貨到機(jī)器人揀選還有多遠(yuǎn)？

文/本刊記者 任 芳

隨著以智能制造為代表的制造業(yè)物流升級發(fā)展以及智慧物流的不斷推進(jìn)，無論從市場需求還是技術(shù)本身，都為“貨到機(jī)器人”技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用奠定了一定基礎(chǔ)。不過，從全球來看，目前“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)還存在一定瓶頸，未來要實(shí)現(xiàn)更大范圍應(yīng)用，還有很長的路要走。

5月24日，京東首次對媒體公開其已正式運(yùn)營的無人倉，并首次公布無人倉世界級標(biāo)準(zhǔn)，即“三極”、“五自”和“一優(yōu)”原則。5月30日，由菜鳥網(wǎng)絡(luò)主辦的2018全球智慧物流峰會上，菜鳥網(wǎng)絡(luò)也展示了包括不同類型智能倉儲機(jī)器人及機(jī)械手臂等在內(nèi)的無人倉技術(shù)。

無人倉是高度自動化、智能化的倉庫，通過各種自動化設(shè)備代替人來完成貨物入庫、上架、存儲、揀選、補(bǔ)貨、包裝、出庫等全部倉儲作業(yè)。近兩年，正是京東、阿里等電商巨頭將智慧物流作為重要發(fā)力點(diǎn)之一，無人倉相關(guān)技術(shù)得到大范圍布局。由于拆零揀選是物流中心最耗費(fèi)人力和時間的工作，因而圍繞這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。“貨到機(jī)器人”揀選作為“無人倉”的核心技術(shù)，隨著“無人倉”項(xiàng)目逐步落地，也受到越來越多的關(guān)注。

三大揀選方式及其特點(diǎn)

訂單揀選（特別是拆零揀選）是物流配送中心最重要、最復(fù)雜的作業(yè)之一，揀選方式和技術(shù)直接影響著整個倉庫的揀選效率，關(guān)系到倉庫成本的高低，因此備受關(guān)注。

根據(jù)揀選方式的自動化程度高低，主要分為人工揀選、半自動揀選、全自動揀選三種。

德馬泰克2016年推出的Rapidpick XT 貨到機(jī)器人揀選系統(tǒng)，可以配合德馬泰克多層穿梭車系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效拆零揀選；可以365 天、7×24 小時連續(xù)作業(yè)，具有穩(wěn)定的工作效率和可靠性

MODULA OnePick貨柜，該產(chǎn)品將揀選機(jī)器人內(nèi)置到自動貨柜內(nèi)實(shí)現(xiàn)存儲揀選一體化，能同時揀選多種商品的揀選

華章在2017 CeMAT Asia展會上展示的貨到機(jī)器人系統(tǒng)，目前該技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)某電商企業(yè)落地應(yīng)用

1. 人工揀選

即揀貨人員通過紙質(zhì)揀貨單，以及條碼掃描槍等簡單的設(shè)備進(jìn)行揀選。一般來說，人工揀選都是“人到貨”揀選（PTG）的方式。目前，隨著技術(shù)的進(jìn)步和行業(yè)的發(fā)展，采用全人工揀選的場景已經(jīng)變得越來越少，或多或少會結(jié)合一定的自動化設(shè)備。

2. 半自動揀選

半自動揀選主要采用“貨到人”（GTP）方式，即通過自動化設(shè)備或系統(tǒng)按照一定的規(guī)則將貨物運(yùn)送至揀貨人員所在區(qū)域，由人工完成揀選作業(yè)。通常來說貨到人系統(tǒng)由存儲系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、揀選工作站以及信息系統(tǒng)構(gòu)成，這種“貨動，人不動”的揀選方式，大幅度減少了揀選作業(yè)人員的行走距離，不僅實(shí)現(xiàn)了高于“人到貨”模式數(shù)倍的揀選效率，大幅度降低了勞動強(qiáng)度，同時在存儲密度、節(jié)省人力等方面擁有突出優(yōu)勢。

