http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 02:46:17 來源:物流技術與應用 江宏 任芳
文|同濟大學教授
中德智能技術博士研究院中方院長 房殿軍
cangchuwuliujishushiqiyejianlixianjinhelidecangchuwuliuxitongdeguanjian,ershichangxuqiuhekejijinbugongtongtuidonglequanqiucangchuwuliujishudekuaisufazhan。benwenzuozhejiyu30多年的行業觀察與實踐經驗,概括總結了倉儲物流技術六大發展趨勢——從自動化到高柔性自動化、高密度化、揀選作業的無紙化與自動化、數字化與網絡化、透明化和可預測性、智能化,並對其特點進行了深入分析。
隨著工業4.0發展,產品定製與個性化服務已逐漸成為市場發展的重要趨勢,這對現代物流係統提出了更高要求。倉儲物流係統(Warehousing Logistics Systems)作為物流與供應鏈的核心環節,其作業效率、服fu務wu質zhi量liang和he運yun營ying成cheng本ben一yi直zhi是shi企qi業ye重zhong點dian關guan注zhu的de指zhi標biao。高gao效xiao合he理li的de倉cang儲chu物wu流liu係xi統tong可ke以yi幫bang助zhu企qi業ye加jia快kuai物wu資zi流liu動dong的de速su度du,降jiang低di成cheng本ben,保bao障zhang生sheng產chan順shun利li進jin行xing,並bing可ke以yi實shi現xian對dui資zi源yuan的de有you效xiao控kong製zhi和he管guan理li。現xian代dai“倉儲”已經不是傳統意義上的“倉庫”、“倉庫管理”,ershizaijingjiquanqiuhuayugongyinglianyitihuabeijingxiadecangchu,shiyimanzugongyinglianshangxiayouxuqiuweimude,zaitedingdeyouxinghuowuxingchangsuo,yunyongxiandaijishuduiwupinjinchu、庫存、分揀、包裝、配送及其信息進行有效計劃、執行和控製的物流活動。顯然,倉儲物流技術(Warehousing Logistics Technologies)是企業建立先進合理倉儲物流係統的關鍵。
倉cang儲chu物wu流liu技ji術shu正zheng在zai經jing曆li從cong機ji械xie化hua到dao自zi動dong化hua,乃nai至zhi智zhi能neng化hua的de發fa展zhan階jie段duan,本ben文wen就jiu其qi發fa展zhan趨qu勢shi的de六liu大da特te點dian進jin行xing係xi統tong分fen析xi與yu總zong結jie,同tong時shi也ye為wei物wu流liu裝zhuang備bei企qi業ye及ji用yong戶hu的de相xiang關guan物wu流liu活huo動dong提ti供gong借jie鑒jian。
一、從自動化到高柔性自動化
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隨著工業社會不斷進步,倉儲物流技術也逐漸由人工堆放平麵庫,到自動化剛性立體庫,再到高柔性自動立體庫發展。在1917年(nian)首(shou)台(tai)叉(cha)車(che)發(fa)明(ming)之(zhi)前(qian),倉(cang)儲(chu)物(wu)流(liu)運(yun)作(zuo)一(yi)直(zhi)處(chu)於(yu)手(shou)工(gong)作(zuo)業(ye)狀(zhuang)態(tai)。叉(cha)車(che)技(ji)術(shu)讓(rang)倉(cang)儲(chu)係(xi)統(tong)進(jin)入(ru)了(le)機(ji)械(xie)化(hua)立(li)體(ti)庫(ku)時(shi)代(dai),庫(ku)房(fang)的(de)空(kong)間(jian)利(li)用(yong)率(lv)得(de)到(dao)了(le)極(ji)大(da)提(ti)升(sheng),同(tong)時(shi)保(bao)留(liu)了(le)高(gao)柔(rou)性(xing)的(de)特(te)點(dian)。1962年世界首座基於堆垛機技術的自動化立體庫出現,此後該技術進入了長達半個多世紀的高速發展階段。無人、gaoxiaohekongjianliyonglvgaodengyoudian,shizidonghualitikuzhubuchengweizhizaoyeheshangyetuichongdezuijiacangchujiejuefangan。ranerchuantongzidonghualitikujuyougangxinggaodeduanban,hennanmanzulinghuoduobiandewuliufuwudexuqiu,disanfangwuliufuwugongsiyibanbucaiyongzhexiangzidonghuacangchujishu。jinguanzaozai1980年德國就開始研發高柔性的自動化“衛星車”(子母車)技術,但受控製技術和算法的限製,效率和柔性的博弈持續多年,使其一直沒有達到與傳統自動化立體庫抗衡的水平。
