摘要：物流機(jī)器人基于成本較低、易于部署且極具柔性等特點(diǎn)，成為近幾年物流裝備領(lǐng)域發(fā)展最為快速的技術(shù)之一。物流機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用加速了倉庫智能化程度的升級(jí)，讓倉庫從傳統(tǒng)走向智能。本文梳理了智能倉庫的市場(chǎng)需求及關(guān)鍵技術(shù)，并通過具體案例分享了其帶來的價(jià)值，最終對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
一、 智能倉庫升級(jí)發(fā)展
在制造業(yè)智能制造步伐加快，流通業(yè)零售模式變革等諸多因素影響下，倉庫的物流作業(yè)難度和復(fù)雜度都在不斷增加，繼而對(duì)智能倉庫提出了更大的需求。智能倉庫近幾年在技術(shù)上迎來蓬勃發(fā)展，筆者認(rèn)為主要有以下幾大原因：
第一，市場(chǎng)需求越來越大。傳統(tǒng)的物流自動(dòng)化設(shè)備更多側(cè)重于儲(chǔ)存，因?yàn)閭鹘y(tǒng)倉庫的物流需求多為整進(jìn)整出。但是隨著電商的發(fā)展和新零售的興起，倉庫對(duì)整進(jìn)散出的需求越來越大，原有的自動(dòng)化設(shè)備不能夠完全滿足不斷變化的需求，并且大都只能實(shí)現(xiàn)“人到貨”作業(yè)。
第二，對(duì)系統(tǒng)的柔性化需求更強(qiáng)。傳統(tǒng)倉庫(特別是電商倉庫)有一個(gè)很典型的特點(diǎn)：“雙11”、“雙12”等類似大促活動(dòng)較多，在大促期間，訂單作業(yè)量的波峰波谷波動(dòng)明顯，在生產(chǎn)中，我們也稱之為系統(tǒng)的Capacity Fluctuation(產(chǎn)能波動(dòng))非常高，顯然傳統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的產(chǎn)能難以適應(yīng)這種巨大的業(yè)務(wù)波動(dòng)。如果倉庫按照波峰時(shí)期的需求設(shè)計(jì)系統(tǒng)產(chǎn)能，那么平日就會(huì)有至少一半的產(chǎn)能閑置;如果以平時(shí)的業(yè)務(wù)量設(shè)計(jì)系統(tǒng)產(chǎn)能，則無法應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)量的迅速增長(zhǎng)。因此柔性化是智能倉庫升級(jí)的迫切需要和主要方向之一。
第三，要求更低的系統(tǒng)成本。盡管諸如多層穿梭車系統(tǒng)(Multishuttle)等傳統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠滿足整進(jìn)散出的作業(yè)需求，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)“貨到人”作業(yè)，但是相對(duì)來說，這類系統(tǒng)投資成本巨大。
除此之外，企業(yè)業(yè)務(wù)量的巨大波動(dòng)以及業(yè)務(wù)類型的不斷調(diào)整，對(duì)項(xiàng)目的實(shí)施周期也提出了更高的要求，需要系統(tǒng)快速部署、實(shí)施和交付。
而近幾年備受關(guān)注的物流機(jī)器人系統(tǒng)則能夠滿足以上市場(chǎng)的新需求，不僅具備高度柔性化，而且系統(tǒng)魯棒性很強(qiáng)，還能夠以相對(duì)低廉的成本實(shí)現(xiàn)智能倉儲(chǔ)等功能。綜合這些因素我們認(rèn)為，如果說傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)所構(gòu)建的是智能倉庫1.0時(shí)代。那么物流機(jī)器人加上后臺(tái)強(qiáng)大的R-WMS系統(tǒng)則帶領(lǐng)行業(yè)進(jìn)入了智能倉庫2.0時(shí)代。
二、機(jī)器人智能倉庫的關(guān)鍵技術(shù)及規(guī)劃
1.設(shè)計(jì)要點(diǎn)
硬件本體主要包括各種類型的物流機(jī)器人，如潛伏式移動(dòng)機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、料箱式機(jī)器人、分揀機(jī)器人、智能無人叉車等等。通常來說，硬件技術(shù)需要關(guān)注以下三方面內(nèi)容。
第一，硬件安全。不論倉儲(chǔ)企業(yè)還是制造業(yè)企業(yè)，硬件的核心要求是安全，不單單是硬件對(duì)人的安全，也包括硬件對(duì)周邊環(huán)境、倉庫以及其自身的安全。因此，通常物流機(jī)器人需要擁有CE、ETL、KC等世界主流的硬件產(chǎn)品認(rèn)證。此外，其所使用的材質(zhì)(包括材質(zhì)的阻燃性等)、機(jī)器人電池、電池管理系統(tǒng)等都需要擁有單獨(dú)的相關(guān)認(rèn)證。
