淺談工業(yè)機(jī)器人在物流行業(yè)中的應(yīng)用

謝舜堯

由于工業(yè)機(jī)器人具有低后期成本，高效率，好管理的特點(diǎn)，相比傳統(tǒng)物流方式，其具有先天的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但目前工業(yè)機(jī)器人尚未在物流業(yè)中普及，許多關(guān)鍵技術(shù)還有待進(jìn)一步完善。本文通過(guò)對(duì)工業(yè)機(jī)器人和我國(guó)物流行業(yè)現(xiàn)狀的分析，闡述了工業(yè)機(jī)器人在物流業(yè)應(yīng)用的可行性及當(dāng)前存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的意見(jiàn)建議。

1.引言

近年來(lái)，許多國(guó)家為加強(qiáng)本國(guó)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力紛紛制定了促進(jìn)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的復(fù)興計(jì)劃[1]：如美國(guó)的再工業(yè)化和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略、德國(guó)的工業(yè)4.0戰(zhàn)略、日本的機(jī)器人新戰(zhàn)略以及中國(guó)智能制造2025戰(zhàn)略等，在這些戰(zhàn)略中，工業(yè)機(jī)器人不約而同地都是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷前進(jìn)，高速增長(zhǎng)的物流需求對(duì)物流行業(yè)的服務(wù)效率提出了更高要求，而工業(yè)機(jī)器人作為一種高度自動(dòng)化裝備勢(shì)必在迅猛發(fā)展的物流業(yè)中占有一席之地。

2.工業(yè)機(jī)器人概述

工業(yè)機(jī)器人是一種自動(dòng)化裝備，能夠自主執(zhí)行設(shè)定的動(dòng)作，依靠自身動(dòng)力和控制能力完成各項(xiàng)任務(wù)。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的智能化水平不斷提高，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展。

2.1 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

在第三次科技革命后的今天，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展有以下兩個(gè)特點(diǎn)：（1）工業(yè)機(jī)器人與信息技術(shù)深度融合

信息技術(shù)的快速發(fā)展與應(yīng)用使工業(yè)機(jī)器人具有了信息交換能力，能夠融入網(wǎng)絡(luò)，組成各種復(fù)雜的系統(tǒng)，同時(shí)各種智能算法正逐步應(yīng)用于機(jī)器人系統(tǒng)，使其具有自主學(xué)習(xí)能力，多臺(tái)機(jī)器人協(xié)同技術(shù)進(jìn)一步提高了其部署能力與適應(yīng)能力。

（2）工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品易用性與穩(wěn)定性提升

工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)、自組裝、自修復(fù)技術(shù)的快速發(fā)展使得工業(yè)機(jī)器人的易用性與穩(wěn)定性不斷提升；另一方面，人機(jī)關(guān)系也發(fā)生了顯著變化，例如，機(jī)器人能夠通過(guò)傳感系統(tǒng)感知周?chē)h(huán)境并接受各種語(yǔ)言、身體等指令，減少了工人復(fù)雜的操作，提高了生產(chǎn)效率。

2.2 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的數(shù)據(jù)，全球工業(yè)機(jī)器人總市值近年來(lái)增長(zhǎng)迅猛，2010年總市值不足60億美元，而2016年就超過(guò)了130億美元，增幅超過(guò)100%[2]；另一方面工業(yè)機(jī)器人的全球存量的增幅也接近50%，預(yù)計(jì)到2020年，全球工業(yè)機(jī)器人存量將超過(guò)300萬(wàn)臺(tái)。工業(yè)機(jī)器人的主要產(chǎn)銷(xiāo)國(guó)集中在中國(guó)、日本、韓國(guó)和德國(guó)，2016年，中國(guó)成為世界第一大機(jī)器人市場(chǎng)，工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量同比增長(zhǎng)超過(guò)30%，占全球銷(xiāo)量近三分之一，其余三國(guó)的機(jī)器人保有量和年度新增量都位居全球前列。預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)機(jī)器人保有量將超過(guò)95萬(wàn)臺(tái)。

3.國(guó)內(nèi)物流行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，物流業(yè)也隨之迅速發(fā)展，物流服務(wù)水平不斷提高，同時(shí)也面臨著諸多挑戰(zhàn)[3-4]。

3.1 物流行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)