2003年世界首台穿梭車技術(Multishuttle)demianshi,rangcangchuwuliujishuzhenzhengjinrugaorouxingzidonghuashidai。chuansuochedapoleyigexiangdaoneizhinengyouyitaiduiduojizuoyedexianzhi,shixianleduotaichuansuochefencengzuoyederouxingjiejuefangan。suizhechuansuochejishudefazhan,sixiangchuansuoche(4-direction shuttle)技術成為主流。“四向”指的是穿梭車可以自主完成“前後左右”的運行。四向穿梭車配備兩套輪係,分別完成X方向和Y方向的運動,既可以實現在巷道內的出入庫作業,又可以實現在同一層的不同巷道切換。在垂直方向(Z方向),sixiangchuansuocheketongguoyuhuancengtishengjidelinghuopipei,shixianlitisanweikongjianneirenyihuoweidecunchuhejianxuan。sixiangchuansuochexitongjuyoujiaohaodegaorouxingzidonghuadetedian,shouxiankeyigenjuchurukudongtaixuyaolinghuobiangengzuoyexiangdaohehuojiacengmian,tongshikeyianzhaozuoyeliangrouxingzengjianchuansuochedeshulianglaitiaojiexitongnengli;qici,dangqizhongmouliangchuansuochechuxianguzhangshi,keyouqitacheliangtidaiwanchengzuoye,kefuleduiduojiyinguzhangdaozhizhenggexiangdaowufazuoyedezhimingduanban。sixiangchuansuochexitongjicunchuyujianxuanyuyiti,jishihediliuliang、高密度的存儲型業務,也可用於高流量、高密度的動態揀選型作業,係統作業能力可以通過增減穿梭車和提升機以及其他輔助設備的數量來線性調節。
2010年德國弗勞恩霍夫物流研究院提出了“魔浮”穿梭車(Multishuttle Move)的概念,完成了世界上首輛既能在地麵上又能在貨架上自主行駛的多功能智能搬運機器人的研發。“魔浮”穿梭車徹底打通了倉儲物流係統與生產係統之間的“隔牆”,實現了倉儲與生產的無縫對接。傳統穿梭車(包括四向穿梭車)的作業局限在倉庫的貨架上,不能在地麵上行駛,要完成生產線的物料配送,必須經過中轉環節。而“魔浮”穿梭車可以自主走出貨架,像AGV小車一樣直接把原材料送到產線,或者將成品直接從產線運送到成品庫的貨架上。這是倉儲物流技術走向高柔性自動化的重要一步。
“魔浮”穿梭車雖然實現了貨架和地麵上的行駛,但它隻能自主完成X方向和Y方向的水平運動,在垂直方向運動仍需借用提升機來實現。為了進一步提升自動化倉儲物流技術的柔性,弗勞恩霍夫物流研究院利用3D打印技術快速實現了攀爬搬運機器人RackRacer的樣機研發。該機器人可以實現XYZ方向的自主運動,在貨架上可以上下自主“攀爬”,不bu再zai依yi靠kao提ti升sheng機ji的de幫bang助zhu。這zhe項xiang技ji術shu將jiang自zi動dong化hua倉cang儲chu物wu流liu技ji術shu的de柔rou性xing推tui向xiang了le製zhi高gao點dian。麵mian對dui低di成cheng本ben個ge性xing化hua定ding製zhi給gei物wu流liu係xi統tong帶dai來lai的de巨ju大da挑tiao戰zhan,高gao柔rou性xing自zi動dong化hua倉cang儲chu物wu流liu技ji術shu給gei出chu了le滿man意yi的de解jie決jue方fang案an。
二、高密度化
隨著城市化進程不斷深入,土地的稀缺性問題日益嚴重,作為工業、商業和社會不可或缺的倉儲物流用地也日趨緊缺,高密度倉儲物流技術成為發展趨勢。一方麵傳統的貨架越建越高,有的甚至超過40mi,yichongfenliyongcangkuyouxiandezhandimianji。zheyangdecangchuxitongyibanliyongchaogaoduiduojilaiwanchengchurukuzuoye。lingyifangmianshijianshaoxiangdaodeshuliang,shixianhuowuzaishuipinghechuizhifangxiangdegaomiducunfang。zhezhongsanweimijixinghuojiaxitongxuyaocaiyongteshudechurukufangshi,qizuidadewentishiwufashixianduimeijianhuowudezhijiechukuzuoye。
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目前常見的三維密集型貨架係統和出入庫方式有如下幾種:
1.貫通式貨架和駛入式貨架:chachekeyishiruguantongshihuojiahuoshirushihuojiacunquhuowu,zheyangjiujianshaolechachesuoxuyaodetongdao,nenggouzaiyouxiandecangkukongjianneifangxiagengduodehuojia,dadatishenglecangkudekongjianliyonglvhecunchunengli。guantongshihuojialiangbiandouyoutongdao,keyishixianxianjinxianchu(FIFO)的存儲策略;而駛入式貨架隻配備單邊通道,所以隻能實現後進先出(LIFO)的存儲策略。
