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乘風(fēng)破浪的智能倉儲(chǔ)，只是一個(gè)選擇

來源：家居百科時(shí)間：2020年07月10日 09:01

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行業(yè)巨頭亞馬遜在 2012 年以 7.75 億美元收購倉儲(chǔ)機(jī)器人公司 Kiva 以提高其物流倉儲(chǔ)效率。隨后國(guó)內(nèi)電商巨頭例如阿里，京東等也開始布局智能倉儲(chǔ)。

菜鳥網(wǎng)絡(luò)在 2017 年宣布未來 5 年內(nèi)投入 1000 億元與物流伙伴合作建立智能倉儲(chǔ)、智能配送及全球物流樞紐等，以搭建全球物流網(wǎng)絡(luò)。

而京東一直將物流視為戰(zhàn)略發(fā)展重點(diǎn)?！竵喼抟惶?hào)」智能倉儲(chǔ)系列是京東重金打造的大型物流樞紐。2019 年底，東莞「亞洲一號(hào)」建成投入使用。目前全國(guó)已有 25 座該類智能倉儲(chǔ)。此外，京東物流聯(lián)合八家單位共同發(fā)起成立城市智能物流研究院(雄安)，服務(wù)雄安新區(qū)智能物流和智能城市建設(shè)，進(jìn)行地下物流探索和前瞻研究。

政策方面，以智能倉儲(chǔ)為代表的新興物流科技已經(jīng)成為中國(guó)智能制造關(guān)鍵技術(shù)裝備之一。

工信部 2017 年底下發(fā)的《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃》明確指出：「提升高速分揀機(jī)、多層穿梭車、高密度存儲(chǔ)穿梭板等物流裝備的智能化水平，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、柔性、高效的物料配送和智能化智能倉儲(chǔ)?！?/p>

多重因素影響下，截至 2018 年底，全國(guó)累計(jì)建成的自動(dòng)化立體庫已經(jīng)超過 4000 座。至 2022 年，預(yù)計(jì)每年將新增建成各類智能倉儲(chǔ)約在 400 座。

根據(jù) GGII 發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2018 年中國(guó)智能倉儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模 797.69 億元，同比增長(zhǎng) 16.45%。2014-2018 年智能倉儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模年均復(fù)合增長(zhǎng)率 18.81%。預(yù)測(cè)到 2023 年，智能倉儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 1975 億元。

智能倉儲(chǔ)能夠幫助企業(yè)解決倉儲(chǔ)效率、人力成本、空間利用、用戶體驗(yàn)等諸多問題。智能倉儲(chǔ)如何處理這些問題呢？智能倉儲(chǔ)與普通倉儲(chǔ)之間的區(qū)別是什么？

何謂「智能倉儲(chǔ)」

倉庫的日常作業(yè)可以被分解為：收貨&卸載——入庫——分揀&出庫三個(gè)步驟。如果人工完成，其工作內(nèi)容大致如下：

收貨&卸載：卡車?？總}庫門口，門衛(wèi)核對(duì)并登記車牌，然后人工檢索月臺(tái)，指引司機(jī)開到空置月臺(tái)準(zhǔn)備卸貨。之后，工作人員操作叉車，將貨物逐一搬運(yùn)至卸貨區(qū)，人工清點(diǎn)完畢后，卡車方可開走；

入庫：工作人員將貨品放入料箱或托盤，根據(jù)記錄找到空位，將料箱/托盤放上，放置好貨品后再記錄「此處已占」。由于倉庫面積巨大，「找空位」是最耗時(shí)的。為此，每一個(gè)商品需要編號(hào)，每一個(gè)倉儲(chǔ)位置也需要編號(hào)。同時(shí)，由于人員身高和叉車起重高度的限制，貨架只能堆疊 3-5 層，造成存儲(chǔ)空間只能在水平方向延伸；

分揀&出庫：常用的重力式貨架帶有一定坡度，并在每一層貨架底部裝有滾輪，以便料箱滾動(dòng)。因此，存放時(shí)工作人員必須從高的一端放入新的料箱，揀取時(shí)則必須按照「先存先取」的順序。根據(jù)目的地從倉庫的不同位置搜集商品后，才能將其一起打包。在巨大的倉庫中尋找特定的貨品需要消耗大量的時(shí)間和人力。因此，此環(huán)節(jié)是所有作業(yè)環(huán)節(jié)中最耗時(shí)的。打包完成后，工作人員操作叉車將貨品運(yùn)送至卡車上，并登記出庫。

分揀&出庫

重力式貨架：揀取貨品的順序必須是先存先取

那么智能化倉儲(chǔ)又是怎樣的呢？

收貨&卸載：通過智能攝像頭自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)，然后連接到月臺(tái)管理系統(tǒng)，自動(dòng)給出最近的閑置月臺(tái)。

