國內(nèi)智能倉儲(chǔ)現(xiàn)狀及未來發(fā)展

劉中京 劉吉翰 張居慧

1.中國石化化工銷售有限公司華北分公司 北京 100028；2.北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司 北京 100120

智能倉儲(chǔ)是由自動(dòng)化立體庫、動(dòng)線傳輸系統(tǒng)、信息識別系統(tǒng)、巷道堆垛機(jī)、揀選機(jī)器人、自動(dòng)分揀系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備組成的自動(dòng)化系統(tǒng)。采用集成化物流的設(shè)計(jì)理念，通過總線、通訊和先進(jìn)信息技術(shù)等手段，協(xié)調(diào)和控制各類設(shè)備自動(dòng)完成倉儲(chǔ)作業(yè)。智能倉儲(chǔ)具有兩個(gè)顯著特征：一是自動(dòng)化，智能倉儲(chǔ)融合先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，依托大量智能化設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)作業(yè)，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤貨物移動(dòng)軌跡和當(dāng)前位置。當(dāng)貨物出現(xiàn)異常情況時(shí)，可及時(shí)告警，以便快速響應(yīng)處理。二是智能化，智能倉儲(chǔ)能夠?qū)崟r(shí)采集設(shè)備信息，按照預(yù)定的邏輯進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和整合，建立基于數(shù)據(jù)的智能調(diào)度模型和智能分析模型，制定智能算法策略，動(dòng)態(tài)計(jì)算最優(yōu)解。通過智能調(diào)度模型，可以優(yōu)化作業(yè)模式，使得倉儲(chǔ)作業(yè)更高效，并提供實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的庫存管理能力，為企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營決策提供有效參考。

1 我國智能倉儲(chǔ)現(xiàn)狀

2022 年，我國全年社會(huì)物流總額超過340 萬億元，同比增長3.6%；物流業(yè)總收入達(dá)到12 萬億元，同比增長5%。2022 我國倉儲(chǔ)指數(shù)均值為52%，同比增長1.1%，整體位于50%以上的擴(kuò)張區(qū)間內(nèi)，顯示倉儲(chǔ)行業(yè)運(yùn)行穩(wěn)定。

我國智能倉儲(chǔ)的產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上、中、下游三個(gè)部分，其中上游為設(shè)備和軟件提供商，分別提供硬件設(shè)備（輸送機(jī)、分揀機(jī)、AGV、堆垛機(jī)、穿梭車、叉車等）和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)（WMS、WCS 系統(tǒng)等）；中游是智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)集成商，需要根據(jù)行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)使用多種設(shè)備和軟件，設(shè)計(jì)出完整的智能倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)，同時(shí)交付倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)和智能倉儲(chǔ)硬件兩類產(chǎn)品；下游是智能倉儲(chǔ)的需求及應(yīng)用場景，涉及煙草、醫(yī)藥、汽車、零售、電商等領(lǐng)域。

2022 年12 月15 日，國務(wù)院印發(fā)“十四五”現(xiàn)代物流發(fā)展規(guī)劃的通知，提出促進(jìn)物流業(yè)與制造業(yè)深度融合。支持物流企業(yè)與制造企業(yè)創(chuàng)新供應(yīng)鏈協(xié)同運(yùn)營模式，將物流服務(wù)深度嵌入制造供應(yīng)鏈體系。加強(qiáng)工業(yè)園區(qū)、產(chǎn)業(yè)集群與國家物流樞紐、物流園區(qū)、物流中心等設(shè)施布局銜接、聯(lián)動(dòng)發(fā)展等。2017 年以來，我國多次發(fā)布智能工廠及倉儲(chǔ)物流相關(guān)政策規(guī)劃，加快倉儲(chǔ)物流及工業(yè)4.0 建設(shè)。

2 我國智能倉儲(chǔ)下游行業(yè)分析

2.1 新能源行業(yè)

高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021 年全國鋰離子電池產(chǎn)量達(dá)到324GWh，同比增長106%，預(yù)計(jì)未來5 年年復(fù)合增長率將超過25%。由于鋰電行業(yè)倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)中對安全性的要求很高，對于防爆防燃等特殊情況都需要嚴(yán)格把控，以確保工作人員的安全、設(shè)備的安全。同時(shí)，貨物的安全重量跨度大，人工搬運(yùn)效率低的特性也對倉儲(chǔ)自動(dòng)化有迫切需求，由此帶動(dòng)了倉儲(chǔ)自動(dòng)化在鋰電行業(yè)的發(fā)展。

2.2 汽車行業(yè)

