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無人倉技術要點、實現形式與市場分析

2019-03-08 09:08 性質:轉載 作者: 王繼祥 來源: 王繼祥
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無人倉是一個包含多個子系統的復雜工程,需要各參與方密切配合、高效協同,實現物流系統的有機集成和逐步優化。隨著機器人、自動化設備技術的提升,大數據技術、人工智能和運籌學相關算法的應用...

無人倉是一個包含多個子系統的復雜工程,需要各參與方密切配合、高效協同,實現物流系統的有機集成和逐步優化。隨著機器人、自動化設備技術的提升,大數據技術、人工智能和運籌學相關算法的應用,在需求、技術、資本的多方促進下,我國無人倉技術發展迅速,應用逐步落地,未來市場前景廣闊。



春秋時期的管仲曾提出“積于不涸之倉,藏于不竭之府”,指的是那個年代老百姓的需求是吃飽,倉庫主要功能是存儲。到了電商迅速發展的今天,分揀、流通加工、包裝等更多的倉庫功能被挖掘出來,隨著機器人、自動化、信息系統等技術全方位的創新與提升,使倉儲作業變得更流程化、專業化和精細化,各類智能設備更便捷地投入到各作業環節中,倉庫里的人越來越少。


所謂無人倉,不是為了“無人”而不要人,而是上述需求功能實現后,設備的作業效率已經大大超越了人所能達到的效率,無法再用人了。也就是說,隨著機器人、自動化設備的技術提升,大數據技術、人工智能和運籌學相關算法的應用,在需求、技術、資本的多方促進下,我國無人倉技術提升迅速,應用逐步落地。


一、無人倉核心技術&主要實現形式


1.無人倉主要構成及核心技術



無人倉的目標是實現入庫、存儲、揀選、出庫等倉庫作業流程的無人化操作,這就需要具備自主識別貨物、追蹤貨物流動、自主指揮設備執行生產任務、無須人工干預等條件;此外還要有一個“智慧大腦”,針對無數傳感器感知的海量數據進行分析,精準預測未來的情況,自主決策后協調智能設備的運轉,根據任務執行反饋的信息及時調整策略,形成對作業的閉環控制,即具備智能感知、實時分析、精準預測、自主決策、自動控制、自主學習的特征。


2.無人倉的構成包括硬件與軟件兩大部分


硬件:對應存儲、搬運、揀選、包裝等環節有各類自動化物流設備,其中,存儲設備典型代表是自動化立體庫;搬運典型設備有輸送線、AGV、穿梭車、類kiva機器人、無人叉車等;揀選典型設備有機械臂、分揀機(不算自動化設備)等;包裝典型設備有自動稱重復核機、自動包裝機、自動貼標機等。


軟件:主要是倉庫控制系統WCS和倉庫管理系統WMS。


WMS——時刻協調存儲、調撥貨物、揀選、包裝等各個業務環節,根據不同倉庫節點的業務繁忙程度動態調整業務的波次和業務執行順序,并把需要做的動作指令發送給WCS,使得整個倉庫高效運行;此外,WMS記錄著貨物出入庫的所有信息流、數據流,知曉貨物的位置和狀態,確保庫存準確。



WCS——接收WMS的指令,調度倉庫設備完成業務動作。WCS需要支持靈活對接倉庫各種類型、各種廠家的設備,并能夠計算出最優執行動作,例如計算機器人最短行駛路徑、均衡設備動作流量等,以此來支持倉庫設備的高效運行。WCS的另一個功能是時刻對現場設備的運行狀態進行監控,出現問題立即報警提示維護人員。


此外,支撐WMS、WCS進行決策,讓自動化設備有條不紊地運轉,代替人進行各類操作(行走、抓放貨物等),背后依賴的是智慧大腦,運用人工智能、大數據、運籌學等相關算法和技術,實現作業流、數據流和控制流的協同。智慧大腦既是數據中心,也是監控中心、決策中心和控制中心,從整體上對全局進行調配和統籌安排,最大化設備的運行效率,充分發揮設備的集群效應。


總之,無人倉是在整合倉庫業務、設備選型定制化、軟件系統定制化前提下實現倉庫作業無人化的結果。理論上來說,倉庫內的每個業務動作都可以用機器替代人,關鍵是要把所有不同業務節點的設備連通,形成一套完整高效的無人倉解決方案。



3.無人倉的主要實現形式


無人倉雖然代表了物流技術發展趨勢,但真正實現倉儲作業全流程無人化并不容易,從倉儲作業環節來看,當前無人倉的主要實ww現形式如下:


自動化存儲:


卸貨機械臂抓取貨物投送到輸送線,貨物自動輸送到機械臂碼垛位置,自動碼垛后,系統調度無人叉車送至立體庫入口,由堆垛機儲存到立體庫中。需要補貨到揀選區域時,系統調度堆垛機從立體庫取出貨物,送到出庫口,再由無人叉車搬運貨物到揀選區域。


類Kiva機器人揀選:


類Kiva機器人方案完全減去補貨、揀貨過程中員工行走動作,由機器人搬運貨物到指定位置,作業人員只需要在補貨、揀選工作站根據電子標簽燈光顯示屏指示完成動作,省人、效率高、出錯少。類Kiva機器人方案分“訂單到人”和“貨到人”兩種模式。



輸送線自動揀選:


貨物在投箱口自動貼條碼標簽后,對接輸送線投放口,由輸送線調度貨物到揀選工作站,可通過機械臂完全無人化揀選,或者人工根據電子標簽燈光顯示屏進行揀貨。


自動復核包裝分撥:


揀選完成的訂單箱子輸送到自動包裝臺,通過重量+X光射線等方式進行復核,復核成功由自動封箱機、自動貼標機進行封箱、貼面單,完成后輸送到分揀機自動分撥到相應道口。


無人倉主要應用領域及實踐


隨著各類自動化物流設備的快速普及應用,機器代人的成本越來越低,各行各業對于無人倉的需求越來越強烈。


二、具備如下幾個特征的行業對無人倉需求更加突出:



(1)勞動密集型且生產波動比較明顯的行業,如電商倉儲物流,對物流時效性要求不斷提高,受限于企業用工成本的上升,尤其是臨時用工的難度加大,采用無人技術能夠有效提高作業效率,降低企業整體成本。


(2)勞動強度比較大或勞動環境惡劣的行業,如港口物流、化工企業,通過引入無人技術能夠有效降低操作風險,提高作業安全性。

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