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乘風破浪的智能倉儲 只是一個選擇
發布時間:2020年07月09日 10:53:54

(網經社訊)行業巨頭亞馬遜在 2012 年以 7.75 億美元收購倉儲機器人公司 Kiva 以提高其物流倉儲效率。隨后國內電商巨頭例如阿里,京東等也開始布局智能倉儲。

菜鳥網絡在 2017 年宣布未來 5 年內投入 1000 億元與物流伙伴合作建立智能倉儲、智能配送及全球物流樞紐等,以搭建全球物流網絡。

而京東一直將物流視為戰略發展重點?!?a href="http://www.nsgaas.tw/zt/world/" target="_blank">亞洲一號」智能倉儲系列是京東重金打造的大型物流樞紐。2019 年底,東莞「亞洲一號」建成投入使用。目前全國已有 25 座該類智能倉儲。此外,京東物流聯合八家單位共同發起成立城市智能物流研究院(雄安),服務雄安新區智能物流和智能城市建設,進行地下物流探索和前瞻研 究。

政策方面,以智能倉儲為代表的新興物流科技已經成為中國

關鍵技術裝備之一。

工信部 2017 年底下發的《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃》明確指出:「提升高速分揀機、多層穿梭車、高密度存儲穿梭板等物流裝備的智能化水平,實現精準、柔性、高效的物料配送和智能化智能倉儲?!?/p>

多重因素影響下,截至 2018 年底,全國累計建成的自動化立體庫已經超過 4000 座。至 2022 年,預計每年將新增建成各類智能倉儲約在 400 座。

根據 GGII 發布的數據顯示,2018 年中國智能倉儲市場規模 797.69 億元,同比增長 16.45%。2014-2018 年智能倉儲市場規模年均復合增長率 18.81%。預測到 2023 年,智能倉儲市場規模將達 1975 億元。

2014-2023年智能倉儲市場規模及預測

智能倉儲能夠幫助企業解決倉儲效率、人力成本、空間利用、用戶體驗等諸多問題。智能倉儲如何處理這些問題呢?智能倉儲與普通倉儲之間的區別是什么? 

何謂「智能倉儲」

倉庫的日常作業可以被分解為:收貨&卸載——入庫——分揀&出庫三個步驟。如果人工完成,其工作內容大致如下:

收貨&卸載:卡車??總}庫門口,門衛核對并登記車牌,然后人工檢索月臺,指引司機開到空置月臺準備卸貨。之后,工作人員操作叉車,將貨物逐一搬運至卸貨區,人工清點完畢后,卡車方可開走;

入庫:工作人員將貨品放入料箱或托盤,根據記錄找到空位,將料箱/托盤放上,放置好貨品后再記錄「此處已占」。由于倉庫面積巨大,「找空位」是最耗 時的。為此,每一個商品需要編號,每一個倉儲位置也需要編號。同時,由于人員身高和叉車起重高度的限制,貨架只能堆疊 3-5 層,造成存儲空間只能在水平方向延伸;

分揀&出庫:常用的重力式貨架帶有一定坡度,并在每一層貨架底部裝有滾輪,以便料箱滾動。因此,存放時工作人員必須從高的一端放入新的料 箱,揀取時則必須按照「先存先取」的順序。根據目的地從倉庫的不同位置搜集商品后,才能將其一起打包。在巨大的倉庫中尋找特定的貨品需要消耗大量的時間和 人力。因此,此環節是所有作業環節中最耗時的。打包完成后,工作人員操作叉車將貨品運送至卡車上,并登記出庫。 

分揀&出庫

重力式貨架:揀取貨品的順序必須是先存先取

那么智能化倉儲又是怎樣的呢?

收貨&卸載:通過智能攝像頭自動識別車牌號,然后連接到月臺管理系統,自動給出最近的閑置月臺。

卸載:主要有兩種卸載方案。方案一、多臺叉車 AGV(auto guided vehicle)自動往返卡車及倉庫之間,并將貨物放置于指定地點,以便碼垛機器人抓取及記錄商品數量;方案二、通過可伸縮皮帶及皮帶末端的夾抱機器人, 將貨物從卡車內直接運送至碼垛機器人,碼垛機器人將貨物放置整齊以備入庫。  

卸貨

叉車 AGV 

叉車AGV

傳送帶&夾抱機器人  

傳送帶&夾抱機器人

碼垛機和穿梭車

而在入庫以及之后的步驟,智能化設備的作用得到更大的體現。

入庫:此環節發揮功能最大的是立體倉庫及高速碼垛機。立體倉庫一般可以建到 20m 以上的高度,有些甚至可以到達 40m,這大大提高了單位面積儲存貨品的數量。建筑的部分支撐結構也被設計整合進立體倉庫,減小了結構對倉庫使用率的影響,進一步增多了貨位。應對龐大的 貨物數量,需要更為高效的碼垛機。