2.後推式貨架:zhezhonghuojiayuzaihuoxiaochepeitaoshiyong,tuopanhuowutongguozaihuoxiaocheyicizhugehoutuijinruhuojia,dangdiyigehuoweishangdehuopinquzouhou,houyigehuoweishangdehuopinhuibeizidonghuidaodiyigehuowei。zaizheleihuojiaxitongzhong,chachebubishirucunchuxiangdao,zuoyexiaolvjiaogao,zhinengshixianLIFO的存儲策略。
3.重力式貨架:利li用yong重zhong力li實shi現xian貨huo物wu的de存cun取qu。重zhong力li式shi貨huo架jia是shi通tong過guo在zai存cun儲chu巷xiang道dao內nei布bu置zhi無wu動dong力li滾gun筒tong,安an裝zhuang出chu一yi個ge向xiang下xia傾qing斜xie的de小xiao角jiao度du,貨huo物wu靠kao自zi重zhong自zi動dong從cong入ru庫ku端duan滑hua移yi到dao位wei置zhi較jiao低di的de出chu貨huo端duan。第di一yi個ge貨huo位wei上shang的de貨huo物wu取qu走zou後hou,後hou一yi個ge貨huo位wei上shang的de貨huo物wu自zi動dong到dao位wei,實shi現xianFIFO的存儲策略。
托tuo盤pan穿chuan梭suo板ban存cun儲chu係xi統tong是shi一yi種zhong半ban自zi動dong化hua倉cang儲chu技ji術shu,與yu貫guan通tong式shi貨huo架jia和he駛shi入ru式shi貨huo架jia不bu同tong,叉cha車che不bu必bi進jin入ru貨huo架jia巷xiang道dao作zuo業ye,而er是shi與yu托tuo盤pan穿chuan梭suo板ban協xie同tong,在zai通tong道dao上shang作zuo業ye。這zhe樣yang就jiu大da大da降jiang低di了le叉cha車che撞zhuang擊ji貨huo架jia的de事shi故gu率lv,巷xiang道dao的de長chang度du也ye可ke以yi相xiang應ying增zeng加jia,進jin一yi步bu提ti高gao倉cang儲chu密mi度du。
chuizhiheshuipingxuanzhuanzidonghuoguiyeshigaomiducangchuwuliujishudefenzhi,qizhongchuizhizidonghuoguiyingyongbijiaoguangfan。chuizhizidonghuoguifenweichuizhixuanzhuanhuozhechuizhishengjiangliangzhongzhuyaofangshi,shihexiaoxinglingbujiandegaomiducunchuyijifuherentigongchengxuederukuhejianxuanzuoye。dingzhidechuizhizidonghuoguikeyichongfenliyongcangkucongdimiandaowudingzhijiandegaodu,congerzaizuixiaodezhandimianjishangtigongzuidadecangchunengli。yugudinghuojiachuantongdecangchujishuxiangbijiao,zidonghuoguikeyijieyuegaoda75%的占地麵積。
AutoStore是一種新型高密度倉儲技術。通常情況下,標準尺寸的料箱(600mm×400mm×310 mm/220mm)存放在立式貨格內,從倉庫地麵垂直向上堆疊;一組機器人在立式存儲貨格頂部的鋁製軌道上水平行走,存取料箱;每台機器人有8個輪子,其中4個沿X軸方向行走,另4個沿Y軸方向行走;每台機器人配有4條鋼索提升裝置,能將每一垛中最上方的料箱垂直提升至貨格頂部;立式存儲貨格每垛可存儲最多16個料箱(高度達4.9米),每個料箱中可存儲單一品項或多個品項的貨物;料箱能夠根據係統內的存儲需求,簡易地向X軸和Y軸方向擴展;數千隻料箱彼此相鄰,每16個一垛存放在密集貨格中,省去了巷道,存儲密度高。AutoStore可以實現自動化存取和“貨到人”拆零揀選解決方案,場地使用比較靈活。因為垂直碼垛方式隻能實現LIFO存儲策略,必須依靠合適的存取策略和優化算法來減少機器人的倒貨作業,提高出入庫效率。
三、揀選作業的無紙化和自動化
揀選是倉儲物流中勞動密集的作業環節,在一些電商物流中心裏,揀選作業甚至占倉庫運營成本的50%。為了提高揀選效率、降低倉儲物流總成本,近年來揀選方式和技術不斷創新,揀選作業更加動態化,部分領域還實現了揀選的自動化。
傳統的“人到貨”(PTG)揀選仍然是常見的揀選方式,尤其是在產品種類眾多的電商物流中心裏,“人到貨”揀選是客戶訂單履行的重要組成部分。為了提高揀選效率、降低差錯率,無紙化揀選已經成為大趨勢,常見方式如下:
1.PDA手持掃描器
2.燈光揀選係統 Pick-to-Light(電子標簽揀選係統)
3.語音揀選係統Pick-by-Voice (聲控揀選係統)
4.增強視覺揀選係統Pick-by-Vision(增強現實揀選係統)