汽車制造零部件具有產(chǎn)品種類與規(guī)格多、單個(gè)零件體積小、點(diǎn)檢復(fù)雜、分類繁瑣等特點(diǎn)。從生產(chǎn)車間到倉庫之間的運(yùn)輸主要通過人工操作搬運(yùn)，運(yùn)輸效率難以滿足自動(dòng)化流水線的運(yùn)轉(zhuǎn)需求，嚴(yán)重制約了企業(yè)精細(xì)化能力的提升。在各車企加速擴(kuò)建的形勢下，企業(yè)迫切需要通過實(shí)施車間物流改造，提升企業(yè)的物料存儲(chǔ)、物料流轉(zhuǎn)及信息管理能力。

2.3 半導(dǎo)體行業(yè)

對于3C、半導(dǎo)體企業(yè)來說，如果產(chǎn)品技術(shù)是第一競爭力，那么包含物流環(huán)節(jié)的供應(yīng)鏈管理就是第二競爭力，產(chǎn)業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)的管理都在向著智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展。在倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)中的需求痛點(diǎn)表現(xiàn)為：一方面，3C、半導(dǎo)體都是精密產(chǎn)品，且價(jià)值高，對存儲(chǔ)和搬運(yùn)中安全性有很高的要求；另一方面，人工成本的上升以及精度要求，需要盡量減少人工的接觸，所以半導(dǎo)體行業(yè)對自動(dòng)化需求相對較高。通過采用智能化系統(tǒng)配合庫區(qū)硬件的模式，企業(yè)可以更低的企業(yè)運(yùn)營成本、更高的作業(yè)效率、更優(yōu)的管理方式，實(shí)現(xiàn)物料從倉庫到生產(chǎn)線的存、揀、核、配、發(fā)等一系列環(huán)節(jié)的智能化作業(yè)模式。

2.4 醫(yī)藥行業(yè)

隨著醫(yī)藥行業(yè)的不斷發(fā)展，醫(yī)療電商、醫(yī)藥新零售等模式的逐漸興起，醫(yī)藥流通正迎來重大變革。訂單碎片化逐漸凸顯出訂單履約的時(shí)效性、準(zhǔn)確性差距，因此，亟待建立智能化作業(yè)模式。醫(yī)藥行業(yè)藥品及原材料倉儲(chǔ)建設(shè)需要從安全性、成本、效率等多方面考慮。

2.5 煙草行業(yè)

煙草一直是自動(dòng)化程度非常高的行業(yè)，在存儲(chǔ)、揀選等環(huán)節(jié)早已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。2020 年，中國煙草總公司印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)煙草行業(yè)智慧物流建設(shè)的指導(dǎo)意見》，提出煙草行業(yè)智慧物流建設(shè)，通過提升物流數(shù)字化、智能化水平推進(jìn)煙草行業(yè)物流服務(wù)升級，促進(jìn)行業(yè)整體物流運(yùn)行提質(zhì)、增效、降本，助力煙草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。煙草行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的發(fā)展，將讓原來生產(chǎn)廠內(nèi)物料轉(zhuǎn)運(yùn)、出入庫，以及流通環(huán)節(jié)的倉儲(chǔ)、分揀等的搬運(yùn)作業(yè)逐步被智能搬運(yùn)機(jī)器人所取代。

3 我國智能倉儲(chǔ)市場發(fā)展趨勢分析

美國行業(yè)權(quán)威雜志Modern Materials Handling 資料顯示，全球前十大倉儲(chǔ)自動(dòng)化企業(yè)年收入在64～280 億美元之間，排名第一的日本大福2019 年?duì)I業(yè)收入達(dá)到270.01 億美元，近年來頭部企業(yè)規(guī)模總體呈現(xiàn)上升趨勢。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，資本市場對智能倉儲(chǔ)科技應(yīng)用場景持續(xù)關(guān)注，智能倉儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)將逐步完善。機(jī)器人和認(rèn)知技術(shù)、3D打印技術(shù)等最新科技，將在倉儲(chǔ)物流領(lǐng)域中得以深度應(yīng)用，預(yù)測性維護(hù)和按需倉儲(chǔ)將得到更多關(guān)注。

國內(nèi)倉儲(chǔ)行業(yè)也正在向著數(shù)字化、智能化的方向加速變革，智能倉儲(chǔ)的滲透率不斷提升，市場規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)頭豹研究院預(yù)測，預(yù)計(jì)到2027 年我國智能倉儲(chǔ)市場規(guī)模有望達(dá)2665 億元，年復(fù)合增長率達(dá)到18.4%。我國的智能化倉儲(chǔ)市場將進(jìn)入蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。

從智能倉儲(chǔ)未來發(fā)展看。政府相繼出臺(tái)政策鼓勵(lì)支持物流業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，與此同時(shí)，智能制造上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略，智能倉儲(chǔ)行業(yè)已經(jīng)迎來發(fā)展黃金期。