同時,結合信息技術及數據庫系統,實現貨物單元的全自動進出庫和自動化信息管理。一般來說,每兩排立體倉庫需要一臺穿梭車,穿梭車只能在豎直平面內運動。如此布局的好處是入出庫的效率較高,但成本也較高。

如果對效率要求不那么高,可以使用四向穿梭車。其移動范圍兼具橫向平面和豎向平面,所需數量少于普通穿梭車,可以降低初期一次性投入成本。最大化利 用存儲空間的方案則是把貨架間的巷道完全去除,抓取商品的機器人被放置在貨架頂端。這是目前存儲密度最高的方案,但主要適用于料箱的存放。 

立體倉庫及穿梭車(每兩排貨架就需要一個穿梭車)

立體倉庫及穿梭車(每兩排貨架就需要一個穿梭車) 

四向穿梭車

四向穿梭車 

安置在頂部的抓取機器人及無需貨架間巷道的立體倉庫

安置在頂部的抓取機器人及無需貨架間巷道的立體倉庫

分揀&出庫:早期比較出名的智能化嘗試是 kiva 公司的移動貨架機器人。人工分揀時是「人找貨」,需要消耗大量時間。而 kiva 則是「貨到人」。在 kiva 的系統中,每個貨架都可以被底部的機器人抬起移動。人不用移動,在原地挑揀貨品即可,通過提升移動速度提高分揀效率。 

Kiva 移動貨架

Kiva 移動貨架

此方法的缺點在于貨架高度必須適應人的身高,同時依然需要人工揀選。碼垛機器人可以很好的解決第一個問題。而解決第二個問題則借助具有人工智能和視覺識別攝像頭的揀選機器人,讓機器人可以代替人完成識別和抓取工作。

分揀完成后,將商品配對到月臺。此時需要第二類揀選機器人的加入,將上一步挑出的商品運送至不同的導軌,再由導軌輸送至月臺。第二類機器人可以自動 排隊、充電,完成對商品的掃碼和稱重,運行速度可達 3m /秒。平均一臺機器人一秒鐘即可完成一件商品的投遞,平均一個中型智能倉儲一小時可以應對超過 2 萬件商品。

第一類自動揀選機器人,帶有 AI 與視覺識別,將貨品從料箱中取出

第一類自動揀選機器人,帶有 AI 與視覺識別,將貨品從料箱中取出

兩類揀選機器人共同工作 

兩類揀選機器人共同工作

智能倉儲的每一個環節都必須實現一定程度的「無人化」和「智能化」,否則整個效率會因為單個環節而拖延。 

京東 「亞洲一號」智能倉儲 

“亞洲一號”

物流一直是京東重點布局的板塊,也是其核心優勢。近幾年更是將智能化做到極致。

2019 年 12 月 18 日,位于東莞的京東「亞洲一號」智能倉全面投入使用。其建筑面積 50 萬 ㎡,日訂單處理能力達 160 萬件。內有 78 臺 22 米高的高價貨架及堆垛機,可同時儲存 2000 萬件商品,而且全流程自動化作業。由此,大灣區「睡前下單、醒來收貨」的「半日達」輻射范圍被擴大,「24 小時內抵達」服務可以覆蓋約一億人。

而位于上海嘉定的「亞洲一號」則是整個系列的開端。

上海嘉定「亞一」項目于 2012 年啟動,2014 年投入使用。項目共分兩期建設,建筑總面積 20 萬 ㎡。一期定位在中件商品倉庫,面積 10 萬 ㎡,擁有最大 10 萬中件 SKU 的庫存量,支持 430 萬件商品的存儲需求。

整個項目線性排布三棟建筑。

第一棟為 24 米高的立體倉庫區域,內含存儲區和碼垛區。存儲區有14個巷道,12層,36288個貨位。碼垛區有 8 個巷道,8 層,17280 個貨位。貨物以托盤形式存方,托盤尺寸為 L1200*W1000*H1350;

第二棟樓一層為人工作業區。第二層內擺放著 4 層的閣樓貨架區,分擔少部分存儲需求,主要由人工分揀。其貨品由提升機從立體倉庫補貨;