貨到人揀選也是近兩年最受關(guān)注的揀選方式，在新建成的物流中心尤其電商行業(yè)應(yīng)用較多，并在其他行業(yè)不斷拓展中，成為主要應(yīng)用趨勢之一。據(jù)蘇州牧星智能科技有限公司創(chuàng)始人劉明介紹，貨到人揀選具有多種類型的解決方案，包括：（1）旋轉(zhuǎn)貨架/Miniload系統(tǒng)+揀選工作站；（2）多穿系統(tǒng)（包括四向穿梭車系統(tǒng)）+揀選工作站；（3）AGV系統(tǒng)+揀選工作站；（4）多種類型的擴(kuò)展及組合。其中，AGV系統(tǒng)這種“貨到人”揀選方式在電商的快速發(fā)展下，其應(yīng)用得到進(jìn)一步的拓展，形式也多種多樣，如這兩年大量涌入市場的類Kiva機(jī)器人揀選系統(tǒng)；以及國自機(jī)器人推出的STAR SYSTEM揀選系統(tǒng)——根據(jù)貨物被揀選頻率分成熱銷品揀選區(qū)和慢銷品揀選區(qū)，分別以“車陪人找貨”和“車帶貨找人”的“動靜結(jié)合”方式揀選；等等。

3. 全自動揀選

隨著智慧物流的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人作為智慧物流的核心設(shè)備，開始嘗試在物流作業(yè)中最為復(fù)雜的拆零揀選環(huán)節(jié)應(yīng)用，即“貨到機(jī)器人”揀選系統(tǒng)。目前，行業(yè)內(nèi)對于“貨到機(jī)器人”揀選并沒有明確統(tǒng)一的定義，約定俗成的說法是指揀選環(huán)節(jié)全部依靠自動化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，或者說，在貨到人的基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用機(jī)器人替代人力實(shí)現(xiàn)全自動揀選。

從系統(tǒng)構(gòu)成上來看，“貨到機(jī)器人”揀選通常由智能倉儲系統(tǒng)、AGV或輸送線等輸送系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成，解決自動化搬運(yùn)和自動化揀選兩大問題。也就是說，在搬運(yùn)環(huán)節(jié)，“貨到機(jī)器人”和“貨到人”系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式相同，即完成貨物的自動搬運(yùn)；在揀選環(huán)節(jié)，“貨到機(jī)器人”揀選采用機(jī)器人替代人，即通過機(jī)器人來識別、抓取商品并放在指定位置。但值得注意的是，由于“貨到機(jī)器人”采用的是與“貨到人”系統(tǒng)完全不同的設(shè)計邏輯——通過上位信息系統(tǒng)或者管理軟件將物流系統(tǒng)的各個組成部分進(jìn)行串聯(lián)，因此前者并不能簡單地視為后者的智能化升級，而是分屬不同的揀選工藝。

與“貨到人”揀選系統(tǒng)下的人工揀選方式相比較，“貨到機(jī)器人”揀選系統(tǒng)下的機(jī)器人不僅能夠長時間重復(fù)揀選動作，節(jié)省人力，還可以大幅度提高揀選效率，保證準(zhǔn)確率。因此，在人力成本越來越高的趨勢下，“貨到機(jī)器人”揀選無疑具有獨(dú)特優(yōu)勢。

“貨到機(jī)器人”揀選逐步落地應(yīng)用

可以說，隨著以智能制造為代表的制造業(yè)物流升級發(fā)展以及智慧物流的不斷推進(jìn)，無論從市場需求還是技術(shù)本身，都為“貨到機(jī)器人”技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用奠定了一定基礎(chǔ)，而無人倉的落地，更為“貨到機(jī)器人”提供了良好應(yīng)用場景。不過，從全球范圍來看，目前“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)還存在著一定瓶頸。未來要實(shí)現(xiàn)更大范圍的應(yīng)用，還有很長的路要走。近兩年，各種“貨到機(jī)器人”解決方案開始涌現(xiàn)，并逐步落地。例如，在近兩年的 CeMAT Asia展會上，德馬泰克、Swisslog、華章、德馬、西斯特姆等企業(yè)紛紛展示相關(guān)技術(shù)。

據(jù)江蘇華章物流科技股份有限公司總經(jīng)理華聚良介紹，華章自主研發(fā)的基于機(jī)器視覺的貨到機(jī)器人揀選系統(tǒng)，不僅在現(xiàn)場成功演示，并已在國內(nèi)某著名電商企業(yè)無人倉內(nèi)實(shí)現(xiàn)了落地應(yīng)用。不過，這項(xiàng)應(yīng)用主要針對的是硬質(zhì)盒裝包裝且重量在3千克內(nèi)的商品的全自動揀選。

