無(wú)人倉(cāng)需求在望技術(shù)有待突破

本刊記者 任 芳/文

無(wú)人倉(cāng)需求在望技術(shù)有待突破

本刊記者 任 芳/文

可360度旋轉(zhuǎn)的機(jī)器人

無(wú)人倉(cāng)發(fā)展前景廣闊，但機(jī)器人技術(shù)、人工智能算法、海量商品的精準(zhǔn)識(shí)別成為實(shí)現(xiàn)無(wú)人倉(cāng)的主要技術(shù)瓶頸。

無(wú)人倉(cāng)在2016年備受矚目，很大一部分原因在于京東、阿里等電商巨頭將智慧物流作為重要發(fā)力點(diǎn)之一，在無(wú)人倉(cāng)方面進(jìn)行布局并取得重大進(jìn)展。2016年10月26日，京東“無(wú)人倉(cāng)”首度曝光，AGV搬運(yùn)機(jī)器人、shuttle貨架穿梭車、DELTA分揀機(jī)器人、六軸機(jī)器人等黑科技悉數(shù)亮相；“雙 11”期間，菜鳥(niǎo)網(wǎng)絡(luò)的“無(wú)人倉(cāng)”神秘面紗也掀開(kāi)一角，高度自動(dòng)化的機(jī)器人立體庫(kù)走進(jìn)人們視野。無(wú)人倉(cāng)作為自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的發(fā)展方向和目標(biāo)，很長(zhǎng)一段時(shí)間都停留在概念階段，如今隨著京東和菜鳥(niǎo)網(wǎng)絡(luò)的大力投入，無(wú)人倉(cāng)技術(shù)取得重大突破，正式進(jìn)入落地實(shí)施階段。

究竟什么是無(wú)人倉(cāng)？實(shí)現(xiàn)無(wú)人倉(cāng)的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？難點(diǎn)又是什么？無(wú)人倉(cāng)是否具備廣泛的應(yīng)用前景？這些問(wèn)題都是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

菜鳥(niǎo)智能倉(cāng)內(nèi)的機(jī)器人立體庫(kù)

無(wú)人倉(cāng)發(fā)展背景

對(duì)于無(wú)人倉(cāng)的概念，目前業(yè)內(nèi)并沒(méi)有統(tǒng)一的看法。單從字面意思理解，無(wú)人倉(cāng)指的是貨物從入庫(kù)、上架、揀選、補(bǔ)貨，到包裝、檢驗(yàn)、出庫(kù)等物流作業(yè)流程全部實(shí)現(xiàn)無(wú)人化操作，是高度自動(dòng)化、智能化的倉(cāng)庫(kù)。

還有觀點(diǎn)認(rèn)為，基于高度自動(dòng)化、信息化的物流系統(tǒng)，在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)即便有少量工人，實(shí)現(xiàn)人機(jī)高效協(xié)作，仍然可以視為無(wú)人倉(cāng)。京東、菜鳥(niǎo)目前打造的無(wú)人倉(cāng)便是如此。

甚至有部分人士認(rèn)為，在貨物搬運(yùn)、上架、揀選、出庫(kù)等主要環(huán)節(jié)逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，也是無(wú)人倉(cāng)的一種表現(xiàn)形式。綜合以上觀點(diǎn)，無(wú)人倉(cāng)的發(fā)展方向是明確的，即以自動(dòng)化設(shè)備替代人工完成倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部作業(yè)。其實(shí)，并不是所有倉(cāng)庫(kù)都要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，無(wú)人倉(cāng)是有適用條件的。究竟為什么要發(fā)展無(wú)人倉(cāng)？有哪些因素促進(jìn)無(wú)人倉(cāng)落地？

首先從市場(chǎng)需求來(lái)看，一方面隨著以智能制造為代表的制造業(yè)物流升級(jí)發(fā)展，以及電商行業(yè)海量訂單處理對(duì)更高效率自動(dòng)化系統(tǒng)的需求越來(lái)越大、要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的物流系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足；另一方面，隨著土地成本以及人工成本的不斷上漲，“機(jī)器換人”、“空間換地”成為趨勢(shì)，倉(cāng)庫(kù)無(wú)人化成為必然趨勢(shì)。