第三棟樓為分揀車間。第一層為分揀發貨車間,內有 6 個供包臺,135 個分揀口,300 個分揀機器人。二層為復合打包區,共有 6 個包裝區(與一樓供包臺對應)。三層為促銷品臨時存放區。

各區之間用輸送分揀設備相連。 

立體倉庫區

立體倉庫區 

閣樓貨架區

閣樓貨架區  

包裝區

包裝區

作業流程方面,收獲&卸載的工作主要在一號樓完成。TMS 系統根據供貨商信息提前預約月臺,貨物由人工搬運至卸貨區。1 條自動纏膜流水線對貨物經行裹膜。急件直接送至二號樓閣樓貨架等待后續分揀出庫。非急件將被存入一號樓的立體倉庫。促銷品則被直接運至三號樓的促銷品存放 區。

入庫階段,貨品被環形輸送線及碼垛機運至一號樓的立體倉庫儲存。

分揀&出庫的工作則貫穿在三座建筑中。其中,分揀主要在一號樓及二號樓。一號樓主要從立體倉庫中取下托盤,再人工分揀貨品。這里就用到了前 文說到的高速碼垛機。貨品經過三號樓的打包區后,在三號樓按照目的地分類,經由分揀機器人送至高速皮帶。二號樓為人工揀貨,主要負責退貨及特殊尺寸商品的 挑揀包裝,再運輸至三號樓的一樓出庫。三號樓一樓采用交叉皮帶系統,速度為 2.2m/s,每小時可處理 20000 件中件包裹,分揀準確率 99.99%。135 個滑道直接連接月臺,方便貨品裝載上發貨車輛。月臺分兩種,分別對應配送上海市內的小型車和周邊區域的板車。

上?!竵喴弧谷仗幚碛唵瘟靠蛇_ 10 萬單。假設平均每個訂單含有 5 個商品,按照一天 86400 秒計算,平均一秒鐘需要處理 6 個商品。這 6 個商品需要完成包括卸貨、認證、暫存、入庫、揀選、打包、貼標、裝車等 8 個步驟。也就是說,一秒鐘必須完成 48 個步驟。這 48 個步驟在 20 萬 ㎡ 的空間完成。人工根本無法企及。

同時,若采用人工方式,人工工作高度為 1.4m,而一層貨架高為 1.35m。也就是說人工揀選,貨架最多能堆疊 2 層。若采用機器,貨柜可堆疊到 8 層。占地面積減少為人工方式的 1/4。

第三,在揀選階段,上?!竵喴弧沟牟⒙摍C器人單機揀選速度為 3600 次/小時,相當于1秒鐘揀選一個商品,是傳統人工的 5-6 倍。以上只是日訂單處理量為 10 萬單的上?!竵喴弧沟拇致怨浪?。新建成的東莞「亞一」日處理訂單量為 160 萬單,是上?!竵喴弧沟?16 倍。同時其智能化程度也遠超上海。其效率提升更是不可想象。

目前京東已經在全國布局 25 座「亞洲一號」智能倉儲。所有「亞洲一號」日均處理訂單能力都在 10 萬單以上?!竵喼抟惶枴瓜盗惺蔷〇|的智能倉儲大系統的一部分,整個大系統運營效率可以提升到傳統倉庫的 3 倍以上。某些流程(例如打包機)則是傳統倉庫的 5 倍。而京東物流通過位于 8 座城市的物流樞紐,推動物流成本降低 50% 以上,流通效率提升 70%。為此,京東共培養近 500 名技術人才及工程師。物流配送也成為京東電商的護城河。

基于“電數寶”(DATA.100EC.CN)電商大數據庫,網經社電子商務研究中心發布《2019年度中國社交電商市場數據報告》。報告顯示,2019年我國社交電商市場規模超2萬億元。目前社交電商市場主要的玩家包括:1)拼購型:拼多多、京東拼購、京喜、蘇寧拼購、淘寶特價版、小鵝拼拼、國美美店、松鼠拼拼、51拼團、全民拼團、每日拼拼、網易一起拼等;2)分銷型:愛庫存、斑馬會員、貝店、芬香、花生日記、未來集市、達令家、粉象生活、楚楚推、萬色城、洋蔥OMALL等;3)社區型:小紅書商城、寶寶樹、考拉精選、年糕媽媽、有好東西、你我您、食享會、十薈團、鄰鄰壹、小區樂、誼品生鮮、興盛優選、每日一淘、小紅唇、得物App等;4)導購型:返利網、什么值得買、一淘網、淘粉吧、識貨網、惠惠等;5)工具型:有贊、微盟、點點客、可可奇貨、無敵掌柜等。

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