智能倉儲物流機器人時代的來臨

阮曉東

隨著新型機器人技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，其他物流領(lǐng)域也會出現(xiàn)越來越多的智能機器人應(yīng)用案例，倉儲物流機器人將對物流運作模式和整個物流體系變革產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟及產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化的趨勢下，倉儲物流業(yè)正迎來空前的發(fā)展機遇和全新的模式變化。其中機器人技術(shù)的應(yīng)用程度已經(jīng)成為決定企業(yè)間相互競爭和未來發(fā)展的重要衡量因素。目前世界領(lǐng)先的各個物流企業(yè)都積極開始企業(yè)的升級轉(zhuǎn)型，不斷引進自動化系統(tǒng)、追趕機器換人的潮流，以期提高效率，降低成本，增強企業(yè)競爭力。目前，機器人技術(shù)在物流中的應(yīng)用主要集中在包裝碼垛、裝卸搬運兩個作業(yè)環(huán)節(jié)，隨著新型機器人技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，其他物流領(lǐng)域也會出現(xiàn)越來越多的智能機器人應(yīng)用案例，倉儲物流機器人將對物流運作模式和整個物流體系變革產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

機器人引發(fā)倉儲物流智能化的變革

為了促進技術(shù)交流與合作，開創(chuàng)智能物流新生態(tài)，推動智能物流技術(shù)可持續(xù)發(fā)展，今年10月14日，2016年京東杯X機器人挑戰(zhàn)賽在北京交通大學(xué)啟動。同時，京東發(fā)布了物流機器人研發(fā)、應(yīng)用與開放的戰(zhàn)略，希望讓智能倉儲物流機器人的應(yīng)用場景更加成熟，并希望通過積極提倡并推動智能倉儲物流機器人這一變革，來降低物流運營成本，提升用戶體驗，全面布局智能物流商業(yè)化。

京東的智能物流發(fā)展戰(zhàn)略，可以說，戳痛了目前倉儲物流行業(yè)發(fā)展的痛點。

倉儲物流產(chǎn)業(yè)需要大量的勞動力資源，且大部分工作屬于非技術(shù)性工作。比如煙草、電商、快遞、醫(yī)藥、食品飲料、制造業(yè)、服裝紡織等行業(yè)訂單處理、搬運、碼垛、分揀等崗位需要很多人力，但是傳統(tǒng)的物流模式顯然難以應(yīng)對目前迅速增長的貨運量。

此外，我國物流成本一直較高，也一直被人詬病。與美國、日本國外發(fā)達(dá)國家相比，單位GDP中我國的倉儲成本占比是其他國家的2-3倍，并且這一差值近些年來呈現(xiàn)逐步擴大的趨勢，即便與其它“金磚國家”相比也明顯偏高。究其原因，物流產(chǎn)業(yè)管理效率底下、管理信息化程度低和管理成本高企也是重要原因。

隨著電子商務(wù)高速發(fā)展帶來物流業(yè)務(wù)量大幅攀升，以及土地、人力成本的快速上漲，業(yè)內(nèi)一直在尋找能夠節(jié)省倉庫面積、提高物流效率的智能化物流裝備。要把包括運輸、倉儲、裝卸、搬運、包裝、流通加工、配送、信息平臺等物流資源統(tǒng)一起來，除了智能化的管理設(shè)施，還需要有能替代人工的裝卸、搬運、包裝設(shè)備，其中智能倉儲機器人就是一個典型代表。