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燈光揀選係統是一種主要依靠電子數字顯示牌和各種指示燈來顯示揀選信息的揀選方式,應用最為廣泛。其常規模式為:在(zai)訂(ding)單(dan)驅(qu)動(dong)下(xia),係(xi)統(tong)在(zai)需(xu)揀(jian)選(xuan)商(shang)品(pin)的(de)貨(huo)位(wei)上(shang)的(de)電(dian)子(zi)標(biao)簽(qian)亮(liang)起(qi),指(zhi)示(shi)操(cao)作(zuo)員(yuan)到(dao)準(zhun)確(que)的(de)貨(huo)位(wei)揀(jian)取(qu)準(zhun)確(que)的(de)數(shu)量(liang)。操(cao)作(zuo)員(yuan)通(tong)過(guo)確(que)認(ren)將(jiang)揀(jian)選(xuan)信(xin)息(xi)實(shi)時(shi)傳(chuan)送(song)回(hui)係(xi)統(tong),使(shi)揀(jian)選(xuan)作(zuo)業(ye)方(fang)便(bian)、高gao效xiao和he無wu誤wu。燈deng光guang揀jian選xuan係xi統tong除chu了le用yong在zai固gu定ding貨huo架jia上shang,還hai可ke以yi配pei備bei在zai揀jian選xuan小xiao車che上shang。燈deng光guang揀jian選xuan車che一yi般ban還hai會hui配pei備bei車che載zai平ping板ban電dian腦nao和he掃sao描miao槍qiang,能neng夠gou引yin導dao操cao作zuo人ren員yuan同tong時shi揀jian選xuan多duo個ge訂ding單dan,正zheng確que選xuan擇ze貨huo架jia上shang的de貨huo物wu,並bing放fang在zai揀jian選xuan車che上shang指zhi定ding的de容rong器qi裏li。燈deng光guang揀jian選xuan車che還hai可ke加jia裝zhuang揚yang聲sheng器qi係xi統tong,用yong語yu音yin引yin導dao人ren員yuan揀jian貨huo。
PDA手(shou)持(chi)掃(sao)描(miao)器(qi)應(ying)用(yong)廣(guang)泛(fan),是(shi)實(shi)現(xian)出(chu)入(ru)庫(ku)和(he)揀(jian)選(xuan)作(zuo)業(ye)無(wu)紙(zhi)化(hua)和(he)信(xin)息(xi)實(shi)時(shi)化(hua)的(de)重(zhong)要(yao)技(ji)術(shu)。然(ran)而(er)在(zai)大(da)件(jian)物(wu)品(pin)揀(jian)選(xuan)時(shi),操(cao)作(zuo)員(yuan)需(xu)要(yao)雙(shuang)手(shou)揀(jian)取(qu)貨(huo)物(wu),手(shou)持(chi)掃(sao)描(miao)器(qi)會(hui)影(ying)響(xiang)作(zuo)業(ye)。語(yu)音(yin)揀(jian)選(xuan)係(xi)統(tong)便(bian)可(ke)以(yi)很(hen)好(hao)地(di)解(jie)決(jue)雙(shuang)手(shou)作(zuo)業(ye)的(de)問(wen)題(ti),通(tong)過(guo)語(yu)音(yin)識(shi)別(bie)和(he)合(he)成(cheng)技(ji)術(shu),使(shi)倉(cang)庫(ku)作(zuo)業(ye)人(ren)員(yuan)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)與(yu)倉(cang)庫(ku)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)(WMS)進行對話溝通。作業員無需觀看PDA手shou持chi掃sao描miao器qi的de屏ping幕mu,直zhi接jie按an照zhao語yu音yin指zhi令ling到dao指zhi定ding區qu域yu庫ku位wei揀jian選xuan貨huo物wu,並bing通tong過guo語yu音yin進jin行xing動dong作zuo確que認ren。倉cang庫ku管guan理li係xi統tong直zhi接jie識shi別bie作zuo業ye人ren員yuan語yu音yin,進jin行xing相xiang應ying的de數shu據ju處chu理li。語yu音yin揀jian選xuan係xi統tong可ke將jiang多duo個ge訂ding單dan放fang在zai一yi起qi批pi處chu理li,提ti高gao揀jian選xuan效xiao率lv。在zai商shang品pin周zhou轉zhuan慢man的de倉cang庫ku區qu域yu(C類商品揀選區),也可將多個訂單批處理到一個語音揀選小車,以提高綜合作業效率,降低倉庫運營成本。
增zeng強qiang視shi覺jiao揀jian選xuan係xi統tong配pei備bei有you智zhi能neng數shu據ju眼yan鏡jing和he相xiang關guan控kong製zhi軟ruan件jian,該gai係xi統tong與yu倉cang庫ku管guan理li係xi統tong實shi時shi無wu縫feng交jiao互hu。根gen據ju揀jian選xuan策ce略lve製zhi定ding的de揀jian選xuan列lie表biao和he優you化hua後hou的de行xing走zou路lu徑jing將jiang被bei實shi時shi發fa送song到dao作zuo業ye人ren員yuan佩pei戴dai的de智zhi能neng數shu據ju眼yan鏡jing上shang,引yin導dao作zuo業ye人ren員yuan揀jian選xuan。訂ding單dan完wan成cheng後hou,增zeng強qiang視shi覺jiao揀jian選xuan係xi統tong會hui進jin行xing確que認ren,同tong時shi索suo取qu下xia一yi個ge新xin的de揀jian選xuan列lie表biao。