其次從物流技術(shù)本身的發(fā)展來(lái)看，隨著倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)自動(dòng)化、信息化、智能化程度的不斷提高，不僅大幅降低了物流作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至替代人工實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確、高效的作業(yè)，因此其作業(yè)效率、準(zhǔn)確性優(yōu)勢(shì)不斷凸顯。同時(shí)，以設(shè)備大量替代人工，使得物流作業(yè)成本大幅降低，并且隨著無(wú)人倉(cāng)技術(shù)越來(lái)越成熟、應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其成本也將得到有效降低，投資回報(bào)率不斷提高。

可以說(shuō)，智能制造特別是電商企業(yè)的需求直接推動(dòng)了無(wú)人倉(cāng)技術(shù)的發(fā)展升級(jí)，無(wú)人倉(cāng)是市場(chǎng)需求和物流技術(shù)發(fā)展雙重作用的結(jié)果，是供需雙方聯(lián)合創(chuàng)新的典范。

無(wú)人倉(cāng)所需技術(shù)

事實(shí)上，目前無(wú)人倉(cāng)里的大部分物流技術(shù)設(shè)備早就開(kāi)始應(yīng)用，并非無(wú)人倉(cāng)專屬或?yàn)槠鋵ｉT研發(fā)的，而是基于已有的物流設(shè)備、物流軟件及系統(tǒng)的功能增強(qiáng)、拓展或補(bǔ)充。無(wú)人倉(cāng)所需技術(shù)主要包括以下幾方面。

1. 自動(dòng)化立體庫(kù)（AS/RS系統(tǒng)）

一套集存儲(chǔ)和揀選功能于一體的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是無(wú)人倉(cāng)的主要組成部分，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存取和揀貨。目前，以Miniload、多層穿梭車技術(shù)為代表的“貨到人”（包括機(jī)器人）技術(shù)是最為高效、成熟的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)解決方案。在京東展示的無(wú)人倉(cāng)中，采用的是多層穿梭車自動(dòng)化立體庫(kù)，其穿梭車速度達(dá)到6m/s，吞吐量高達(dá)1600箱/小時(shí)。多層穿梭車又分為單通道作業(yè)的單向穿梭車系統(tǒng)和可以多通道同時(shí)作業(yè)的四向穿梭車系統(tǒng)。由于可以跨通道作業(yè)，解決作業(yè)節(jié)奏不均衡等問(wèn)題，四向穿梭車系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越多。

2. 機(jī)器人

在無(wú)人倉(cāng)中，各種類型、不同功能的機(jī)器人將取代人工成為主角，如AGV自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、揀選機(jī)器人、包裝機(jī)器人等。就連自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中的穿梭車也可以看做搬運(yùn)機(jī)器人的一種。

這些機(jī)器人以最高的效率、晝夜不歇地在無(wú)人倉(cāng)內(nèi)作業(yè)，完成貨物搬運(yùn)、揀選、包裝等作業(yè)。以近兩年備受關(guān)注的類Kiva機(jī)器人為例，因其自動(dòng)化程度高、實(shí)施周期短、靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)成為越來(lái)越多無(wú)人倉(cāng)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)解決方案的選擇；對(duì)于替代人工作業(yè)效果最為顯著的碼垛機(jī)器人，也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

3. 輸送系統(tǒng)

輸送系統(tǒng)如同整個(gè)無(wú)人倉(cāng)的血管，連通著機(jī)器人、自動(dòng)化立體庫(kù)等物流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物的高效自動(dòng)搬運(yùn)。相比較自動(dòng)化立體庫(kù)和機(jī)器人系統(tǒng)而言，輸送系統(tǒng)技術(shù)更趨成熟。只不過(guò)在無(wú)人倉(cāng)里，輸送系統(tǒng)需要跟揀選機(jī)器人、碼垛機(jī)器人等進(jìn)行有效地配合，同時(shí)為了保證作業(yè)準(zhǔn)確性，輸送線也需要配備更多的自動(dòng)檢測(cè)、識(shí)別、感知技術(shù)。例如，目前京東曝光的無(wú)人倉(cāng)中，輸送線的末端、揀貨機(jī)器人的前端增加了視覺(jué)檢測(cè)工作站，通過(guò)信息的快速掃描和讀取，為揀貨機(jī)器人提供揀貨指令。