卸載：主要有兩種卸載方案。方案一、多臺(tái)叉車 AGV（auto guided vehicle）自動(dòng)往返卡車及倉庫之間，并將貨物放置于指定地點(diǎn)，以便碼垛機(jī)器人抓取及記錄商品數(shù)量；方案二、通過可伸縮皮帶及皮帶末端的夾抱機(jī)器人，將貨物從卡車內(nèi)直接運(yùn)送至碼垛機(jī)器人，碼垛機(jī)器人將貨物放置整齊以備入庫。

而在入庫以及之后的步驟，智能化設(shè)備的作用得到更大的體現(xiàn)。

入庫：此環(huán)節(jié)發(fā)揮功能最大的是立體倉庫及高速碼垛機(jī)。立體倉庫一般可以建到 20m 以上的高度，有些甚至可以到達(dá) 40m，這大大提高了單位面積儲(chǔ)存貨品的數(shù)量。建筑的部分支撐結(jié)構(gòu)也被設(shè)計(jì)整合進(jìn)立體倉庫，減小了結(jié)構(gòu)對(duì)倉庫使用率的影響，進(jìn)一步增多了貨位。應(yīng)對(duì)龐大的貨物數(shù)量，需要更為高效的碼垛機(jī)。

同時(shí)，結(jié)合信息技術(shù)及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物單元的全自動(dòng)進(jìn)出庫和自動(dòng)化信息管理。一般來說，每?jī)膳帕Ⅲw倉庫需要一臺(tái)穿梭車，穿梭車只能在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。如此布局的好處是入出庫的效率較高，但成本也較高。

如果對(duì)效率要求不那么高，可以使用四向穿梭車。其移動(dòng)范圍兼具橫向平面和豎向平面，所需數(shù)量少于普通穿梭車，可以降低初期一次性投入成本。最大化利用存儲(chǔ)空間的方案則是把貨架間的巷道完全去除，抓取商品的機(jī)器人被放置在貨架頂端。這是目前存儲(chǔ)密度最高的方案，但主要適用于料箱的存放。

分揀&出庫：早期比較出名的智能化嘗試是 kiva 公司的移動(dòng)貨架機(jī)器人。人工分揀時(shí)是「人找貨」，需要消耗大量時(shí)間。而 kiva 則是「貨到人」。在 kiva 的系統(tǒng)中，每個(gè)貨架都可以被底部的機(jī)器人抬起移動(dòng)。人不用移動(dòng)，在原地挑揀貨品即可，通過提升移動(dòng)速度提高分揀效率。

此方法的缺點(diǎn)在于貨架高度必須適應(yīng)人的身高，同時(shí)依然需要人工揀選。碼垛機(jī)器人可以很好的解決第一個(gè)問題。而解決第二個(gè)問題則借助具有人工智能和視覺識(shí)別攝像頭的揀選機(jī)器人，讓機(jī)器人可以代替人完成識(shí)別和抓取工作。

分揀完成后，將商品配對(duì)到月臺(tái)。此時(shí)需要第二類揀選機(jī)器人的加入，將上一步挑出的商品運(yùn)送至不同的導(dǎo)軌，再由導(dǎo)軌輸送至月臺(tái)。第二類機(jī)器人可以自動(dòng)排隊(duì)、充電，完成對(duì)商品的掃碼和稱重，運(yùn)行速度可達(dá) 3m /秒。平均一臺(tái)機(jī)器人一秒鐘即可完成一件商品的投遞，平均一個(gè)中型智能倉儲(chǔ)一小時(shí)可以應(yīng)對(duì)超過 2 萬件商品。

智能倉儲(chǔ)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須實(shí)現(xiàn)一定程度的「無人化」和「智能化」，否則整個(gè)效率會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)環(huán)節(jié)而拖延。

京東「亞洲一號(hào)」智能倉儲(chǔ)

“亞洲一號(hào)”

物流一直是京東重點(diǎn)布局的板塊，也是其核心優(yōu)勢(shì)。近幾年更是將智能化做到極致。

2019 年 12 月 18 日，位于東莞的京東「亞洲一號(hào)」智能倉全面投入使用。其建筑面積 50 萬㎡，日訂單處理能力達(dá) 160 萬件。內(nèi)有 78 臺(tái) 22 米高的高價(jià)貨架及堆垛機(jī)，可同時(shí)儲(chǔ)存 2000 萬件商品，而且全流程自動(dòng)化作業(yè)。由此，大灣區(qū)「睡前下單、醒來收貨」的「半日達(dá)」輻射范圍被擴(kuò)大，「24 小時(shí)內(nèi)抵達(dá)」服務(wù)可以覆蓋約一億人。

而位于上海嘉定的「亞洲一號(hào)」則是整個(gè)系列的開端。

上海嘉定「亞一」項(xiàng)目于 2012 年啟動(dòng)，2014 年投入使用。項(xiàng)目共分兩期建設(shè)，建筑總面積 20 萬㎡。一期定位在中件商品倉庫，面積 10 萬㎡，擁有最大 10 萬中件 SKU 的庫存量，支持 430 萬件商品的存儲(chǔ)需求。