隨著倉儲物流技術的發展,“貨到人”(GTP)揀選係統的應用越來越廣泛。“貨到人”揀選係統最早與傳統自動立體庫(ASRS / Miniload)對接,主要用於供應產線的原材料的揀選作業。堆垛機將需要揀選的托盤/周zhou轉zhuan箱xiang從cong立li體ti庫ku中zhong自zi動dong取qu出chu,交jiao到dao連lian續xu輸shu送song機ji或huo其qi他ta搬ban運yun設she備bei上shang,貨huo物wu被bei送song到dao揀jian選xuan站zhan,由you操cao作zuo工gong人ren完wan成cheng揀jian選xuan後hou再zai次ci存cun入ru自zi動dong立li體ti庫ku。這zhe種zhong“貨動,人不動”的揀選方式,大幅度減少了揀選人員的行走距離,可以實現高於“人到貨”模式數倍的揀選效率,並且按照人體工程學設計的揀選站可以大幅度降低勞動強度和揀選差錯率。
隨著四向穿梭車自動立體庫的推廣,“貨到人”揀選係統的效率和靈活性得到大幅度提升,初步往智能化方向發展。高端的四向穿梭車運行速度超過4m/s,可以為揀選站快速補給和運回係統所需的周轉箱。基於四向穿梭車的“貨到人”揀選係統不僅適用於製造企業,在電商和商超物流中心的應用也日益普及。
基於kiva機器人的“貨(架)到人”的揀選係統成為近年來電商物流熱點技術之一。kiva機器人通過掃描地麵的條碼定位,通過無線通信係統接受指令,將貨物所在的貨架從倉庫搬運至揀選站,揀選人員每小時可挑揀、掃描300件商品,效率是傳統“人到貨”揀選作業的3倍以上,準確率可以達到99.99%。基於kiva機器人的“貨(架)到人”的揀選係統給揀選和包裝流程帶來了進一步優化的空間。在一些電商物流中心裏,kiva機器人把貨架直接搬到複核包裝工作台,由複核打包作業人員完成揀選、ercifenjianyijidabaofuhesanxianggongzuo。zheyangdeliuchengyouhua,bujinjianshaolewuliuzhongxinderenyuantouru,tongshiyejianshaolewuliuzhongxindeneibuwuliuzuoyeliang,tigaoledianshangwuliuzhongxinzuoyedezonghexiaolv,jiangdilezongdeyunyingchengben。
在大型物流中心裏,多台kiva機器人與多個揀選台的匹配是影響提高揀選效率的關鍵因素。目前常用的規劃方法有動態規劃法、博弈算法、合同網法等,未來基於人工智能的規劃方法也會有很好的應用前景。
自動化揀選技術也已經在煙草和醫藥物流領域有了廣泛成功的應用。由於包裝比較規範,卷煙和部分醫藥產品適合在A型架揀選係統、通tong道dao式shi揀jian選xuan係xi統tong等deng進jin行xing自zi動dong揀jian選xuan。中zhong國guo煙yan草cao行xing業ye物wu流liu技ji術shu近jin年nian來lai發fa展zhan迅xun速su,其qi中zhong條tiao煙yan揀jian選xuan設she備bei已yi經jing達da到dao全quan球qiu領ling先xian地di位wei。根gen據ju補bu煙yan填tian倉cang方fang式shi和he煙yan倉cang部bu件jian結jie構gou形xing式shi的de不bu同tong,自zi動dong化hua條tiao煙yan揀jian選xuan設she備bei主zhu要yao分fen為wei立li式shi條tiao煙yan分fen揀jian機ji、臥式條煙分揀機、通道式條煙分揀機和組合式條煙分揀機。立式條煙分揀機的煙倉直立設置,從煙倉側麵人工補煙填倉;臥式條煙分揀機的煙倉傾斜設置,從煙倉端麵補煙填倉,一次可實現多條補貨;通道式條煙分揀機的煙倉水平設置,從煙倉端麵補煙填倉,一次可實現整件的自動補貨;組合式條煙分揀機是由上述三種條煙分揀機按一定方式組合構成的條煙分揀線,以實現對不同品規的條煙的自動化揀選。
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而“貨到機器人”揀選係統則可以說是相對“貨(架)到人”的de另ling一yi項xiang先xian進jin技ji術shu。隨sui著zhe工gong業ye機ji器qi人ren視shi覺jiao技ji術shu和he抓zhua取qu技ji術shu的de發fa展zhan,倉cang儲chu物wu流liu作zuo業ye中zhong最zui為wei複fu雜za的de拆chai零ling揀jian選xuan環huan節jie逐zhu步bu成cheng為wei工gong業ye機ji器qi人ren技ji術shu應ying用yong的de下xia一yi個ge重zhong要yao陣zhen地di。“貨到機器人”揀選係統通常由輸送線或AGV連接自動立體庫和揀選機器人係統,在自動輸送環節,“貨到機器人”和“貨到人”係統的實現方式相同,即完成貨物從立體庫到揀選站的自動化搬運。在揀選環節,“貨到機器人”揀選係統采用機器人自動揀選,即通過機器人來識別、抓取貨物並放在指定的容器內。與“貨到人”揀選係統下的人工揀選方式相比,“貨到機器人”揀(jian)選(xuan)係(xi)統(tong)下(xia)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)不(bu)僅(jin)能(neng)夠(gou)長(chang)時(shi)間(jian)重(zhong)複(fu)揀(jian)選(xuan)動(dong)作(zuo),節(jie)省(sheng)人(ren)力(li),還(hai)可(ke)以(yi)大(da)幅(fu)度(du)提(ti)高(gao)揀(jian)選(xuan)效(xiao)率(lv),保(bao)證(zheng)準(zhun)確(que)率(lv)。