無人倉相關技術發展及牧星智能的實踐

文/劉 明

未來3～5年內，傳統人工倉的行業規模將達到歷史巔峰，自動化“少人倉”將越來越多地成為行業趨勢。掌握一套可以利用好各種倉儲設備的強大系統，真正意義上實現通過設備提高倉儲效率，將是倉儲行業企業決勝未來競爭的“達摩克利斯之劍”。

近幾年，國內各種倉儲自動化設備層出不窮，如何使用自動化設備提高倉儲運營效率，減少人工使用，幾乎是當前倉儲行業最關心的問題。2017年10月，某著名電商首次公開了手機類產品無人倉的視頻時，在倉儲行業更是掀起一陣巨浪。如何使用自動化設備完全替代工人，實現真正意義上的無人倉，成了無數倉儲從業技術人員的夢想。

無人倉概念及發展現狀

蘇寧濟南-牧星機器人智能倉儲中心

所謂無人倉，是指利用各種倉儲自動化設備實現倉儲作業的整體無人化，嚴格意義上應該稱作無人操作的倉庫，而不是簡單地理解為沒有人的倉庫。

截至目前，世界上還不存在沒有人的倉庫。在無人倉中，我們僅僅是使用自動化設備替代原有的作業人員完成了倉儲作業，但是也增加了大量的設備和系統運維人員。自動化設備使用越多，物流系統設計越復雜，就需要對越多的設備和系統進行監控、保養、維護。也因為如此，如果庫內作業流程越簡單，作業越標準化，就越容易實現通過自動化設備替代人工作業；反之，庫內作業流程越復雜，并存在多樣性，倉儲操作越難以標準化，實現自動化設備替代人工就越困難。

亞馬遜-Kiva機器人智能倉儲

事實上，發達國家的很多倉庫都已經實現無人操作，這些倉庫都具備以下特征：

1．商品裝箱非常標準，甚至都是按照整箱存儲；

2．商品種類不是特別多；

3．每種商品單次發貨量比較大，甚至整托盤出庫。

當前，國內火熱的電商倉儲行業通常不具備以上特征，大部分電商倉庫的特點是商品種類繁多，尺寸形狀不規則，每個訂單往往包含多種商品，且每種商品常常只有1～2件，整個電商的倉儲作業流程復雜而又存在多樣性。所以在電商倉儲行業使用自動化設備完全替代人工操作，可以稱之為無人倉領域“皇冠上的明珠”。同時也正因為大部分倉庫都不具備實現無人倉的條件，所以現階段，實現無人倉僅僅是美好夢想，更多的切合實際的倉儲設計方案是通過使用各種自動化設備實現“少人化”，而不是單純追求“無人化”。

但是，行業從業者對無人倉的美好向往反應了一個共同的問題——傳統人工倉儲運營模式必將走向衰敗。主要原因在于：倉儲用工成本持續上升；新生代勞動力對傳統倉儲行業沒有興趣，招聘不到員工；人員管理難度太大，人工作業效率低下；倉庫吞吐量波動大，需要頻繁招聘臨時工、解雇臨時工。這些問題只會越來越嚴重，通過管理根本無法解決，因此才會有今天倉儲自動化設備市場的繁榮。即使今天的倉儲自動化設備還很難實現整個倉儲作業的無人化，但筆者堅信，隨著人工成本的持續上升，以及倉儲自動化設備在充分市場競爭后的價格下降，未來3～5年內，我國倉儲操作人員數量將達到頂峰，之后將進入逐步下降趨勢。

如果無人倉必須等待倉儲自動化行業的技術突破才能最終達成，那么使用大量自動化設備實現“少人倉”，僅僅依靠當前的行業技術能力，只需要等待人工成本上升和自動化設備降價到某個時點就便可以很快成為現實。

無人倉主要技術

無人倉是一個系統工程，其組成單元包括各種倉儲自動化設備，通過WCS與WMS系統綜合集成在一起來實現倉儲作業自動化。今天的無人倉技術，并不是采用了劃時代的新設備、新技術，而是綜合使用現有的各種設備，其最大的挑戰在于如何能夠將現有的技術綜合在一起，柔性地支持各種倉儲運營場景，或者只滿足單一、少數場景下替代全部人工操作。現有的無人倉幾乎均是只針對性地解決單一的或者少數倉儲運營場景下倉儲操作無人化，最大的困難就是柔性地支持各種倉儲運營場景，整個系統的靈魂來自于WCS和WMS軟件。

無人倉主要設備可以簡單地劃分為搬運設備、存儲設備、上架與揀選設備、分揀設備以及其他輔助設備，依據每個倉庫的運營場景，可能只使用部分設備；比如，整箱/整托盤存儲和發貨，可能就不需要上架和揀選設備；每次逐一訂單地揀選發貨，可能就不需要分揀設備。

1. 搬運設備。首當其沖是滾筒型、皮帶型、倍速鏈、RGV等輸送系統，考慮到更好地支持柔性化作業，當前越來越多地使用各種類型的AGV自動導引車，包括無人堆高車、無人叉車、類KIVA機器人，以及無人牽引小車。

2. 存儲設備。主要有堆垛機、多層穿梭車、旋轉貨架、多向穿梭車、AutoStore等。隨著AGV技術的發展，很多AGV小車具備了獨立從貨架上揀選貨筐/箱甚至是商品的能力。