3.1 跨行業(yè)和跨產(chǎn)業(yè)的深度融合

從國家政策推動(dòng)層面和企業(yè)技術(shù)研發(fā)層面，均呈現(xiàn)出跨行業(yè)和跨產(chǎn)業(yè)深度融合的發(fā)展趨勢。智能倉儲(chǔ)企業(yè)將進(jìn)一步推動(dòng)現(xiàn)代物流業(yè)與農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，加快建設(shè)跨行業(yè)、跨區(qū)域的物流信息服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)需求、庫存和物流信息的實(shí)時(shí)共享，建設(shè)智能倉儲(chǔ)體系、提升物流倉儲(chǔ)的自動(dòng)化、智能化水平。未來行業(yè)的發(fā)展將朝著龍頭化、差異化、服務(wù)化和智慧化方向發(fā)展。

3.2 作業(yè)流程的透明化和決策優(yōu)化

在降本增效的壓力下，倉儲(chǔ)企業(yè)可以通過數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)物流全流程的透明化管理。

要實(shí)現(xiàn)透明化，必須首先捕獲和分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也就是建立系統(tǒng)的數(shù)字影像?；趥}儲(chǔ)物流流程數(shù)據(jù)的完整性和實(shí)時(shí)性，可以進(jìn)行“流程挖掘”，從數(shù)字化中挖掘優(yōu)化的潛能。所謂“流程挖掘”是對實(shí)際流程進(jìn)行展現(xiàn)、監(jiān)控和優(yōu)化，即從企業(yè)信息系統(tǒng)（如倉庫管理系統(tǒng)）中的實(shí)時(shí)信息和事件日志里提取知識，尋找規(guī)律。透明化可以實(shí)現(xiàn)流程的優(yōu)化，提高物流的速度、效率和質(zhì)量，降低物流成本。

利用數(shù)字孿生技術(shù)可以快速和低成本地對物理系統(tǒng)進(jìn)行仿真優(yōu)化，通過改變系統(tǒng)控制策略和規(guī)則，尋求更優(yōu)的方案。同時(shí)，利用數(shù)字孿生技術(shù)逆向反饋的功能，把優(yōu)化后的控制方案（甚至包括PLC 和機(jī)器人控制程序）直接植入物理系統(tǒng)。基于數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行的各類仿真、分析、數(shù)據(jù)挖掘以及人工智能技術(shù)的應(yīng)用，可以確保與現(xiàn)實(shí)物理系統(tǒng)的適用性。

訂單需求的不確定性是倉儲(chǔ)物流面臨的巨大挑戰(zhàn)，基于數(shù)字化和新型預(yù)測方法對物流需求進(jìn)行預(yù)測分析，將成為未來智能倉儲(chǔ)行業(yè)的重要發(fā)展方向。

3.3 作業(yè)場景的遠(yuǎn)程化和智能化

操作人員短缺和人工成本上升一直是倉儲(chǔ)業(yè)發(fā)展的瓶頸，作業(yè)場景遠(yuǎn)程可視化將有利于解決這一問題。

（1）首先，“智慧物流大腦”可視化平臺(tái)的技術(shù)近年來獲得了巨大發(fā)展?！拔锪鞔竽X”可視化借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息物理系統(tǒng)技術(shù)（CPS）、邊緣計(jì)算、霧計(jì)算、云計(jì)算技術(shù)、智能分析技術(shù)、5G 通信技術(shù)，實(shí)時(shí)在線實(shí)現(xiàn)智慧物流系統(tǒng)與虛擬智慧物流系統(tǒng)的情景交融，做到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、可視化智能調(diào)度、遠(yuǎn)程現(xiàn)場監(jiān)測、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)人工介入等。“物流大腦”的構(gòu)建，將延伸和擴(kuò)展人工調(diào)度和監(jiān)測的范圍，提高工作效率。

（2）其次，隨著超級自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展，基于軟件機(jī)器人的數(shù)字員工已經(jīng)開始上崗。數(shù)字員工可以從事復(fù)制、粘貼、點(diǎn)擊、輸入、比較、校對、應(yīng)答等規(guī)則固定、重復(fù)性高、附加值低的管理與服務(wù)工作。數(shù)字員工替代人完成低附加值的重復(fù)工作，可以進(jìn)一步降低人工成本，緩和用工短缺和人工費(fèi)用高等問題。

3.4 選擇合理模式和技術(shù)手段

打造智能化倉儲(chǔ)，需要合理更新、引進(jìn)先進(jìn)倉儲(chǔ)軟硬件設(shè)施，從而提高倉儲(chǔ)資源利用率，節(jié)約成本，并提高倉儲(chǔ)運(yùn)行及管理的效率和準(zhǔn)確性，給予更好的客戶體驗(yàn)。但同時(shí)要注意，不同倉儲(chǔ)有不同的特點(diǎn)，國外不同的先進(jìn)智能倉儲(chǔ)也分別選擇了不同模式和技術(shù)手段。所以，打造智能倉儲(chǔ)應(yīng)考慮實(shí)際情況，進(jìn)行需求及投資回報(bào)等的合理分析。