因(yin)此(ci),在(zai)人(ren)力(li)成(cheng)本(ben)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)的(de)趨(qu)勢(shi)下(xia),“貨到機器人”揀選無疑將成為倉儲物流係統的下一個熱點。目前“貨到機器人”jianxuanjishuhaicunzaiyixiejishupingjing,yingyonganlibijiaoshao。duoshuwuliuzhongxinlihuowudepinguishuliangpangda,shangpinbaozhuanggeshigeyang,daxiaohezhongliangchayihenda,duijiqirendejiajujishuyaoqiuhengao。zaixianyoujishushuipingshang,“貨到機器人”揀jian選xuan係xi統tong還hai無wu法fa滿man足zu對dui這zhe些xie不bu規gui則ze商shang品pin的de揀jian選xuan需xu求qiu。不bu過guo隨sui著zhe行xing業ye研yan發fa力li量liang的de不bu斷duan投tou入ru,不bu規gui則ze物wu品pin的de全quan自zi動dong揀jian選xuan技ji術shu瓶ping頸jing在zai不bu久jiu的de將jiang來lai一yi定ding能neng突tu破po。
移動揀選機器人是自動化揀選的最高層次,是世界倉儲物流技術領域的重要技術發展方向。移動揀選機器人配備自主導航係統,采用3D視shi覺jiao和he機ji器qi深shen度du學xue習xi技ji術shu,完wan成cheng移yi動dong揀jian選xuan機ji器qi人ren的de精jing準zhun定ding位wei以yi及ji貨huo物wu的de智zhi能neng識shi別bie與yu抓zhua取qu,並bing自zi主zhu將jiang揀jian選xuan好hao的de貨huo物wu運yun送song到dao指zhi定ding地di點dian。移yi動dong揀jian選xuan機ji器qi人ren能neng夠gou替ti代dai繁fan重zhong的de人ren工gong勞lao動dong,實shi現xian物wu流liu中zhong心xin“機器人到貨”的揀選作業方式,目前其應用範圍還非常有限,主要用於規範包裝貨物的揀選。
四、數字化和網絡化
進入工業4.0時(shi)代(dai),企(qi)業(ye)要(yao)實(shi)現(xian)數(shu)字(zi)化(hua)轉(zhuan)型(xing),應(ying)該(gai)從(cong)物(wu)流(liu)數(shu)字(zi)化(hua)入(ru)手(shou)。物(wu)流(liu)貫(guan)穿(chuan)企(qi)業(ye)業(ye)務(wu)全(quan)流(liu)程(cheng),而(er)作(zuo)為(wei)物(wu)流(liu)核(he)心(xin)環(huan)節(jie)的(de)倉(cang)儲(chu)物(wu)流(liu)係(xi)統(tong),其(qi)數(shu)字(zi)化(hua)是(shi)企(qi)業(ye)數(shu)字(zi)化(hua)建(jian)設(she)的(de)重(zhong)中(zhong)之(zhi)重(zhong)。智(zhi)能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)、賽博物理係統(CPS)、窄帶物聯網(NB-IoT)和5G技術正不斷應用到倉儲物流數字化建設中。以下就該方向的四項主要技術逐一介紹。
1.智能物流按鈕(iButton)
智能物流按鈕是一種倉儲物流係統數字化和網絡化的創新技術,可以用在貨架、揀選小車及其他物流設備上。例如,按下揀選線上補貨的智能物流按鈕,可以拉通整個物流和供應鏈流程:自動立體庫啟動出庫作業,AGV小(xiao)車(che)將(jiang)貨(huo)物(wu)自(zi)動(dong)配(pei)送(song)到(dao)揀(jian)選(xuan)線(xian),同(tong)時(shi)倉(cang)庫(ku)管(guan)理(li)係(xi)統(tong)可(ke)以(yi)把(ba)需(xu)求(qiu)變(bian)動(dong)信(xin)息(xi)自(zi)動(dong)發(fa)送(song)到(dao)供(gong)應(ying)商(shang)的(de)物(wu)流(liu)係(xi)統(tong),從(cong)而(er)拉(la)動(dong)供(gong)應(ying)鏈(lian)上(shang)遊(you)企(qi)業(ye)的(de)物(wu)流(liu)和(he)生(sheng)產(chan)。
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2.智能物流標簽(iLabel)
與傳統的RFID標biao簽qian相xiang比bi,智zhi能neng物wu流liu標biao簽qian具ju有you更geng強qiang的de功gong能neng,它ta具ju有you一yi定ding的de自zi主zhu決jue策ce能neng力li,實shi現xian報bao警jing和he控kong製zhi物wu流liu流liu程cheng功gong能neng。智zhi能neng物wu流liu標biao簽qian可ke以yi廣guang泛fan用yong在zai周zhou轉zhuan箱xiang、托盤、集裝箱等物流容器上。
3.智能周轉箱技術(inBin)