之所以這么說，是因為智能倉儲機器人可以承擔(dān)著搬運、碼垛、分揀等工作，這就改變了傳統(tǒng)的物流運作模式，其中包括減少從訂單到交貨的時間。比如智能倉儲機器人將會讓訂單從生產(chǎn)設(shè)施到貨盤再到包裝，從尺寸定價到裝卸碼頭再到集裝箱的運輸過程更加便利；智能倉儲機器人由于工作精確度高，還可以減少工作失誤和對逆向物流的需要；機器人可以記錄海量數(shù)據(jù)，并能以精準(zhǔn)的精度審查數(shù)據(jù)尋找錯誤的能力，這還能減少物流過程中訂單信息錯誤的發(fā)生，而所產(chǎn)生逆向物流的需求將會減少。最讓人放心的是，智能倉儲機器人可以極大程度減少勞動力的使用，比如可以減輕員工所承擔(dān)的體力勞動，例如長時間行走、裝卸和搬運超重產(chǎn)品等等。此外，機器人不需要食物和水，可以全天候工作，并且通過互聯(lián)網(wǎng)能與其他設(shè)備連接，這些對于傳統(tǒng)的物流模式都將產(chǎn)生重要影響。

無論在發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，在倉儲物流領(lǐng)域都面臨著“機器換人”的熱潮。比如根據(jù)Bloomberg的數(shù)據(jù)，2016年美國的倉儲揀貨和包裝工人接近90萬人可以被物流機器人代替；羅蘭貝格則稱歐元區(qū)的15個領(lǐng)先國家有近360萬個與倉儲物流相關(guān)的非技術(shù)性工作崗位，按照物流業(yè)和汽車業(yè)的機器人化現(xiàn)狀對比，預(yù)計歐洲有近150萬個工作崗位有機會被物流機器人所替代。在我國，根據(jù)行業(yè)測算，醫(yī)藥、乳業(yè)、紡織服裝、輪胎、汽車等物流自動化改造空間分別為600、100、200、300、120億，目前倉儲機器人愈發(fā)成為現(xiàn)代物流的一個重要組成部分，其應(yīng)用程度將決定相關(guān)企業(yè)未來發(fā)展的核心競爭力。

智能倉儲物流機器人來勢洶洶

據(jù)悉，倉儲物流機器人發(fā)展到今天已經(jīng)有35年左右的歷史，其發(fā)展過程大致可分為三代（表1）。其中第一代物流機器人還沒有“機器人的模樣”，它們主要是以傳送帶及相關(guān)機械為主的設(shè)備，為機器人原型來實現(xiàn)從人工化向自動化的轉(zhuǎn)變。第二代機器人主要以自動導(dǎo)引車（AGV）為代表的設(shè)備，這類導(dǎo)引車裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護以及各種搬運功能。它們中的佼佼者是亞馬遜Kiva機器人，該類型機器人依托AGV小車技術(shù)，實質(zhì)上仍然需要人工完成揀選貨物操作，效率仍有待提升。第三代機器人在第二代基礎(chǔ)上，增加了替換人工的機械手、機械臂、視覺系統(tǒng)、智能系統(tǒng)，提供更友好的人機交互界面，并且與現(xiàn)有物流管理系統(tǒng)對接更完善，具有更高的執(zhí)行效率和準(zhǔn)確性。

讓我們先來了解一下第二代機器人最典型的案例——亞馬遜的Kiva機器人。

應(yīng)該說，零售業(yè)巨頭亞馬遜的眼光非常具有前瞻性，2012年亞馬遜以6.78億美元買下自動化物流提供商Kiva的機器人倉儲業(yè)務(wù)后，就積極利用機器人來處理倉庫的貨物盤點以及配貨等工作。目前亞馬遜的幾十個倉庫里，有超過15000個Kiva機器人在辛勤工作。亞馬遜因此也被成為全球最高效的倉庫。比如亞馬遜位于美國馬薩諸塞州的物流運營中心有200 臺該類型機器人，每天可以處理超過 1 萬個訂單商品，準(zhǔn)確率能達(dá)到 99.99%。

