，機器人調(diào)度控制系統(tǒng)可以獲得路由信息，調(diào)度機器人實現(xiàn)貨物的分類運送，具有柔性更高、差錯率更低的優(yōu)勢。即使某臺機器人返回充電或者出現(xiàn)故障，其他機器人仍可持續(xù)作業(yè)，對作業(yè)效率影響小。

“傳統(tǒng)交叉帶分揀機解決方案的剛性較強，成本高，對于很多企業(yè)來說都是一筆很大的投入。特別是在現(xiàn)在物流快遞行業(yè)變化快、季節(jié)性波動強的情況下，柔性的自動化分揀解決方案才是行業(yè)最需要的。機器人分揀系統(tǒng)具有更加靈活柔性的特點，適應(yīng)包裹數(shù)量的季節(jié)性波動，且投入成本低于交叉帶分揀系統(tǒng)。分揀機器人的效率可以達到人工揀選的4～5倍?！?Geek+有關(guān)負責(zé)人表示。

圓通杭州轉(zhuǎn)運中心超級機器人分撥中心

2.AGV分揀適用場景

基于AGV分揀系統(tǒng)高度柔性化，對場地要求小，且初始投資不高等特點，劉明建議以下作業(yè)場景應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮采用AGV分揀系統(tǒng)：

（1）分揀中心場地空間不利于安裝傳統(tǒng)分揀設(shè)備的場景；

（2）分揀包裹數(shù)量不大，未達到傳統(tǒng)分揀設(shè)備能力但是又對自動化分揀有較大需求的場景；

（3）分揀路線比較多，但是分揀量不大的末端配送中心；

（4）分揀中心為臨時租用，可能隨時面臨搬遷等變化的場景；

（5）分揀中心日分揀量不穩(wěn)定，需要經(jīng)常調(diào)整分揀產(chǎn)能的場景；

（6）工廠內(nèi)部物料分揀，日發(fā)貨量3萬件以下的場景。

總的來說，大型自建分揀中心更加適合采用傳統(tǒng)分揀設(shè)備，但也可考慮AGV分揀作為補充；對于中小型分揀中心，使用AGV分揀方式更加合適。

3.AGV分揀主要類型

從應(yīng)用上來看，當(dāng)前AGV分揀方式主要是在一定面積區(qū)域內(nèi)使用多臺AGV，從多個上包口到多個下包口，獨立完成包裹搬運到指定目的地的任務(wù)?！耙驗锳GV分揀系統(tǒng)僅僅涉及路徑優(yōu)化和交通管控算法，整體難度比類Kiva機器人“貨到人”揀選系統(tǒng)要小。可能不同廠家的產(chǎn)品看起來不同，但萬變不離其宗，仍是類Kiva機器人的不同應(yīng)用形式?！眲⒚鞅硎尽?/p>

按照載具的類型不同，AGV分揀主要有翻板（蓋）式和移載式（包括皮帶、滾筒等不同載具）兩種類型（見表1），前者通常針對10kg以下的包裹，后者可分揀包裹的重量更大。在應(yīng)用形式上，AGV分揀多種多樣，常見的有使用鋼平臺的方式，即在鋼平臺上方完成包裹分揀，在鋼平臺下方收集包裹；以及直接在地面進行分揀，即將商品直接從一定高度分揀到籠車等包裹周轉(zhuǎn)容車中。

其中，翻板式AGV分揀以申通“小黃人”、京東“小紅人”為典型代表，該解決方案已經(jīng)在多個快遞轉(zhuǎn)運中心及電商分揀中心內(nèi)得到應(yīng)用；移載式AGV分揀的應(yīng)用項目也在不斷落地，目前，Geek+、快倉、昆船、?？怠⒛列?、井松等眾多企業(yè)均已推出多種類型的AGV分揀產(chǎn)品（見表2）。需要指出的是，AGV分揀系統(tǒng)除了硬件構(gòu)成上的不同，還包括機器人調(diào)度系統(tǒng)等軟件，軟件系統(tǒng)的能力往往決定了整個分揀系統(tǒng)的效率，也會造成分揀機器人系統(tǒng)價格相差較大。