第二，硬件要有其創(chuàng)新性與引領(lǐng)性，在性能領(lǐng)先的前提下，還必須保證硬件模組設(shè)計(jì)支持產(chǎn)品簡(jiǎn)單易用。不同于制造業(yè)通常有自己的設(shè)備維護(hù)人員，具有一定的設(shè)備維保能力;倉庫中具備設(shè)備維保能力的人并不多，因此硬件模組設(shè)計(jì)是否簡(jiǎn)單易，是否易于維保甚至免維保，對(duì)于倉儲(chǔ)領(lǐng)域的客戶更加重要。
第三，硬件成本，這始終是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
2. 軟件系統(tǒng)
通常包括機(jī)器人硬件的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及管理系統(tǒng)，我們稱之為叫RMS，即Robot Management System(機(jī)器人管理系統(tǒng))，通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的統(tǒng)一管理及調(diào)度。此外，還需要與機(jī)器人倉庫相匹配的倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)。
值得一提的是，由于傳統(tǒng)倉庫中，貨架是固定的;但是機(jī)器人倉庫中，貨架和貨位都可以移動(dòng)，對(duì)于WMS軟件訂單優(yōu)化、算法優(yōu)化而言提供了巨大的改善空間。因此，機(jī)器人倉庫的WMS系統(tǒng)功能需求更加強(qiáng)大，結(jié)合不同的存儲(chǔ)方式、訂單結(jié)構(gòu)、訂單執(zhí)行策略、當(dāng)前人員狀態(tài)和訂單組合方式等實(shí)現(xiàn)多重維度的優(yōu)化組合及執(zhí)行。
軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在于其算法能力及功能模塊的多樣化，系統(tǒng)需要熟悉倉儲(chǔ)的需求，要在不同的需求情況下通過不同的算法調(diào)用不同的模塊，通過不同模塊參數(shù)的調(diào)整匹配以及簡(jiǎn)易的二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)能夠滿足客戶需要的功能。
我們認(rèn)為在智能倉庫中，軟件管理系統(tǒng)還需要具備一定的自決策性和自我優(yōu)化能力。我們常說“機(jī)器替代人”，其實(shí)機(jī)器人系統(tǒng)不僅僅是代替一線產(chǎn)業(yè)工人，它也需要能夠去幫到生產(chǎn)主管、一線班組長(zhǎng)等做出決策，降低其對(duì)過往經(jīng)驗(yàn)的依賴度，避免因?yàn)楦鞣N干擾、失察而導(dǎo)致的失誤及差錯(cuò)的發(fā)生。
3. 方案設(shè)計(jì)能力
方案設(shè)計(jì)能力是所有倉庫項(xiàng)目都需要具備的，對(duì)于智能倉庫而言更加重要。需要升級(jí)改造的倉庫原有系統(tǒng)是怎樣的?原有流程有哪些問題?上線自動(dòng)化、智能化的系統(tǒng)以后是否需要重新梳理和優(yōu)化流程?我們上線的目標(biāo)是什么…這些都是需要重點(diǎn)考慮的問題。
我們堅(jiān)持“自動(dòng)化及智能化”僅是實(shí)現(xiàn)客戶價(jià)值的手段，而非目的。 在倉儲(chǔ)方案規(guī)劃設(shè)計(jì)方面，我們遵照OSKKK五步法則，五步整體循序漸進(jìn)，步步為營。
對(duì)于智能化倉儲(chǔ)項(xiàng)目而言，并非僅僅改變客戶倉儲(chǔ)及揀選環(huán)節(jié)的運(yùn)營模式，也需要對(duì)業(yè)務(wù)模式、操作習(xí)慣、管理方式的整體改善。因此，對(duì)于倉儲(chǔ)方案規(guī)劃設(shè)計(jì)而言，不僅需要考量基于項(xiàng)目范圍內(nèi)運(yùn)營參數(shù)的宏觀分析，更需要結(jié)合客戶作業(yè)全流程的整體分析與局部微觀觀察，最終梳理出運(yùn)營及管理的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。在描述客戶現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，優(yōu)先標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)有的倉儲(chǔ)操作流程，形成完整的價(jià)值流圖譜，為后續(xù)的優(yōu)化指明方向與著重區(qū)域。