在二代倉儲物流機器人中，還包括Swisslog（瑞仕格），這是一家總部位于瑞士的自動化倉庫和配送物流解決方案提供商，其背后是工業(yè)機器人“四大天王”之一的KUKA（其持有Swisslog的96%以上股份）。與Kiva等貨架式存儲不同，Swisslog的Click&Pick系統(tǒng)采用的是一種三維的立方體網(wǎng)格架系統(tǒng)，每個立方體內(nèi)有一個標(biāo)準(zhǔn)尺寸的箱子裝著特定貨物，如果裝著所需貨物的箱子埋在別的箱子下面，機器人會把上面的箱子拿起來堆在旁邊，拿到貨物后再放好。據(jù)Sisslog稱，Click&Pick一小時能處理1000張訂單，速度是人類作業(yè)的4-5倍。

在第三代物流機器人中，F(xiàn)etch和Freight是其中的佼佼者。Fetch和Freight是硅谷機器人公司Fetch Robotics生產(chǎn)的倉儲機器人，去年這家硅谷公司在2015年6月獲得了軟銀領(lǐng)投的2300萬美元融資。Fetch和Freight是一組互相配合使用的機器人，其中的Fetch機器人可以根據(jù)訂單把貨架上的商品拿下來，放到另一個叫Freight的機器人里運回打包。Fetch相當(dāng)于Kiva的升級版，F(xiàn)etch機器人具備自動導(dǎo)航功能，可以在貨架間移動，識別產(chǎn)品并將其取下貨架并運動到Freight里。機器人可以自助規(guī)劃路線和充電，從而保證整個倉儲系統(tǒng)的無縫運行。

中國企業(yè)爭相創(chuàng)新

盡管我國智能倉儲機器人市場仍處于發(fā)展初期，但市場參與者顯然都已看到了潛在的機遇，2016年各方企業(yè)都在加緊進行產(chǎn)品研發(fā)和推廣，其中既包括等極智嘉、?？低?、阿里巴巴等企業(yè)，也包括新松、機科發(fā)展等國內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)，還有近年來發(fā)展迅速的快倉、遠(yuǎn)能等新興企業(yè)。

其中我國的智能機器人公司Geek+（極智嘉科技）由于專注在倉儲物流領(lǐng)域，獲得了較高的行業(yè)認(rèn)可。Geek+產(chǎn)品對標(biāo)的是亞馬遜Kiva機器人，由于其可以實現(xiàn)柔性和智能的物流自動化解決方案，應(yīng)用效果也非常好。據(jù)悉，目前應(yīng)用Geek+機器人系統(tǒng)的倉庫總空間達(dá)3萬平方米（單倉最大6，000㎡左右），正式商用的機器人量超過200臺，單倉最大日出貨能力超20，000件。Geek+的機器人揀選系統(tǒng)已經(jīng)成功的在天貓超市、唯品會等多家知名電商倉庫實現(xiàn)商用。今年10月11日，倉儲機器人創(chuàng)業(yè)項目Geek+宣布獲得5000萬元人民幣的A輪融資，投資在五月完成，領(lǐng)投方為前IDG著名投資人章蘇陽創(chuàng)建的火山石投資和知名投資機構(gòu)高榕資本。

天貓超市的“曹操” 貨品分揀機器人則在貨品分揀領(lǐng)域成為最重要的智能產(chǎn)品之一。這個機器人是一部可承重50公斤，速度達(dá)到2米/秒的智能機器人，造價高達(dá)上百萬，所用的系統(tǒng)都是由阿里自主研發(fā)的。天貓超市華北配送中心位于天津市武清區(qū)菜鳥網(wǎng)絡(luò)物流園區(qū)，而華北配送中心的覆蓋范圍包括京津冀、山東及東北部分城市。為了緩解分揀壓力，在配送中心，倉儲搬運智能機器人“曹操”承擔(dān)了重要的任務(wù)。曹操”接到訂單后，它可以迅速定位出商品在倉庫分布的位置，并且規(guī)劃最優(yōu)撿貨路徑，揀完貨后會自動把貨物送到打包臺。目前在“曹操”和小伙伴們的共同努力下，天貓超市在北京地區(qū)已經(jīng)可以實現(xiàn)當(dāng)日達(dá)。