除此之外，還有輸送線兩側(cè)的開(kāi)箱、打包機(jī)器人等，這些新增加的智能設(shè)備都需要與輸送系統(tǒng)進(jìn)行有效銜接和配合。

4. 人工智能算法與自動(dòng)感知識(shí)別技術(shù)

即無(wú)人倉(cāng)的大腦與神經(jīng)系統(tǒng)。前面多次強(qiáng)調(diào)機(jī)器人之間、機(jī)器人與整個(gè)物流系統(tǒng)之間、機(jī)器人與工人之間的緊密配合、協(xié)同作業(yè)，必須依靠功能強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)操縱與指揮。其中，數(shù)據(jù)感知技術(shù)和人工智能算法可謂重中之重。因?yàn)?，在無(wú)人倉(cāng)模式下，數(shù)據(jù)將是所有動(dòng)作產(chǎn)生的依據(jù)，數(shù)據(jù)感知技術(shù)如同為機(jī)器安裝了“眼睛”，通過(guò)將所有的商品、設(shè)備等信息進(jìn)行采集和識(shí)別，并迅速將這些信息轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)，系統(tǒng)再通過(guò)人工智能算法、機(jī)器學(xué)習(xí)等生成決策和指令，指導(dǎo)各種設(shè)備自動(dòng)完成物流作業(yè)。其中，基于數(shù)據(jù)的人工智能算法需要在貨物的入庫(kù)、上架、揀選、補(bǔ)貨、出庫(kù)等各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，同時(shí)還要隨著業(yè)務(wù)量及業(yè)務(wù)模式的變化不斷調(diào)整優(yōu)化作業(yè)。因此可以說(shuō)算法是無(wú)人倉(cāng)技術(shù)的核心與靈魂所在。

無(wú)人倉(cāng)實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)

國(guó)內(nèi)最早公開(kāi)無(wú)人倉(cāng)細(xì)節(jié)的京東認(rèn)為，與傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)或者僅在單個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的倉(cāng)儲(chǔ)模式相比，無(wú)人倉(cāng)最大的特點(diǎn)在于機(jī)器人融入生產(chǎn)，改變生產(chǎn)模式，以及人工智能算法指導(dǎo)生產(chǎn)。

機(jī)器人的融入，毫無(wú)疑問(wèn)使得傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)物流作業(yè)方式發(fā)生了巨大的變革，而人工智能算法則無(wú)疑使得這種變革更加智能、精準(zhǔn)。但是，越有獨(dú)特過(guò)人之處，越是說(shuō)明其實(shí)現(xiàn)難度非比尋常。正因?yàn)榇耍瑱C(jī)器人技術(shù)、人工智能算法、海量商品的精準(zhǔn)識(shí)別成為實(shí)現(xiàn)無(wú)人倉(cāng)的主要技術(shù)瓶頸。

1. 機(jī)器人技術(shù)

京東無(wú)人倉(cāng)內(nèi)的自動(dòng)化立體庫(kù)

無(wú)論搬運(yùn)機(jī)器人、碼垛機(jī)器人還是揀選機(jī)器人、包裝機(jī)器人，真正應(yīng)用于無(wú)人倉(cāng)時(shí)對(duì)機(jī)器人技術(shù)的要求均高于普通倉(cāng)庫(kù)。在完全無(wú)人化的環(huán)境下，不僅要求機(jī)器人完全代替人工進(jìn)行高效的作業(yè)，還要保證精度和準(zhǔn)確性，即作業(yè)質(zhì)量。相比較而言，無(wú)人倉(cāng)對(duì)于揀選機(jī)器人的挑戰(zhàn)更大，既要保證讀取信息的及時(shí)準(zhǔn)確，又要適用于不同包裝、不同大小、不同材質(zhì)的海量商品，對(duì)機(jī)器人揀貨技術(shù)而言不得不說(shuō)是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。在“CeMAT Asia 2016”展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，德馬泰克展示的機(jī)器人雖然可以準(zhǔn)確地識(shí)別商品進(jìn)行揀貨作業(yè)，但其針對(duì)的僅為硬表面包裝商品。京東無(wú)人倉(cāng)內(nèi)的Delta揀貨機(jī)器人雖然裝載有針對(duì)不同規(guī)格商品的三個(gè)端拾器，但仍難以將所有商品類型囊括。單從這一點(diǎn)來(lái)看，要想以合適的成本解決機(jī)器人自動(dòng)識(shí)別和準(zhǔn)確抓取的技術(shù)，使其在無(wú)人倉(cāng)內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用，無(wú)疑還有一段路要走。

