无人仓相关技术发展及牧星智能的实践

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未来3~5年内,传统人工仓的行业规模将达到历史巅峰,自动化少人仓将越来越多地成为行业趋势。掌握一套可以利用好各种仓储设备的强大系统,真正意义上实现通过设备提高仓储效率,将是仓储行业企业决胜未来竞争的达摩克利斯之剑。 近几年,国内各种仓储自动化

  未来3~5年内,传统人工仓的行业规模将达到历史巅峰,自动化“少人仓”将越来越多地成为行业趋势。掌握一套可以利用好各种仓储设备的强大系统,真正意义上实现通过设备提高仓储效率,将是仓储行业企业决胜未来竞争的“达摩克利斯之剑”。
  近几年,国内各种仓储自动化设备层出不穷,如何使用自动化设备提高仓储运营效率,减少人工使用,几乎是当前仓储行业最关心的问题。2017年10月,某著名电商首次公开了手机类产品无人仓的视频时,在仓储行业更是掀起一阵巨浪。如何使用自动化设备完全替代工人,实现真正意义上的无人仓,成了无数仓储从业技术人员的梦想。
  无人仓概念及发展现状
  所谓无人仓,是指利用各种仓储自动化设备实现仓储作业的整体无人化,严格意义上应该称作无人操作的仓库,而不是简单地理解为没有人的仓库。
  截至目前,世界上还不存在没有人的仓库。在无人仓中,我们仅仅是使用自动化设备替代原有的作业人员完成了仓储作业,但是也增加了大量的设备和系统运维人员。自动化设备使用越多,物流系统设计越复杂,就需要对越多的设备和系统进行监控、保养、维护。也因为如此,如果库内作业流程越简单,作业越标准化,就越容易实现通过自动化设备替代人工作业;反之,库内作业流程越复杂,并存在多样性,仓储操作越难以标准化,实现自动化设备替代人工就越困难。
  事实上,发达国家的很多仓库都已经实现无人操作,这些仓库都具备以下特征:
  1.商品装箱非常标准,甚至都是按照整箱存储;
  2.商品种类不是特别多;
  3.每种商品单次发货量比较大,甚至整托盘出库。
  当前,国内火热的电商仓储行业通常不具备以上特征,大部分电商仓库的特点是商品种类繁多,尺寸形状不规则,每个订单往往包含多种商品,且每种商品常常只有1~2件,整个电商的仓储作业流程复杂而又存在多样性。所以在电商仓储行业使用自动化设备完全替代人工操作,可以称之为无人仓领域“皇冠上的明珠”。同时也正因为大部分仓库都不具备实现无人仓的条件,所以现阶段,实现无人仓仅仅是美好梦想,更多的切合实际的仓储设计方案是通过使用各种自动化设备实现“少人化”,而不是单纯追求“无人化”。
  但是,行业从业者对无人仓的美好向往反应了一个共同的问题——传统人工仓储运营模式必将走向衰败。主要原因在于:仓储用工成本持续上升;新生代劳动力对传统仓储行业没有兴趣,招聘不到员工;人员管理难度太大,人工作业效率低下;仓库吞吐量波动大,需要频繁招聘临时工、解雇临时工。这些问题只会越来越严重,通过管理根本无法解决,因此才会有今天仓储自动化设备市场的繁荣。即使今天的仓储自动化设备还很难实现整个仓储作业的无人化,但笔者坚信,随着人工成本的持续上升,以及仓储自动化设备在充分市场竞争后的价格下降,未来3~5年内,我国仓储操作人员数量将达到顶峰,之后将进入逐步下降趋势。
  如果无人仓必须等待仓储自动化行业的技术突破才能最终达成,那么使用大量自动化设备实现“少人仓”,仅仅依靠当前的行业技术能力,只需要等待人工成本上升和自动化设备降价到某个时点就便可以很快成为现实。
  无人仓主要技术
  无人仓是一个系统工程,其组成单元包括各种仓储自动化设备,通过WCS与WMS系统综合集成在一起来实现仓储作业自动化。今天的无人仓技术,并不是采用了划时代的新设备、新技术,而是综合使用现有的各种设备,其最大的挑战在于如何能够将现有的技术综合在一起,柔性地支持各种仓储运营场景,或者只满足单一、少数场景下替代全部人工操作。现有的无人仓几乎均是只针对性地解决单一的或者少数仓储运营场景下仓储操作无人化,最大的困难就是柔性地支持各种仓储运营场景,整个系统的灵魂来自于WCS和WMS软件。
  无人仓主要设备可以简单地划分为搬运设备、存储设备、上架与拣选设备、分拣设备以及其他辅助设备,依据每个仓库的运营场景,可能只使用部分设备;比如,整箱/整托盘存储和发货,可能就不需要上架和拣选设备;每次逐一订单地拣选发货,可能就不需要分拣设备。
  1. 搬运设备。首当其冲是滚筒型、皮带型、倍速链、RGV等输送系统,考虑到更好地支持柔性化作业,当前越来越多地使用各种类型的AGV自动导引车,包括无人堆高车、无人叉车、类KIVA机器人,以及无人牵引小车。