此外在今年9月1日，菜鳥網(wǎng)絡(luò)還發(fā)布了一款名叫“小G”的末端配送機器人。小G身高1米左右，能承載約10～20個包裹，在接受指令后，可自動規(guī)劃最優(yōu)配送路徑，將物品送到指定位置。據(jù)悉，小G的能力是基于自主感知、智能識別、運動規(guī)劃等多項關(guān)鍵技術(shù)，采用電動驅(qū)動方式。只要通過手機向小G發(fā)出服務(wù)需求，他便會規(guī)劃最優(yōu)配送路徑，將物品送到指定位置，用戶可通過電子掃描簽收。

從其功能來看，小G已經(jīng)成為全球物流行業(yè)最先進的機器人之一。目前，這款機器人正在阿里巴巴位于杭州西溪濕地的總部熟悉環(huán)境，屆時，數(shù)臺菜鳥智能配送機器人將協(xié)同運作，在數(shù)十萬平方米的阿里巴巴園區(qū)為上萬名員工提供智能包裹投遞服務(wù)。菜鳥小G總設(shè)計師陳俊波希望，未來小G能幫助快遞員緩解末端配送壓力。他同時表示，小G將會不斷升級，擁有應(yīng)變自如能力，拓展更多的功能，引領(lǐng)全球物流配送機器人發(fā)展。

中國領(lǐng)先的監(jiān)控產(chǎn)品供應(yīng)商?？低曌灾饕惭邪l(fā)了智能倉儲物流機器人“阡陌”。雖然“阡陌”的個頭不大，升舉、搬運、旋轉(zhuǎn)1000Kg的貨物不在話下，前進、后退、轉(zhuǎn)彎這種動作更是難不倒它。背上1000Kg的貨物后，運行速度仍然可以達(dá)到1米/秒?！摆淠啊边€可以滿載運行8小時以上，當(dāng)電量低于一定閾值時，系統(tǒng)就會安排空閑的機器人自己走到充電位進行自主充電，而完全沒電到充滿只需1.5小時以內(nèi)。

目前經(jīng)過近一年的調(diào)試，“阡陌”智能倉儲系統(tǒng)穩(wěn)定性不斷提升。根據(jù)廠家在總面積達(dá)12萬平方米的海康威視安防產(chǎn)業(yè)基地內(nèi)的測試結(jié)果，“阡陌”可以滿足?？低暼债a(chǎn)值近億元的倉儲及內(nèi)物流需求，有效節(jié)約倉儲、搬運等崗位人工約70%，節(jié)約總?cè)肆?成，有效提升訂單處理能力40%。

隨著倉儲物流機器人市場規(guī)模日趨擴大，中、重載復(fù)合機器人也成為了市場新的需求方向。目前，新松公司物流機器人負(fù)載能力能夠達(dá)到80噸，工業(yè)機器人負(fù)載能力能夠達(dá)到500公斤。新松基于在重載領(lǐng)域研發(fā)優(yōu)勢，在國內(nèi)率先推出了采用麥特納姆輪的重載復(fù)合型機器人，其車體負(fù)責(zé)能力能夠達(dá)到2噸，機械手負(fù)載能力能夠達(dá)到50公斤。該重載復(fù)合機器人已經(jīng)在控制系統(tǒng)、運動單元、搬運單元全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，可以實現(xiàn)全方位靈活運行。重載復(fù)合機器人研制成功國內(nèi)首創(chuàng)，在國際上也是率先推出的，標(biāo)志著國產(chǎn)機器人水平再上一個新的臺階。