西斯特姆的貨到機(jī)器人自動化立體貨柜也在2017 CeMAT Asia現(xiàn)場吸引了不少觀眾駐足。據(jù)該公司華東區(qū)銷售總監(jiān)倪鍇介紹，目前已有24臺貨到機(jī)器人自動化立體貨柜成功應(yīng)用于西班牙福特工廠，作為線邊庫自動揀選作業(yè)的高效組合；該產(chǎn)品在國內(nèi)杭州某電梯公司也有項(xiàng)目落地。

早在2016年CeMAT Asia展上，德馬泰克便展示了其研發(fā)的可以配合Dematic多層穿梭車系統(tǒng)的貨到機(jī)器人揀選方案，實(shí)現(xiàn)高效的拆零揀選。德馬泰克有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，在未來的智能制造中，機(jī)器人將扮演越來越重要的角色。今年3月，德馬泰克宣布將成立機(jī)器人卓越中心事業(yè)部，專門開發(fā)機(jī)器人自動化技術(shù)，以流程改進(jìn)、機(jī)器人技術(shù)、視覺識別和軟件為基礎(chǔ)，為市場提供包括“貨到機(jī)器人”揀選在內(nèi)的自動化解決方案。據(jù)介紹，德馬泰克目前正在研發(fā)AGV和機(jī)器人相結(jié)合，兼具自動導(dǎo)航及抓取功能的“貨到機(jī)器人”系統(tǒng)，如自主導(dǎo)航摘果機(jī)器人，既擁有機(jī)器的特點(diǎn)，又擁有人的柔性。

“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)瓶頸有待突破

盡管“貨到機(jī)器人”揀選系統(tǒng)已經(jīng)開始在行業(yè)內(nèi)逐步落地應(yīng)用，但受訪專家普遍表示，從全球范圍來看，目前“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)并不成熟，應(yīng)用案例非常少，大多數(shù)企業(yè)的相關(guān)技術(shù)僅僅停留在展示階段。

以電商行業(yè)來說，SKU數(shù)量往往十分龐大，商品包裝各式各樣，大小不一，并且訂單量巨大，對揀選效率或者揀選頻次要求較高，對夾具的技術(shù)要求更高。因此，這些不規(guī)則商品揀選對“貨到機(jī)器人”系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了巨大的挑戰(zhàn)。華聚良表示，目前機(jī)器人控制理論有待進(jìn)一步提升，同時機(jī)器人控制技術(shù)及視覺識別技術(shù)也有待提高，因此“貨到人揀選”解決方案極少有成熟的落地項(xiàng)目，在電商行業(yè)大范圍應(yīng)用更是難上加難。

劉明則表示，除此之外，機(jī)器人夾具也是“貨到機(jī)器人”揀選難以大范圍落地應(yīng)用的最大痛點(diǎn)。據(jù)他介紹，機(jī)器人揀選作業(yè)通常包含三個環(huán)節(jié)：一是識別商品，采用條碼掃描、視覺識別等技術(shù)；二是抓取商品，需要相應(yīng)的算法進(jìn)行支撐，同時需要依靠不同的夾具來實(shí)現(xiàn)；三是抓取商品的數(shù)量。其中，抓取是最大難點(diǎn)，一方面，對于不同規(guī)格、形狀的商品，抓取方式也會不同；另一方面還受制于貨物存放的規(guī)則程度，如商品如果不是采用一位一品的方式存放而是混合在一起，加之商品之間的相互遮擋，無疑增加了機(jī)器人識別商品與揀取的難度。

從貨到機(jī)器人自動化立體貨柜來看，盡管處理的SKU數(shù)量相對較小，揀選量也不及電商大，但是對硬件和軟件的要求都相對較高。在硬件方面，為了跟機(jī)器人配合作業(yè)，自動化立體貨柜的存取口需要外置，而傳統(tǒng)貨柜存取口內(nèi)置，限制了機(jī)器人的作業(yè)；在軟件方面，要求則更高，也是“貨到機(jī)器人”系統(tǒng)的最大難點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)智能倉儲設(shè)備與機(jī)器人的對接。以自動化立體貨柜為例，機(jī)器人到位信息（0mm誤差）、托盤內(nèi)的物料庫位信息、和機(jī)器人通訊系統(tǒng)實(shí)時精準(zhǔn)交互，是對接工作的核心步驟。同時，機(jī)器人抓取的精準(zhǔn)性和夾具的合理性也是關(guān)鍵。