2. 人工智能算法

前文提到，無(wú)人倉(cāng)的實(shí)現(xiàn)并不僅僅是各種自動(dòng)化物流設(shè)備的應(yīng)用，更重要的是信息技術(shù)的應(yīng)用。尤其是人工智能算法，它貫穿于無(wú)人倉(cāng)整個(gè)物流作業(yè)的始末，從商品如何布局、揀選區(qū)如何分布、機(jī)器人如何調(diào)度和定位都需要有先進(jìn)的算法。例如，基于海量的數(shù)據(jù)，通過(guò)算法分析、判斷商品揀選區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)的布局，應(yīng)該配備的商品以及配置的數(shù)量等；通過(guò)調(diào)度算法和定位算法為搬運(yùn)機(jī)器人規(guī)劃最優(yōu)路徑指導(dǎo)機(jī)器人高效地作業(yè)。此外，當(dāng)成百上千臺(tái)AGV智能搬運(yùn)機(jī)器人同時(shí)作業(yè)時(shí)，如何依賴優(yōu)化的算法避免擁堵和碰撞也是一大技術(shù)難點(diǎn)。

3. 精準(zhǔn)的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)

由于無(wú)人倉(cāng)的一切作業(yè)都需要依賴數(shù)據(jù)，因此商品信息的快速、準(zhǔn)確識(shí)別和讀取至關(guān)重要，但這也最難實(shí)現(xiàn)，特別是在海量商品的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中準(zhǔn)確讀取。例如，一瓶普通的礦泉水，它有大、中、小不同型號(hào)，不同型號(hào)的條形碼可能相差甚微，當(dāng)商品條碼出現(xiàn)污損、褶皺、光線反射等情況時(shí)，讀取難度進(jìn)一步加大。這樣的局面與傳統(tǒng)人工作業(yè)的優(yōu)勢(shì)正好相反：對(duì)于人工作業(yè)而言，商品的識(shí)別非常容易，難點(diǎn)在于搬運(yùn)；機(jī)器人很好地解決了搬運(yùn)問(wèn)題，卻難以準(zhǔn)確讀取信息。或許，依據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)也可以做到海量商品的準(zhǔn)確識(shí)別，但是其成本自然不低。如何以最低的成本達(dá)到同樣的效果，成為無(wú)人倉(cāng)實(shí)現(xiàn)的瓶頸所在。

京東表示，對(duì)海量商品的精準(zhǔn)識(shí)別需要通過(guò)深度學(xué)習(xí)的方式，不斷地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行鍛煉、迭代和優(yōu)化升級(jí)。換句話說(shuō)，需要龐大的商品規(guī)模進(jìn)行支持。而這一點(diǎn)，也正是為何只有亞馬遜、京東、菜鳥(niǎo)這樣擁有龐大業(yè)務(wù)規(guī)模的企業(yè)能夠在無(wú)人倉(cāng)布局中先人一步的重要原因。

4. 標(biāo)準(zhǔn)化

事實(shí)上，除了以上三個(gè)無(wú)人倉(cāng)面臨的顯著技術(shù)瓶頸外，要真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人倉(cāng)，還需要解決物料標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。德馬有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，如今的商品包裝千奇百怪，只有當(dāng)所有進(jìn)入無(wú)人倉(cāng)的商品都是標(biāo)準(zhǔn)化的物件或包裝時(shí)，無(wú)人倉(cāng)才有可能實(shí)現(xiàn)并高效率地運(yùn)行。

當(dāng)然，與傳統(tǒng)物流系統(tǒng)相比，盡管無(wú)人倉(cāng)技術(shù)具備無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，但目前業(yè)內(nèi)還并沒(méi)有真正意義上的無(wú)人倉(cāng)，短期內(nèi)也較難實(shí)現(xiàn)。原因除了以上幾方面突出的技術(shù)瓶頸之外，還在于無(wú)人倉(cāng)建設(shè)高昂的成本。因?yàn)閷?duì)于需求方而言，選擇一套適合的自動(dòng)化物流系統(tǒng)需要綜合考慮并平衡效率、質(zhì)量、成本三大方面。盡管無(wú)人倉(cāng)技術(shù)在作業(yè)效率與質(zhì)量方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，但從建設(shè)與運(yùn)維成本來(lái)看，無(wú)人倉(cāng)的高投入并不是一般企業(yè)能夠負(fù)擔(dān)得起的。