未來向中高端發(fā)展

公開數(shù)據(jù)顯示，2015年中國日均運送包裹數(shù)5700萬，預(yù)計2020年，中國日均運送包裹數(shù)將達(dá)到1.45億，這么大的數(shù)量利用人工分揀、運輸和包裝對于任何一家公司都是非常具有挑戰(zhàn)性的。因此智能化的物流模式是解決中國物流復(fù)雜問題的終極方案。此背景下，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的創(chuàng)新性社會化物流協(xié)同平臺，充分利用倉儲物流機器人賦能全行業(yè)、賦能整個生態(tài)系統(tǒng)是實現(xiàn)智能物流發(fā)展的先決條件。

根據(jù)統(tǒng)計，如果應(yīng)用倉儲物流機器人，在保證同等儲存能力的條件下，可至少節(jié)約70%以上的土地和80%以上的勞動力。目前具備搬運、碼垛、分揀等功能的倉儲物流機器人成為物流行業(yè)當(dāng)中的一大熱點并不奇怪，但在未來要滿足中國物流業(yè)從勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代化、智能化升級，伴隨而來的必然是各種先進技術(shù)和裝備的應(yīng)用，所以在未來需要中國的倉儲物流機器人企業(yè)在最大程度提升倉儲管理的準(zhǔn)確性，以及識別、分揀、進出貨的處理速度，降低存貨周轉(zhuǎn)率，適應(yīng)電商、生鮮配送等現(xiàn)代快速物流的需求。 之所以提高適應(yīng)電商、生鮮配送等現(xiàn)代快速物流的需求，是因為冷庫物流倉儲機器人對多數(shù)生鮮電商解決冷鏈末端“最后一公里”來說，絕對是利好消息。目前冷庫物流倉儲機器人在制冷行業(yè)里已經(jīng)有很多廠家應(yīng)用。早在 2012 年，思念第二工業(yè)園就開始應(yīng)用德國庫卡倉儲機器人在湯圓倉儲中大顯身手。兩個德國庫卡機器人把包裝好的產(chǎn)品按規(guī)格分類擺放好，為它們包上薄膜，碼垛在立式冷庫中。廠家表示，用倉儲物流機器人不僅方便高效，還不會讓人受傷，在工作中還可能噴出冷氣給貨品降溫保鮮，所以在冷庫里，碼垛、搬運都能用機器人來實現(xiàn)，目前機器人參與全程冷鏈已經(jīng)成為生鮮倉儲中最前沿的技術(shù)。

倉儲物流機器人也得到了政策的支持。今年3月工業(yè)和信息化部、國家發(fā)改委、財政部等三部委聯(lián)合印發(fā)了《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，指出機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展要推進重大標(biāo)志性產(chǎn)品率先突破。其中，“在工業(yè)機器人領(lǐng)域，聚焦智能生產(chǎn)、智能物流，攻克工業(yè)機器人關(guān)鍵技術(shù)，提升可操作性和可維護性，重點發(fā)展弧焊機器人、真空（潔凈）機器人、全自主編程智能工業(yè)機器人、人機協(xié)作機器人、雙臂機器人、重載AGV等6種標(biāo)志性工業(yè)機器人產(chǎn)品，引導(dǎo)我國工業(yè)機器人向中高端發(fā)展?！笨梢灶A(yù)見，智能機器人在物流行業(yè)的應(yīng)用，未來5年將進入持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的新時期。其中智能物流機器人向中高端發(fā)展則是今年的方向。

比如開篇介紹的京東，正著力打造的智慧物流中心里，從商品入庫、存儲到揀貨、包裝、分揀、裝車的環(huán)節(jié)都無需人力參與，形態(tài)各異的機器人將成為無人倉的主角。除了布局一系列“無人”技術(shù)之外，京東已開始在全球范圍內(nèi)率先著手布局磁懸浮技術(shù)在倉儲物流方面的應(yīng)用，將進一步提升倉儲運營效率并大幅降低能耗?？梢灶A(yù)見，智能機器人的日益普及和高速發(fā)展，必將引爆一場倉儲物流智能化的變革，甚至是整個物流行業(yè)、制造業(yè)、生產(chǎn)和生活方方面面的智能化大革命。