高效應(yīng)對訂單高峰

目前，隨著AGV小車、導(dǎo)航方式、讀碼技術(shù)等的不斷升級以及算法優(yōu)化，AGV分揀系統(tǒng)經(jīng)過多次迭代升級已經(jīng)較為成熟的分揀解決方案，應(yīng)用在電商、郵政、快遞、智能制造，以及機場行李分揀等多個行業(yè)。

在2018“雙11”前，菜鳥與圓通速遞便聯(lián)合宣布啟用圓通杭州轉(zhuǎn)運中心超級機器人分撥中心。據(jù)悉，350臺AGV分揀機器人晝夜作業(yè)可完成超50萬件/日的包裹分揀。

Geek+在中國郵政武漢處理中心建立了全郵件、全流程、全系統(tǒng)、全自動的機器人分揀系統(tǒng)解決方案，這是全國快遞行業(yè)首個全功能智能機器人項目，380臺分揀機器人（含大、小件分揀）作業(yè)效率可達到20000件/小時。Geek+在2018“雙11” 期間的數(shù)據(jù)也非常亮眼。Geek+的平臺式分揀系統(tǒng)在中國郵政武漢分撥中心單日分揀包裹超過25萬件，落地式分揀系統(tǒng)在某電商平臺倉庫單日分揀超15萬件。

據(jù)鄔盈盈介紹，?？低曇苿訖C器人幫助眾多電商快遞企業(yè)平穩(wěn)度過各類電商大促期間天量包裹的分揀考驗。如，在某知名電商位于上海的全球首個全流程無人倉項目中，2000平方米的分揀場中，上下層共有近400臺?？低曇苿訖C器人投入運行，實現(xiàn)了小件快遞和集包包裹的無人分揀、搬運作業(yè)，效率可達人工作業(yè)的4倍以上，全場機器人可24小時高效穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

為了進一步提高AGV分揀系統(tǒng)的效率，快倉開發(fā)了具備兩條傳送皮帶，一次可以傳送兩個包裹的分揀機器人，目前這些機器人已經(jīng)大量應(yīng)用在中國郵政等項目中?！翱靷}分揀機器人的不斷創(chuàng)新和高效作業(yè)能力體現(xiàn)的不單單是快倉機器人的實力，更意味著AGV分揀機器人的應(yīng)用引起了物流行業(yè)的廣泛關(guān)注，并且迅速成為物流智能化發(fā)展的新趨勢?！?快倉市場經(jīng)理王琳琳強調(diào)。

市場需求在望 難點仍待攻克

從AGV揀選系統(tǒng)目前應(yīng)用的效果來看，已經(jīng)得到了越來越多的認(rèn)可，行業(yè)企業(yè)紛紛表示看好其未來發(fā)展?！半S著過去兩年快遞公司的逐步上市，大型配送中心對分揀設(shè)備的投資達到高潮，未來幾年由于人工成本的上升，小型分揀中心、倉庫和工廠對于AGV分揀的需求將會越來越多。”劉明表示。

王琳琳以中國郵政為例指出，目前中國郵政在國內(nèi)擁有超過5000個分揀中心，但是單量尚未飽和，場地也不固定，同時沒有資源大規(guī)模投入升級改造。而這些分揀中心每年面臨著兩到三倍包裹量的增長壓力，AGV分揀這種柔性解決方案應(yīng)用前景廣闊。

鄔盈盈也表示，各行業(yè)的業(yè)務(wù)流程會有很多區(qū)別，但是仍有不少共同需求。業(yè)務(wù)處理量的節(jié)節(jié)攀升，條碼類型或貨物SKU種類日益繁雜，使得用戶對信息系統(tǒng)的信息化、智能化的要求不斷提高。準(zhǔn)確、快速識別貨物條碼，迅速完成貨物分類及搬運任務(wù)，就成為AGV分揀解決方案的主要優(yōu)勢。