通過在周轉箱上加裝感知與智能控製單元,實現了物流單元的智能化。inBin智zhi能neng箱xiang既ji能neng自zi主zhu管guan理li箱xiang內nei的de貨huo物wu,又you能neng向xiang上shang級ji係xi統tong及ji時shi報bao告gao智zhi能neng箱xiang的de狀zhuang態tai,實shi現xian自zi動dong要yao貨huo和he補bu貨huo的de功gong能neng。基ji於yu智zhi能neng箱xiang的de輸shu送song係xi統tong可ke采cai用yong分fen散san控kong製zhi技ji術shu,使shi智zhi能neng箱xiang不bu再zai是shi被bei動dong單dan元yuan,可ke以yi反fan向xiang給gei輸shu送song係xi統tong下xia達da命ming令ling。在zai智zhi能neng箱xiang的de指zhi揮hui下xia,輸shu送song係xi統tong可ke以yi自zi動dong地di將jiang箱xiang子zi送song達da目mu的de地di。
4.物聯網技術(IoT)
物聯網技術能夠滿足智能物流網絡化的需求,同時也是實現物流全流程數字化的關鍵。相對於基於WiFi和藍牙技術的物聯網數據準確率較低、耗電量較大,窄帶物聯網技術是一種專為物聯網設計的窄帶射頻技術,支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接,也被叫作廣域網(LPWA),以室內覆蓋、低成本、低di功gong耗hao為wei特te點dian。窄zhai帶dai物wu聯lian網wang支zhi持chi海hai量liang連lian接jie,為wei倉cang儲chu物wu流liu係xi統tong的de數shu字zi化hua和he網wang絡luo化hua創chuang新xin應ying用yong帶dai來lai勃bo勃bo生sheng機ji。窄zhai帶dai物wu聯lian網wang技ji術shu支zhi持chi智zhi能neng物wu流liu單dan元yuan和he智zhi能neng物wu流liu裝zhuang備bei之zhi間jian低di層ceng麵mian的de相xiang互hu交jiao流liu和he決jue策ce,真zhen正zheng實shi現xian了le倉cang庫ku內nei部bu密mi集ji網wang狀zhuang連lian接jie,提ti高gao倉cang儲chu物wu流liu信xin息xi交jiao換huan效xiao率lv和he準zhun確que率lv。中zhong國guo在zai5G技術上處於全球領先位置,5G無線空口技術(RIT)方案基於3GPP新空口(NR)和窄帶物聯網技術。其中,NR重點滿足增強型移動寬帶(eMBB)、低時延高可靠(URLLC)兩個場景的技術需求,NB-IoT滿足大規模機器連接(mMTC)changjingdejishuxuqiu。zhongguodalifazhandexinjijianxiangmujiangjinyibutuijinzhaidaiwulianwangjianshe,weizhongguoqiyezaiwuliushuzihuahewangluohuajianshefangmiandaxialianghaodejichu。
五、透明化和可預測性
通tong過guo數shu字zi化hua和he網wang絡luo化hua建jian設she,可ke以yi實shi現xian倉cang儲chu物wu流liu的de可ke視shi化hua管guan理li,下xia一yi步bu是shi全quan流liu程cheng的de透tou明ming化hua和he對dui未wei來lai業ye務wu的de精jing準zhun預yu測ce。所suo謂wei透tou明ming化hua,在zai於yu理li解jie為wei什shen麼me係xi統tong中zhong正zheng在zai發fa生sheng某mou些xie事shi情qing,進jin而er建jian立li係xi統tong的de行xing為wei邏luo輯ji和he規gui範fan,為wei係xi統tong的de優you化hua奠dian定ding基ji礎chu。要yao實shi現xian透tou明ming化hua,必bi須xu首shou先xian捕bu獲huo和he分fen析xi係xi統tong實shi時shi數shu據ju,也ye就jiu是shi建jian立li係xi統tong的de數shu字zi影ying像xiang(Digital Shadow)。通過透明化可以實現流程的優化,提高物流的速度、效率和質量,降低物流成本。
基於倉儲物流流程數據的完整性和實時性,可以進行“流程挖掘”,從數字化中挖掘優化的潛能。所謂“流程挖掘”是對實際流程進行展現、監控和優化。即從企業信息係統(如倉庫管理係統)中的實時信息和事件日誌裏提取知識,尋找規律。通過這種方式,可以挖掘深藏在流程和係統中的“內部信息”:誰、什麼、何時、何處、為什麼、如何……這些“內部信息”有助於審核、分析和改進現有的業務流程。市場上有多種“流程挖掘”軟件工具,如 Celonis,Hammacher Datentechnik以及Katana公司的專業軟件。