改善項(xiàng)目的設(shè)備選型及布局設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)服從于流程改善的需求。在倉儲(chǔ)方案規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程中，經(jīng)過前期對(duì)客戶現(xiàn)有流程的標(biāo)準(zhǔn)化全面梳理，此時(shí)的重點(diǎn)是針對(duì)客戶的流程痛點(diǎn)，展開新流程的方案設(shè)計(jì)。綜合考量產(chǎn)能、庫容及人員安排、績(jī)效管理等，做細(xì)節(jié)的設(shè)備選型及布局設(shè)計(jì)。例如：針對(duì)客戶存儲(chǔ)商品的產(chǎn)品特點(diǎn)，有針對(duì)性的設(shè)計(jì)貨架結(jié)構(gòu);基于客戶的訂單及揀選流程，客制化設(shè)計(jì)揀貨工作站及分撥墻布局;針對(duì)客戶的流程需求，選擇其他輔助或協(xié)作設(shè)備等。
此外，我們也需要充分考慮人工系統(tǒng)和機(jī)器人系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與不足，如，人的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在具有高度主觀能動(dòng)性，但當(dāng)其負(fù)責(zé)的作業(yè)區(qū)域較大時(shí)，行走會(huì)浪費(fèi)大部分時(shí)間，作業(yè)效率會(huì)急劇下降，同時(shí)當(dāng)訂單較為復(fù)雜時(shí)，差錯(cuò)率也會(huì)升高;而機(jī)器人系統(tǒng)(如類Kiva倉)中，機(jī)器人替代了人的行走，作業(yè)人員在工位上即可完成揀選等作業(yè)，同時(shí)機(jī)器人系統(tǒng)會(huì)配合電子標(biāo)簽等自動(dòng)化輔助設(shè)備，作業(yè)差錯(cuò)率得到有效降低。
因此，通過以上步驟，我們可以優(yōu)化并重塑出新的操作流程，并在此基礎(chǔ)上匹配對(duì)應(yīng)的軟件功能，通過軟硬件產(chǎn)品的配合使用，驅(qū)動(dòng)倉儲(chǔ)流程的整體優(yōu)化。協(xié)助客戶管理方式的升級(jí)，從而保證最終項(xiàng)目目標(biāo)達(dá)成，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目順利交付。
三、如何做好智能倉庫升級(jí)
以牧星智能為國內(nèi)某著名電商平臺(tái)提供的解決方案為例，在該項(xiàng)目中，我們?cè)诜桨冈O(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到客戶對(duì)上線周期、效率以及柔性等方面的要求引入最適合的硬件及系統(tǒng)。同時(shí)如前所述，為了讓人工系統(tǒng)和機(jī)器人系統(tǒng)充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)O(shè)置有微量的人工倉與巨大的機(jī)器人倉，將人的柔性和機(jī)器人系統(tǒng)的準(zhǔn)確性有機(jī)結(jié)合，合二為一，完美實(shí)現(xiàn)1+1>2的效果。
具體來說，機(jī)器人倉負(fù)責(zé)全品類作業(yè)，布局有200+臺(tái)物流機(jī)器人(AGV)，人工倉只做整個(gè)倉庫的爆品(top1000～1500的SKU)訂單揀選。系統(tǒng)優(yōu)先將爆品訂單落在人工倉，由于這類訂單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，揀選面較小，補(bǔ)貨也方便，人工揀選效率相較于全品類揀選大幅度提升;多SKU的復(fù)雜訂單則自動(dòng)落到機(jī)器人倉，由機(jī)器人系統(tǒng)來保證它的揀選效率及揀選的準(zhǔn)確性。
從項(xiàng)目的實(shí)施效果來看，我們認(rèn)為基于物流機(jī)器人系統(tǒng)的智能倉庫2.0在以下兩方面有顯著成效。
一是在短時(shí)間內(nèi)完成系統(tǒng)上線，幫助客戶業(yè)務(wù)平穩(wěn)過渡。牧星智能于2021年9月中旬首次與客戶接觸，各用時(shí)一周完成方案制定、現(xiàn)場(chǎng)施工及系統(tǒng)部署工作，10月5日系統(tǒng)便正式投入使用，從11月1日起按照“雙11”業(yè)務(wù)需求滿負(fù)荷運(yùn)行，“雙11”結(jié)束后，整個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)便全部撤場(chǎng)，整套系統(tǒng)完全交付客戶自我管理運(yùn)行，并在“雙十二”再創(chuàng)發(fā)貨量新高。如此快速的項(xiàng)目交付，依靠的就是豐富的倉儲(chǔ)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、強(qiáng)大的軟硬件技術(shù)儲(chǔ)備和系統(tǒng)多模塊快速配置能力，整個(gè)項(xiàng)目在60天內(nèi)實(shí)現(xiàn)完美交付，其中系統(tǒng)上線時(shí)間僅一個(gè)月左右。