不過，AGV分揀也面臨諸多難點。Geek+有關(guān)負責(zé)人表示，分揀效率是分揀系統(tǒng)非常關(guān)鍵的指標(biāo)，為了提高分揀效率，需要先進的算法調(diào)度能力和高性能的AGV做支撐。一般情況下，AGV分揀系統(tǒng)需要幾百臺機器人在同一場地同時運行，場地規(guī)劃、多機器人協(xié)同、路徑規(guī)劃、擁堵控制等問題顯得異常復(fù)雜，對算法能力要求很高；此外，機器人較好的運動性能，能直接加速單包裹的分揀速度，縮短分揀時間，而機器人高運動性能對機器人硬件和驅(qū)動系統(tǒng)、控制算法、穩(wěn)定性等方面均有著很高的要求。

“隨著AGV使用數(shù)量的上升，整個AGV分揀系統(tǒng)的穩(wěn)定性會下降。優(yōu)秀的AGV分揀系統(tǒng)不會受到某一臺或者某幾臺AGV故障的影響；較差的AGV分揀系統(tǒng)會整個或者部分系統(tǒng)停止運營，直到修復(fù)或者剔除有問題的AGV車輛后，整個AGV分揀系統(tǒng)才能恢復(fù)運營。因此，如何減少故障AGV對整個系統(tǒng)的影響是難點所在?！眲⒚鞣Q。

技術(shù)發(fā)展方向

近幾年，整個機器人產(chǎn)業(yè)正處于快速發(fā)展時期，根據(jù)國際機器人聯(lián)合會（IFR）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018年，我國機器人市場規(guī)模預(yù)計達87.4億美元，其中，工業(yè)機器人占比更是高達71%，達62.3 億美元。移動機器人作為工業(yè)機器人的一種，盡管目前占比還非常小，但是也呈現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展態(tài)勢。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2017年中國AGV銷量達到1.35萬臺，預(yù)計2018年銷量將達到1.89萬臺。

在市場整體向好、未來前景廣闊的總體態(tài)勢下，各主流機器人企業(yè)也取得了良好的市場表現(xiàn)。Geek+預(yù)計2018年出貨量將超過1000臺。不過，機器人企業(yè)普遍表示，目前AGV分揀系統(tǒng)剛剛起步，尚處于“市場教育”階段，要獲得市場普遍接受還需要一定的培育時間。

從技術(shù)發(fā)展趨勢來看，AGV分揀將朝著更加高效、更加柔性、更加智能的方向發(fā)展。

劉明認(rèn)為，首先，目前AGV車輛在上包、搬運和下包過程中的頻繁加減速和停止行走，不但浪費AGV本省能源，也降低了分揀產(chǎn)能，未來的主流AGV分揀一定是AGV在移動中完成包裹分揀，提高分揀效率。如何讓AGV在高速運動中完成分揀作業(yè)是未來技術(shù)研發(fā)的方向。

第二，使用AGV分揀是為了充分利用該方式的柔性優(yōu)勢，因此搭建鋼平臺來進行AGV分揀的反柔性設(shè)計方案，未來也一定會越來越少。

Geek+有關(guān)負責(zé)人表示，未來在研發(fā)上依托AI、機器人和物流技術(shù)，持續(xù)推進AGV分揀技術(shù)的創(chuàng)新，在智能化、柔性化、無人化方面進行探索。同時會更加關(guān)注智能算法、全功能分揀系統(tǒng)、無人化分揀等技術(shù)的研究，為客戶提供更有價值的智能分揀方案。

鄔盈盈表示，?？狄苿訖C器人解決方案依托AI、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、圖像處理等先進技術(shù)，可實現(xiàn)多類型機器人的集群調(diào)度，還可接入機械臂、升降機、自動門、輸送線等外部系統(tǒng)，協(xié)作執(zhí)行高復(fù)雜度的作業(yè)任務(wù)。今后，?？祵⑸钊脎`行“萬物互聯(lián)”，實現(xiàn)各種智能設(shè)備間的相互協(xié)同，提升作業(yè)無人化水平，打通企業(yè)生產(chǎn)過程中的信息流，精益管理模式，不斷為客戶創(chuàng)造價值、提升效益。