數字孿生技術(Digital Twin)是一項創新性係統技術,是充分利用物理模型、傳感器信息、運行曆史等數據,集成多學科和多物理量的3D仿(fang)真(zhen)過(guo)程(cheng)。倉(cang)儲(chu)物(wu)流(liu)係(xi)統(tong)的(de)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)就(jiu)是(shi)相(xiang)應(ying)的(de)物(wu)流(liu)設(she)備(bei)和(he)係(xi)統(tong)在(zai)虛(xu)擬(ni)空(kong)間(jian)中(zhong)的(de)數(shu)字(zi)化(hua)表(biao)達(da),以(yi)便(bian)在(zai)這(zhe)個(ge)數(shu)字(zi)化(hua)物(wu)流(liu)係(xi)統(tong)上(shang)研(yan)究(jiu)實(shi)際(ji)物(wu)理(li)係(xi)統(tong)可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)的(de)情(qing)況(kuang),並(bing)借(jie)助(zhu)增(zeng)強(qiang)現(xian)實(shi)和(he)虛(xu)擬(ni)現(xian)實(shi)技(ji)術(shu)生(sheng)動(dong)直(zhi)觀(guan)地(di)展(zhan)現(xian)出(chu)來(lai)。所(suo)有(you)數(shu)據(ju)模(mo)型(xing)都(dou)能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)雙(shuang)向(xiang)互(hu)聯(lian),真(zhen)實(shi)物(wu)理(li)係(xi)統(tong)的(de)狀(zhuang)態(tai)和(he)參(can)數(shu)將(jiang)通(tong)過(guo)與(yu)智(zhi)能(neng)倉(cang)儲(chu)物(wu)流(liu)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)的(de)賽(sai)博(bo)物(wu)理(li)係(xi)統(tong)向(xiang)數(shu)字(zi)化(hua)模(mo)型(xing)反(fan)饋(kui),使(shi)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)各(ge)個(ge)環(huan)節(jie)的(de)數(shu)字(zi)化(hua)模(mo)型(xing)保(bao)持(chi)一(yi)致(zhi),從(cong)而(er)實(shi)現(xian)對(dui)物(wu)理(li)係(xi)統(tong)的(de)狀(zhuang)態(tai)和(he)性(xing)能(neng)的(de)實(shi)時(shi)評(ping)估(gu)與(yu)監(jian)控(kong)。利(li)用(yong)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)模(mo)型(xing)可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)和(he)低(di)成(cheng)本(ben)地(di)對(dui)物(wu)理(li)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)仿(fang)真(zhen)優(you)化(hua),通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)和(he)規(gui)則(ze),尋(xun)求(qiu)更(geng)優(you)的(de)方(fang)案(an);同時利用數字孿生技術逆向反饋的功能,把優化後的控製方案(甚至包括PLC和機器人控製程序)直接植入到物理係統中。基於數字孿生模型進行的各類仿真、分析、數據挖掘以及人工智能技術的應用,可以確保它與現實物理係統的適用性。
dianzishangwushidai,kehudedingdansuijixinggao,daozhidianshangwuliuzhongxindeyewuxuqiubodongda,zhegeicangchuwuliuxitongdeziyuanpeizhidailaijudatiaozhan。jiyushuzihuahexinxingyucefangfadewuliuxuqiuyucefenxi,duicangchuwuliuxitongdejiansheheyunyingyiyizhongda。muqianyucefangfayanjiudadoujizhongzaiqifashiyucefangfahejiyushujukexuehedashujujishudeyucefenxifangfa。
六、智能化
倉儲物流技術發展的下一個目標是智能化。即,在數字化和透明化的基礎上,模仿生物和人的智能給倉儲物流係統賦予感知、分析、學習和決策的能力;甚至利用“深度學習”技術,讓係統具有思維、推理判斷和自行解決複雜物流問題的能力。
德國弗勞恩霍夫物流研究院近年來一直在研究生物“群智能”在物流領域的應用。群智能源於對鳥群、魚群等動物群體行為的研究,為物流中心內部大量的“細胞式”搬(ban)運(yun)機(ji)器(qi)人(ren)協(xie)同(tong)作(zuo)業(ye)尋(xun)找(zhao)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。采(cai)用(yong)中(zhong)心(xin)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)實(shi)時(shi)管(guan)控(kong)數(shu)千(qian)個(ge)機(ji)器(qi)人(ren),需(xu)要(yao)很(hen)大(da)的(de)計(ji)算(suan)能(neng)力(li)和(he)無(wu)時(shi)延(yan)通(tong)信(xin)技(ji)術(shu),機(ji)器(qi)人(ren)群(qun)中(zhong)的(de)突(tu)發(fa)事(shi)件(jian)甚(shen)至(zhi)會(hui)使(shi)中(zhong)心(xin)控(kong)製(zhi)計(ji)算(suan)機(ji)癱(tan)瘓(huan)。
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