二是能夠在比較經(jīng)濟(jì)合理的投資情況下，幫助客戶應(yīng)對(duì)靈活的產(chǎn)能需求。在不是為了自動(dòng)化而自動(dòng)化的理念下，該項(xiàng)目通過發(fā)揮人工系統(tǒng)和機(jī)器人系統(tǒng)各自所長(zhǎng)，一方面滿足了覆蓋倉庫大幅度產(chǎn)能波動(dòng)的需求;另一方面還實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)收益。系統(tǒng)根據(jù)訂單量的高低，系統(tǒng)自動(dòng)、靈活地在人工倉和機(jī)器人倉之間進(jìn)行訂單量調(diào)節(jié)，如在業(yè)務(wù)繁忙時(shí)，通過調(diào)整人工倉SKU種類從top1500擴(kuò)展到top1800，自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)訂單劃撥，非常柔性地應(yīng)對(duì)產(chǎn)能波動(dòng)需求。
四、智能倉庫未來發(fā)展展望
隨著物流機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，已不單單只是可以搬運(yùn)貨物了，我更愿意說這已經(jīng)成為一個(gè)“移動(dòng)底盤”，它的應(yīng)用領(lǐng)域也正在進(jìn)一步快速擴(kuò)展中。首先，其導(dǎo)航技術(shù)已不再局限于磁條、二維碼、激光、視覺等，而是以一種多模態(tài)的方式進(jìn)行導(dǎo)航，它能夠應(yīng)用在更多的場(chǎng)景，其運(yùn)行路線也可以更加復(fù)雜，環(huán)境適應(yīng)性大大提高。第二，作為一個(gè)移動(dòng)底盤，就意味著可以在底盤上加載各種各樣的設(shè)備，如輥筒、皮帶、協(xié)作機(jī)械臂以及特殊的工裝設(shè)備等。因此，在某些程度上，物流機(jī)器人正變成一個(gè)“人”，他有手有腳有大腦，通過與人配合，在物流領(lǐng)域和制造業(yè)領(lǐng)域正迎來越來越廣泛的應(yīng)用。
隨著物流機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的拓展，未來的智能倉庫到底會(huì)變成什么樣子呢?
首先，在目前的智能倉庫2.0階段，我們看到的是由各種各樣類型的物流機(jī)器人和一些傳統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)備組成的系統(tǒng)，但是它們彼此之間的交互協(xié)作、信息溝通交流并不是特別充分，特別是上層統(tǒng)一的管理系統(tǒng)還不是特別的完善。換句話說，目前倉庫內(nèi)的自動(dòng)化系統(tǒng)間還是一座座信息孤島。那么接下來智能倉庫的進(jìn)一步發(fā)展升級(jí)，就是要打破所有的信息孤島、系統(tǒng)孤島，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的合作。而且這種合作也不僅僅是簡(jiǎn)單的把兩個(gè)系統(tǒng)連接在一起，而是讓它們有所交疊，設(shè)備和設(shè)備之間有深度的交互協(xié)作，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)最終實(shí)現(xiàn)1+1>2的功能。
其次，智能倉庫的升級(jí)發(fā)展需要將目光從單個(gè)倉庫提升到整個(gè)供應(yīng)鏈層面，將倉庫的建設(shè)放到供應(yīng)鏈中去考慮。從供應(yīng)鏈角度來看，現(xiàn)在有B2C、C2C等模式，將來可能更多的是F2C模式，該模式下倉庫如何跟工廠進(jìn)行關(guān)聯(lián)互動(dòng)，C端與F端之間需要經(jīng)過幾個(gè)倉庫，是中央倉、區(qū)域倉還是前置倉?在進(jìn)行物流系統(tǒng)規(guī)劃和自動(dòng)化設(shè)備配置時(shí)，都需要綜合全局來考慮，實(shí)現(xiàn)多倉庫的協(xié)同、多系統(tǒng)的合作。
因此在我看來，智能倉對(duì)內(nèi)它是多系統(tǒng)、多設(shè)備間的高度融合，是系統(tǒng)的自決策、自優(yōu)化能力的高度提升;對(duì)外是多倉庫之間的協(xié)同配合和策略自適應(yīng)、自調(diào)整能力的提升，最終實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能降本增效，在多維度結(jié)合的概念下升級(jí)發(fā)展。
（轉(zhuǎn)載）