（1）物流業(yè)受消費(fèi)拉動(dòng)，規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)。

早在2008年時(shí)，全社會(huì)物流總額就接近90萬(wàn)億元，物流業(yè)增加值占GDP的比重為6.6%。近些年隨著電商的迅速發(fā)展，個(gè)體消費(fèi)需求旺盛，同時(shí)也進(jìn)一步推動(dòng)了物流業(yè)的發(fā)展。

（2）物流業(yè)發(fā)展水平提升明顯。

部分制造企業(yè)、商貿(mào)企業(yè)根據(jù)自身實(shí)際，引入現(xiàn)代物流管理理念以及技術(shù)，將物流服務(wù)進(jìn)行外包；傳統(tǒng)的物流企業(yè)也適時(shí)進(jìn)行了功能整合和服務(wù)延伸，從而更好地滿足客戶(hù)需求，提升服務(wù)水平，加速向現(xiàn)代物流企業(yè)轉(zhuǎn)型。

（3）物流基礎(chǔ)設(shè)施條件逐步完善。

基礎(chǔ)的交通設(shè)施不斷完善，為物流業(yè)的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。截止2016年底，全國(guó)高速公路通車(chē)總里程超過(guò)13萬(wàn)公里，位居世界第一，高速公路已覆蓋全國(guó)約98%的城鎮(zhèn)人口超過(guò)20萬(wàn)以上的城市。物流園區(qū)、倉(cāng)儲(chǔ)、配送設(shè)施加快建設(shè)，一批區(qū)域性物流中心正在形成；另一方面，物流相關(guān)的技術(shù)設(shè)備更新?lián)Q代，物流信息化建設(shè)進(jìn)展迅速。

3.2 物流行業(yè)面臨的問(wèn)題

在我國(guó)物流業(yè)高速發(fā)展的同時(shí)也面臨著許多問(wèn)題：一是物流成本較高，企業(yè)盈利能力較弱。根據(jù)測(cè)算，我國(guó)的物流成本占據(jù)產(chǎn)品本身價(jià)值的40%左右，而在經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的國(guó)家，其物流成本一般只占產(chǎn)品的約四分之一；二是物流配送效率不高，特別是在雙十一等購(gòu)物節(jié)期間，“物流圍城”和“最后一公里”問(wèn)題十分突出，加之城市對(duì)貨運(yùn)車(chē)輛的管控，經(jīng)常出現(xiàn)“路難行、車(chē)難停、貨難卸、證難求”的問(wèn)題。

4.工業(yè)機(jī)器人在物流行業(yè)中應(yīng)用的可行性

在勞動(dòng)年齡人口減少，廉價(jià)勞動(dòng)力逐漸消失的今天，物流行業(yè)仍以傳統(tǒng)的人工配送為主，從而導(dǎo)致物流行業(yè)成本較高，效率較低。配送質(zhì)量高，速度快，個(gè)性化，多樣化的物流體驗(yàn)是電子商務(wù)條件下消費(fèi)者的核心訴求，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用將對(duì)這些問(wèn)題的解決起到關(guān)鍵性作用[5]。

工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)有：

（1）節(jié)約成本。物流機(jī)器人可以24小時(shí)進(jìn)行工作，不知疲倦。一個(gè)機(jī)器人就可以替代數(shù)個(gè)普通工人加上若干機(jī)械的組合；與此同時(shí)，一個(gè)物流倉(cāng)庫(kù)只需一人看管或一人同時(shí)看兩臺(tái)甚至更多臺(tái)機(jī)器，大大降低了人力成本；采用工業(yè)機(jī)器人操作的模式，物流自動(dòng)流水線更能節(jié)省用地，使倉(cāng)儲(chǔ)規(guī)劃更小更緊湊精致，降低了企業(yè)的用地成本。

（2）生產(chǎn)效率高。機(jī)器人對(duì)笨重產(chǎn)品的處理更加游刃有余。工業(yè)機(jī)器人配送一件貨物耗時(shí)是固定的，同樣的周期內(nèi)，機(jī)器人配送數(shù)量穩(wěn)定，不會(huì)忽高忽低，這樣物流系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)作就十分方便，產(chǎn)品的成品率也高。