無(wú)人倉(cāng)應(yīng)用前景

盡管存在以上諸多瓶頸，但很多人相信無(wú)人倉(cāng)將成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。首先，中國(guó)的人力成本上升很快，機(jī)器人與人工成本的臨界點(diǎn)將會(huì)出現(xiàn)，并且在不久的將來(lái)，很多簡(jiǎn)單重復(fù)性物流工作崗位（如重體力搬運(yùn)環(huán)節(jié)）將面臨無(wú)人可用的局面，用機(jī)器人代替人已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)。其次，無(wú)人倉(cāng)采用標(biāo)準(zhǔn)流程作業(yè)，在管理方面的難度相較于人員管理而言將大大降低。

電商行業(yè)作為對(duì)物流系統(tǒng)自動(dòng)化程度要求最高的行業(yè)，已經(jīng)率先進(jìn)行了無(wú)人倉(cāng)布局。一方面，像“雙11”這樣的大促日，海量訂單給電商物流中心帶來(lái)巨大壓力，半自動(dòng)化物流系統(tǒng)下的物流作業(yè)流程瓶頸凸顯，系統(tǒng)線性產(chǎn)能變?yōu)榉蔷€性，既影響高峰時(shí)期作業(yè)效率，又增加了人工成本。2016年“雙11”的物流作業(yè)效率大幅提升，再次刷新紀(jì)錄的同時(shí)避免了大范圍爆倉(cāng)等問(wèn)題，使得各電商企業(yè)及快遞公司捷報(bào)頻傳，很大程度上是依賴于無(wú)人倉(cāng)技術(shù)的不斷發(fā)展。

另一方面，在倉(cāng)儲(chǔ)資源越來(lái)越緊張的情況下，訂單大幅增長(zhǎng)需要系統(tǒng)具有更大的商品存儲(chǔ)容量和訂單處理能力，而傳統(tǒng)人工倉(cāng)庫(kù)或半自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)難以滿足。電商行業(yè)對(duì)完全自動(dòng)化與智能化的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)訴求越來(lái)越迫切。除了電商行業(yè)以外，隨著無(wú)人倉(cāng)技術(shù)的逐漸成熟和成本的降低，無(wú)人倉(cāng)還將在制造業(yè)、醫(yī)藥等行業(yè)展開(kāi)應(yīng)用。

事實(shí)上，一直有聲音質(zhì)疑無(wú)人倉(cāng)只是一個(gè)噱頭而已，難以真正落地。因?yàn)楦甙旱某杀緮[在那里，目前無(wú)人倉(cāng)的投入產(chǎn)出比并不高。同時(shí)，不可否認(rèn)的是，機(jī)器人技術(shù)還不夠成熟，特別是現(xiàn)有軟件能力的不足，如算法等。因此，全流程自動(dòng)化的無(wú)人倉(cāng)還難以實(shí)現(xiàn)。

可期的是，隨著京東、菜鳥(niǎo)的試水和陸續(xù)明確發(fā)布的無(wú)人倉(cāng)計(jì)劃，無(wú)人倉(cāng)已不再是紙上談兵的空想，而是逐漸走出實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始落地實(shí)施。記者了解到，菜鳥(niǎo)聯(lián)合德馬集團(tuán)打造的機(jī)器人立體庫(kù)——由機(jī)器人代替穿梭車從貨架上揀貨并放上傳送帶的方案已經(jīng)正式投入使用；占地超過(guò)3萬(wàn)平方米的京東無(wú)人倉(cāng)將于2017年正式投入運(yùn)營(yíng)。此外，蘇寧也不斷加速這方面的技術(shù)布局，并表示未來(lái)將大規(guī)模應(yīng)用機(jī)器人，計(jì)劃將日常運(yùn)營(yíng)作業(yè)能力的30%由智能機(jī)器人取代。

從幾大電商的動(dòng)作不難看出，無(wú)人倉(cāng)技術(shù)將迎來(lái)快速發(fā)展。未來(lái)雖遠(yuǎn)，但終會(huì)來(lái)臨！