整個(gè)項(xiàng)目線性排布三棟建筑。

第一棟為 24 米高的立體倉庫區(qū)域，內(nèi)含存儲(chǔ)區(qū)和碼垛區(qū)。存儲(chǔ)區(qū)有14個(gè)巷道，12層，36288個(gè)貨位。碼垛區(qū)有 8 個(gè)巷道，8 層，17280 個(gè)貨位。貨物以托盤形式存方，托盤尺寸為 L1200*W1000*H1350；

第二棟樓一層為人工作業(yè)區(qū)。第二層內(nèi)擺放著 4 層的閣樓貨架區(qū)，分擔(dān)少部分存儲(chǔ)需求，主要由人工分揀。其貨品由提升機(jī)從立體倉庫補(bǔ)貨；

第三棟樓為分揀車間。第一層為分揀發(fā)貨車間，內(nèi)有 6 個(gè)供包臺(tái)，135 個(gè)分揀口，300 個(gè)分揀機(jī)器人。二層為復(fù)合打包區(qū)，共有 6 個(gè)包裝區(qū)（與一樓供包臺(tái)對(duì)應(yīng)）。三層為促銷品臨時(shí)存放區(qū)。

作業(yè)流程方面，收獲&卸載的工作主要在一號(hào)樓完成。TMS 系統(tǒng)根據(jù)供貨商信息提前預(yù)約月臺(tái)，貨物由人工搬運(yùn)至卸貨區(qū)。1 條自動(dòng)纏膜流水線對(duì)貨物經(jīng)行裹膜。急件直接送至二號(hào)樓閣樓貨架等待后續(xù)分揀出庫。非急件將被存入一號(hào)樓的立體倉庫。促銷品則被直接運(yùn)至三號(hào)樓的促銷品存放區(qū)。

入庫階段，貨品被環(huán)形輸送線及碼垛機(jī)運(yùn)至一號(hào)樓的立體倉庫儲(chǔ)存。

分揀&出庫的工作則貫穿在三座建筑中。其中，分揀主要在一號(hào)樓及二號(hào)樓。一號(hào)樓主要從立體倉庫中取下托盤，再人工分揀貨品。這里就用到了前文說到的高速碼垛機(jī)。貨品經(jīng)過三號(hào)樓的打包區(qū)后，在三號(hào)樓按照目的地分類，經(jīng)由分揀機(jī)器人送至高速皮帶。二號(hào)樓為人工揀貨，主要負(fù)責(zé)退貨及特殊尺寸商品的挑揀包裝，再運(yùn)輸至三號(hào)樓的一樓出庫。三號(hào)樓一樓采用交叉皮帶系統(tǒng)，速度為 2.2m/s，每小時(shí)可處理 20000 件中件包裹，分揀準(zhǔn)確率 99.99%。135 個(gè)滑道直接連接月臺(tái)，方便貨品裝載上發(fā)貨車輛。月臺(tái)分兩種，分別對(duì)應(yīng)配送上海市內(nèi)的小型車和周邊區(qū)域的板車。

上?！竵喴弧谷仗幚碛唵瘟靠蛇_(dá) 10 萬單。假設(shè)平均每個(gè)訂單含有 5 個(gè)商品，按照一天 86400 秒計(jì)算，平均一秒鐘需要處理 6 個(gè)商品。這 6 個(gè)商品需要完成包括卸貨、認(rèn)證、暫存、入庫、揀選、打包、貼標(biāo)、裝車等 8 個(gè)步驟。也就是說，一秒鐘必須完成 48 個(gè)步驟。這 48 個(gè)步驟在 20 萬㎡的空間完成。人工根本無法企及。

同時(shí)，若采用人工方式，人工工作高度為 1.4m，而一層貨架高為 1.35m。也就是說人工揀選，貨架最多能堆疊 2 層。若采用機(jī)器，貨柜可堆疊到 8 層。占地面積減少為人工方式的 1/4。

第三，在揀選階段，上海「亞一」的并聯(lián)機(jī)器人單機(jī)揀選速度為 3600 次/小時(shí)，相當(dāng)于1秒鐘揀選一個(gè)商品，是傳統(tǒng)人工的 5-6 倍。以上只是日訂單處理量為 10 萬單的上?！竵喴弧沟拇致怨浪?。新建成的東莞「亞一」日處理訂單量為 160 萬單，是上海「亞一」的 16 倍。同時(shí)其智能化程度也遠(yuǎn)超上海。其效率提升更是不可想象。

目前京東已經(jīng)在全國(guó)布局 25 座「亞洲一號(hào)」智能倉儲(chǔ)。所有「亞洲一號(hào)」日均處理訂單能力都在 10 萬單以上?！竵喼抟惶?hào)」系列是京東的智能倉儲(chǔ)大系統(tǒng)的一部分，整個(gè)大系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率可以提升到傳統(tǒng)倉庫的 3 倍以上。某些流程（例如打包機(jī)）則是傳統(tǒng)倉庫的 5 倍。而京東物流通過位于 8 座城市的物流樞紐，推動(dòng)物流成本降低 50% 以上，流通效率提升 70%。為此，京東共培養(yǎng)近 500 名技術(shù)人才及工程師。物流配送也成為京東電商的護(hù)城河。

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