（3）安全系數(shù)高。機(jī)器人由于不會(huì)疲倦，不像工人可能出現(xiàn)生理性疲勞，即便配送過(guò)程中出了問(wèn)題也只是機(jī)器人損壞，能夠有效降低人身傷害發(fā)生的概率。

（4）便于管理。如果說(shuō)物流企業(yè)要及時(shí)調(diào)整配送模式，可以迅速以計(jì)算機(jī)為終端對(duì)物流機(jī)器人發(fā)出指令，進(jìn)行統(tǒng)一控制，這就比人員之間信息的傳達(dá)要更加有效。

5.工業(yè)機(jī)器人在物流行業(yè)應(yīng)用存在的問(wèn)題

5.1 初期建設(shè)成本過(guò)高

一臺(tái)AGV（Automated Guided Vehicle）物流機(jī)器人價(jià)格尚且從十萬(wàn)到一百萬(wàn)人民幣不等，何況大規(guī)模裝備工業(yè)機(jī)器人的智能物流的預(yù)算？這意味著構(gòu)建一個(gè)智能化的物流中心需要相當(dāng)大的前期投資，而物流業(yè)又是一個(gè)長(zhǎng)期盈利的模式，中小物流企業(yè)很難承擔(dān)這樣的風(fēng)險(xiǎn)與成本，只能望洋興嘆。

5.2 作業(yè)時(shí)對(duì)復(fù)雜貨物適應(yīng)性不足

當(dāng)前物流機(jī)器人所進(jìn)行的主要還是碼垛作業(yè)和裝卸搬運(yùn)作業(yè)。碼垛作業(yè)是指按照貨物分類(lèi)要求，把同類(lèi)貨物依據(jù)不同的碼垛方法堆碼在支撐物上的作業(yè)。這需要機(jī)器人識(shí)別堆碼位置，智能選取碼垛方法。目前機(jī)器人完成一種的貨物碼垛不成問(wèn)題，但對(duì)物理性質(zhì)各異的多種貨物，就會(huì)面臨較大的考驗(yàn)。裝卸搬運(yùn)作業(yè)是物流機(jī)器人最擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，正常作業(yè)已經(jīng)問(wèn)題不大，而成品拆碼作業(yè)是目前的一個(gè)難點(diǎn)，整托貨物可能出現(xiàn)原碼形態(tài)變化或箱體變形，物流機(jī)器人難以選擇正確的抓取方法，作業(yè)時(shí)損壞貨物的情況并不少見(jiàn)[6]。

5.3 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)缺失

目前物流領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)器人還沒(méi)有通用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)施層面，各地區(qū)、企業(yè)都在探索各自的規(guī)范。由于缺少統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)器人公司，電商平臺(tái)，物流公司，消費(fèi)者之間的對(duì)接很難，而在產(chǎn)業(yè)協(xié)作日益增加的今天，這將嚴(yán)重阻礙機(jī)器人物流行業(yè)的發(fā)展。因此，制定一套通用的物流機(jī)器人發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫。

6.討論

當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人在物流行業(yè)中面臨的問(wèn)題，都是行業(yè)發(fā)展初期的正?，F(xiàn)象。對(duì)于物流企業(yè)和機(jī)器人企業(yè)來(lái)說(shuō)，還需加大科技創(chuàng)新，提升物流機(jī)器人的智能化水平。物流企業(yè)特別是大型物流企業(yè)，理應(yīng)擔(dān)當(dāng)起行業(yè)發(fā)展的重任，積極擴(kuò)大智能物流的惠及范圍，給予中小企業(yè)以技術(shù)上的援助，努力構(gòu)建良好的物流生態(tài)。對(duì)于國(guó)家來(lái)說(shuō)，制定機(jī)器人物流行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)十分必要，同時(shí)，鼓勵(lì)在物流業(yè)中應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，給予中小企業(yè)以資金和政策上的援助也十分重要。

中國(guó)智造2025給各行各業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，物流行業(yè)的智能化成為新的趨勢(shì)，中國(guó)制造的繁榮，離不開(kāi)一個(gè)強(qiáng)大的智能的物流生態(tài)。在這個(gè)過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人的深度應(yīng)用無(wú)疑是關(guān)鍵的一環(huán)，物流的智能化必將帶給物流行業(yè)長(zhǎng)足的發(fā)展。