3. 上架和揀選設備。主要由各種機械臂組成，從普通的多關節機器人到如蜘蛛手一般的并聯機器人等，都可以作為拆零上架和揀選的設備，目前主要有抓夾式和吸盤式兩種獲得商品的方式。如何高速柔性地實現不同商品的拆零上架和揀選，是當前無人倉技術面臨的最大挑戰之一。

4. 分揀設備。自然是各種各樣的分揀機，如滾輪、擺臂、滑塊、交叉帶以及其他能實現分揀功能的設備或者系統，如由立鏢首創的AGV小車分揀系統等。

5. 其他輔助設備，比如碼垛機器人、自動折箱機、自動封箱機、自動裝袋機、在線測量稱重設備、在線掃描設備、自動貼標與貼面單機，以及RFID讀取設備等。

當前的倉儲自動化市場，各種物流設備琳瑯滿目，那些能夠自動、快速、柔性地滿足不同尺寸、體積、重量商品的倉儲操作的設備，將在實現倉儲“少人化”，“無人化”進程中得到更多的市場認可。而倉儲設計規劃者的思想就是整個系統的靈魂，通過WMS與WCS軟件協調指揮著所有的自動化設備完成整個倉儲作業。所以，即使兩個倉庫選擇了同樣的自動化設備，設計者不同，最終實現的功能和達到的效果也將有巨大差別。

牧星智能-智能倉儲管理系統模型

牧星智能-智能機器人產品系列

牧星智能的無人倉實踐

牧星智能科技作為一家以算法為核心，以倉儲搬運機器人為載體，提供智慧倉儲整體解決方案的供應商，最近也深度參與了國內某著名電商的無人倉項目。該項目針對整箱原包裝發貨的商品，實現了全流程倉儲操作的無人化。

（1）商品整托盤自動入庫

使用無人叉車作為搬運設備，同時在無人叉車上加裝掃描設備，無人叉車在搬運的同時，通過掃描托盤條碼完成商品入庫；同時獲得具體搬運任務指令，將托盤自主運送到存儲區的堆垛機接駁口，暫存區或者揀選區的倉儲機器人接駁口；具體任務分配由WMS基于當前倉儲區和揀選區該商品庫存，以及當前堆垛機和倉儲機器人工作狀態決定。如果商品被整托盤運送至堆垛機接駁口，堆垛機將基于商品信息選擇當前最合適的存儲位置，在存儲區進行存放。如果商品被運送至倉儲機器人接駁區的揀選托盤貨架上，倉儲機器人會被自動分配，將裝載了商品的揀選托盤貨架，基于該商品信息與歷史訂單銷售記錄，存儲到最合適的揀選區貨位。如果商品被運往暫存區，系統會在堆垛機或者倉儲機器人工作狀態發生變化后，再次分配新的搬運任務給無人叉車。整個搬運環節由多臺無人叉車共同完成。

（2）自動揀選及補貨

揀選區使用倉儲機器人作為搬運設備。系統根據當前訂單池情況，以及整個揀選區的商品庫存信息，整體優化搬運任務，實現用最少次數、最短距離的整體搬運方案，完成當前等待處理的所有訂單。同時，當揀選區的某種商品庫存低于安全庫存時，系統自動觸發商品補貨任務，堆垛機將被補貨商品運出，交接給無人叉車，實現存儲區向揀選區的無人自動補貨。

（3）自動分揀出庫

當倉儲機器人將商品運往揀選工作站后，揀選機器人使用吸盤式夾具完成商品的揀選過程，同時掃描商品完成出庫，放置到輸送線上。商品在輸送線上，由自動貼面單設備完成面單粘貼，送往交叉帶分揀機完成分揀作業，最后由碼垛機器人自動碼垛后，等待發運。

整個系統24小時待機，在客戶下單后自主進行作業，從而實現了該類商品全流程的無人化倉儲操作。

該項目是業內為數不多的無人倉案例。作為參與方之一，牧星智能科技具備獨特的優勢，公司成立兩年多來，專注于AGV倉儲搬運系統的開發，不但有基于二維碼和激光Slam導航的各款倉儲智能搬運機器人，還推出了基于二維碼和激光Slam導航的無人叉車，更是業內唯一專門針對AGV倉儲搬運的WMS和WCS軟件開發商。我們將多年的行業經驗以及強大的系統優化算法植入到軟件中，追求實現整個倉儲系統的效率最優化，而不是僅僅實現簡單的AGV倉儲搬運。給AGV加上聰明的大腦，讓成百上千臺AGV和倉庫組成一個智慧的系統，真正實現整體倉儲操作的柔性和高效，是牧星智能所有軟件和硬件的設計原則。

無人倉發展展望

真正意義上的全場景柔性無人倉，目前與我們還有一些距離。但是，實實在在的“少人倉”，正通過使用自動化設備替代絕大部分倉儲操作而逐漸成為現實。隨著技術的快速升級發展，我們期待物流裝備行業能夠帶來更多的驚喜，甚至是顛覆性的技術發明，比如網上盛傳的太空堡壘無人倉庫、海洋或湖泊水下倉庫、城市地下無人配送等等終會逐步實現。

正如前文所說，筆者堅信3～5年內，傳統人工倉的行業規模將達到歷史巔峰，自動化“少人倉”將成為必然發展趨勢。掌握一套可以利用好各種倉儲設備的強大系統，真正意義上實現通過設備提高倉儲效率，將是倉儲行業企業決勝未來市場競爭的關鍵。