“貨到機(jī)器人”未來應(yīng)用趨勢

從以上幾位專家的分析來看，很明顯目前揀選機(jī)器人還存在諸多技術(shù)瓶頸，受制于此，市場盡管有全自動揀選的需求，卻很難針對全品類商品實(shí)現(xiàn)全自動揀選。但是可以肯定的是，隨著技術(shù)瓶頸突破與設(shè)備成本下降，當(dāng)人力成本上升到一定程度，并且物流倉庫用工難問題進(jìn)一步凸顯時，某些行業(yè)或?qū)⑨槍Σ糠諷KU進(jìn)行“貨到機(jī)器人”全自動揀選。

1. 助力制造業(yè)線邊物料高效揀選

倪鍇表示，貨到機(jī)器人自動化立體貨柜這種全自動揀選方式可以很好地支持智能制造項(xiàng)目中線邊物流的高效揀選，如應(yīng)用于航空航天、汽車制造、醫(yī)藥等行業(yè)。通常來說，一個自動化立體貨柜揀貨工位需要配備2～3個人，機(jī)器人不僅可以24小時作業(yè)，還能夠提高揀選準(zhǔn)確度，揀選效率比人工作業(yè)大致提高1.5倍。隨著全球范圍內(nèi)掀起智能制造風(fēng)潮，以及《中國制造2025》戰(zhàn)略的實(shí)施，智能制造項(xiàng)目大量涌現(xiàn)，將會為貨到機(jī)器人自動化立體貨柜進(jìn)一步打開市場。

因此，西斯特姆將貨到機(jī)器人自動化立體貨柜作為重點(diǎn)推廣的產(chǎn)品，預(yù)計未來該產(chǎn)品比例將達(dá)到30%～40%。在技術(shù)方面，西斯特姆已經(jīng)開發(fā)出將揀選機(jī)器人內(nèi)置到自動貨柜內(nèi)實(shí)現(xiàn)存儲+揀選一體化，并能同時揀選多種商品的MODULA OnePick貨柜。據(jù)悉，該產(chǎn)品將于近期發(fā)布，并將在2018 CeMAT Asia 展會上展出。

2. 高附加值行業(yè)的針對性應(yīng)用

劉明表示，一方面，“貨到機(jī)器人”可以應(yīng)用于SKU數(shù)量少，包裝規(guī)則的行業(yè)（如乳品行業(yè)）；另一方面，可以改變傳統(tǒng)“貨到人”揀選的思路，即將貨物運(yùn)送到揀選工作站——揀選——貨物歸位的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)锳GV與揀選機(jī)器人相結(jié)合，直接到貨架儲位去揀選商品，也就是將“貨到人”與“揀選”這兩個過程合二為一。不過他也指出，為了實(shí)現(xiàn)這種方式的自動化揀選，需要具備幾個條件：首先，商品形狀必須是規(guī)則的，便于機(jī)器人夾取或者用吸盤吸出；其次，為了便于揀選，對商品存取方式有一定要求。但如此一來，必然造成存儲空間的浪費(fèi)，降低倉庫空間利用率。因此，這種方式只適合于倉庫成本較低的應(yīng)用場景。

除了以上兩種形式外，劉明預(yù)計，隨著人力人本的上升，未來進(jìn)口醫(yī)藥、奢侈品等高附加值行業(yè)還將出現(xiàn)一系列“專機(jī)”，即針對某一類商品的全自動化揀選系統(tǒng)，將自動存儲和自動揀選集成在一起（類似于MODULA ONEPICK貨柜），實(shí)現(xiàn)部分SKU的全自動揀選。

因此，總的來看，由于“貨到機(jī)器人”揀選存在一定的技術(shù)瓶頸有待突破，市場需求并不迫切。華聚良表示，至少需要5年時間，對于不規(guī)則物品的全自動揀選技術(shù)才有可能真正成熟。但是在某些特殊領(lǐng)域，“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)將得到良好的發(fā)展。未來，倪鍇認(rèn)為，“貨到機(jī)器人”揀選要實(shí)現(xiàn)更大范圍的應(yīng)用，還需要做到智能倉儲設(shè)備和揀選機(jī)器人的實(shí)時通訊互聯(lián)，同時提高智能倉儲設(shè)備和揀選機(jī)器人的工作精準(zhǔn)度和穩(wěn)定性。軟件系統(tǒng)是所有智能化揀選解決方案的第一要素，其次選擇成熟的硬件設(shè)備是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。