  2. 存储设备。主要有堆垛机、多层穿梭车、旋转货架、多向穿梭车、AutoStore等。随着AGV技术的发展,很多AGV小车具备了独立从货架上拣选货筐/箱甚至是商品的能力。
  3. 上架和拣选设备。主要由各种机械臂组成,从普通的多关节机器人到如蜘蛛手一般的并联机器人等,都可以作为拆零上架和拣选的设备,目前主要有抓夹式和吸盘式两种获得商品的方式。如何高速柔性地实现不同商品的拆零上架和拣选,是当前无人仓技术面临的最大挑战之一。
  4. 分拣设备。自然是各种各样的分拣机,如滚轮、摆臂、滑块、交叉带以及其他能实现分拣功能的设备或者系统,如由立镖首创的AGV小车分拣系统等。
  5. 其他辅助设备,比如码垛机器人、自动折箱机、自动封箱机、自动装袋机、在线测量称重设备、在线扫描设备、自动贴标与贴面单机,以及RFID读取设备等。
  当前的仓储自动化市场,各种物流设备琳琅满目,那些能够自动、快速、柔性地满足不同尺寸、体积、重量商品的仓储操作的设备,将在实现仓储“少人化”,“无人化”进程中得到更多的市场认可。而仓储设计规划者的思想就是整个系统的灵魂,通过WMS与WCS软件协调指挥着所有的自动化设备完成整个仓储作业。所以,即使两个仓库选择了同样的自动化设备,设计者不同,最终实现的功能和达到的效果也将有巨大差别。
  牧星智能的无人仓实践
  牧星智能科技作为一家以算法为核心,以仓储搬运机器人为载体,提供智慧仓储整体解决方案的供应商,最近也深度参与了国内某著名电商的无人仓项目。该项目针对整箱原包装发货的商品,实现了全流程仓储操作的无人化。
  (1)商品整托盘自动入库
  使用无人叉车作为搬运设备,同时在无人叉车上加装扫描设备,无人叉车在搬运的同时,通过扫描托盘条码完成商品入库;同时获得具体搬运任务指令,将托盘自主运送到存储区的堆垛机接驳口,暂存区或者拣选区的仓储机器人接驳口;具体任务分配由WMS基于当前仓储区和拣选区该商品库存,以及当前堆垛机和仓储机器人工作状态决定。如果商品被整托盘运送至堆垛机接驳口,堆垛机将基于商品信息选择当前最合适的存储位置,在存储区进行存放。如果商品被运送至仓储机器人接驳区的拣选托盘货架上,仓储机器人会被自动分配,将装载了商品的拣选托盘货架,基于该商品信息与历史订单销售记录,存储到最合适的拣选区货位。如果商品被运往暂存区,系统会在堆垛机或者仓储机器人工作状态发生变化后,再次分配新的搬运任务给无人叉车。整个搬运环节由多台无人叉车共同完成。
  (2)自动拣选及补货
  拣选区使用仓储机器人作为搬运设备。系统根据当前订单池情况,以及整个拣选区的商品库存信息,整体优化搬运任务,实现用最少次数、最短距离的整体搬运方案,完成当前等待处理的所有订单。同时,当拣选区的某种商品库存低于安全库存时,系统自动触发商品补货任务,堆垛机将被补货商品运出,交接给无人叉车,实现存储区向拣选区的无人自动补货。
  (3)自动分拣出库
  当仓储机器人将商品运往拣选工作站后,拣选机器人使用吸盘式夹具完成商品的拣选过程,同时扫描商品完成出库,放置到输送线上。商品在输送线上,由自动贴面单设备完成面单粘贴,送往交叉带分拣机完成分拣作业,最后由码垛机器人自动码垛后,等待发运。
  整个系统24小时待机,在客户下单后自主进行作业,从而实现了该类商品全流程的无人化仓储操作。
  该项目是业内为数不多的无人仓案例。作为参与方之一,牧星智能科技具备独特的优势,公司成立两年多来,专注于AGV仓储搬运系统的开发,不但有基于二维码和激光Slam导航的各款仓储智能搬运机器人,还推出了基于二维码和激光Slam导航的无人叉车,更是业内唯一专门针对AGV仓储搬运的WMS和WCS软件开发商。我们将多年的行业经验以及强大的系统优化算法植入到软件中,追求实现整个仓储系统的效率最优化,而不是仅仅实现简单的AGV仓储搬运。给AGV加上聪明的大脑,让成百上千台AGV和仓库组成一个智慧的系统,真正实现整体仓储操作的柔性和高效,是牧星智能所有软件和硬件的设计原则。
  无人仓发展展望
 真正意义上的全场景柔性无人仓,目前与我们还有一些距离。但是,实实在在的“少人仓”,正通过使用自动化设备替代绝大部分仓储操作而逐渐成为现实。随着技术的快速升级发展,我们期待物流装备行业能够带来更多的惊喜,甚至是颠覆性的技术发明,比如网上盛传的太空堡垒无人仓库、海洋或湖泊水下仓库、城市地下无人配送等等终会逐步实现。
  正如前文所说,笔者坚信3~5年内,传统人工仓的行业规模将达到历史巅峰,自动化“少人仓”将成为必然发展趋势。掌握一套可以利用好各种仓储设备的强大系统,真正意义上实现通过设备提高仓储效率,将是仓储行业企业决胜未来市场竞争的关键。
 
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