物流無人化發展狀況與趨勢展望|物流“無人化”專題(一)

2019-03-15 00:00:00 廣東賽斐邇物流科技有限公司 59

本文轉載自物流技術與應用(公眾號:LMH_56)


文|本刊記者 江宏


毋庸置疑,物流行業正在從勞動密集型向技術密集型轉變。這一輪由電商行業巨頭主導推動的物流無人化,以無人倉、無人車、無人機為代表性技術,在政策與資本的助力下加快落地應用,并將機器換人浪潮擴散到更多行業、更多場景。


電商的突飛猛進無疑是近年來物流技術發展的最大驅動力。當前,中國物流行業正處于技術變革的關鍵時期,以無人倉、無人機、無人車為代表的物流無人化技術備受關注,京東、菜鳥、蘇寧、順豐、通達系快遞企業都在投入巨資進行研發,希望搶占物流無人化發展的先機。

2018年12月3日,中通快遞發布《工業級無人技術在物流領域的應用報告》(以下簡稱“中通報告”)。該報告分為無人機篇、無人車篇和展望篇三部分,對無人機與無人車的發展歷程、發展現狀、主要技術、實踐應用進行了全面分析。

中通提出,從人機協同向全自動無人化演進,大大提升運營效率,以無人倉、無人車、無人機為代表的無人科技協同運作,將推動物流網絡實現前所未有的高效。智慧物流體系下無人產品的協同將起到核心推動作用,不僅為消費者和商家帶來“快”、“精”、“準”的極致服務,還將成為推進物流業發展的新動力、新路徑。物流行業將逐步實現由勞動力密集型向技術密集型的轉變,物流裝備發展在轉型升級大戰中起著舉足輕重的作用。


物流無人化發展背景


當前電商、物流行業巨頭推動的物流無人化,是為了滿足大幅增長的快遞包裹高效處理與配送需求,以提升消費者體驗為目的,以數字化為核心驅動力,以自動化、智能化技術設備取代人力。受到技術、成本、政策等條件的制約,物流無人化的真正實現還有相當一段距離,但作為發展方向,其研究意義在于,以智慧物流技術實現設備與人力的協同作業,提高物流效率,降低物流成本。

在物流無人化創新發展方面,亞馬遜居于全世界領先位置。亞馬遜電商事業的成功離不開其持續打造先進的物流系統。其中最引人矚目的是,2012年,亞馬遜斥資7.75億美元收購了機器人制造商Kiva Systems,自2014年開始將機器人“貨到人”系統落地應用。大量Kiva機器人穿梭在亞馬遜的配送中心里,把貨架連同貨品一起搬運到作業人員身邊,大大節省了揀貨人員在倉庫里行走取貨的時間,使物流效率顯著提升。2013年左右,亞馬遜又開啟了無人機物流項目。2014年底,亞馬遜的另一項專利“空中物流中心”獲批。

亞馬遜在物流無人化領域的成功探索無疑起到了示范作用,阿里、京東、蘇寧等緊隨其后,開展物流無人化研究,并帶動快遞物流企業投入該領域。綜合來看,物流無人化發展是由以下幾個因素疊加推動的:

一是市場需求。中國電商市場的爆發式增長與巨大規模,為物流技術創新發展提供了巨大動力與市場空間。2018年“雙11”主要電商企業全天共產生快遞物流訂單13.52億件,全年快遞包裹量突破500億件。除了數量大,速度快成為物流行業永恒的主題,必須采用自動化物流系統提高效率。

二是技術發展。互聯網、物聯網、大數據、AI等技術的不斷發展,促使更加高效智能的物流設備與物流系統產生,為實現物流無人化提供了條件。

三是人口紅利消失與人力成本不斷上漲。因此從長期來看,以自動化設備替代人力完成各項物流作業是必然趨勢。

四是多項政策出臺推動物流業發展。其中很多都提到鼓勵智能物流軟硬件技術設備的研發創新和推廣應用,為物流無人化創造了利好的政策環境。

五是資本助力。智慧物流技術受到追捧,一些有技術優勢的物流技術裝備特別是機器人企業獲得了大量融資,助力其不斷創新提供智能物流技術設備。


物流無人化發展概況


電商、快遞行業巨頭是現階段物流無人化領域的最主要玩家,從京東、菜鳥的布局可以基本看出物流無人化的發展重點與方向:

1.京東

京東2016年提出全面向技術轉型,X事業部正式成立,開始自主研發物流無人化技術設備。目前,京東依托多年來自營物流擁有的深厚行業經驗和豐富的應用場景,在無界零售的發展目標之下,更加積極地探索物流無人化、智能化技術研發與應用,其物流無人科技已經完整覆蓋倉、運、配整個物流環節。

在無人倉方面,2016年,京東無人倉雛形揭開面紗;2017年10月,京東推出國內首個正式投用的無人倉——昆山無人分揀中心,該項目采用了京東自主開發、集成的無人倉智能控制系統,以及高速交叉帶分揀機、輸送系統、AGV、自動卸載設備、單件分離設備等物流設備,實現了包裹從卸車、供件、分揀、裝車等全流程作業的完全無人化。截至2018年底,京東已有16座“亞洲一號”投用,不同層級的無人倉數量達到50個,倉內使用的自主研發設備包括地狼、天狼、分揀AGV、交叉帶分揀機、AGV叉車、機械臂等十多種。

在無人車方面,京東配送機器人2016年開始路測,2018年6月在北京首次開啟全場景常態化運營,目前已經成功升級到3.5代,在全國20多個城市投入城市末端“最后一公里”的配送測試運營。接下來,京東將不斷進行產品與技術升級,使配送機器人在未來兩到三年內實現更多的商業化應用。

2018年,京東正式發布自主研發的L4級別無人重卡。據悉,未來京東無人卡車將特別專注于在高速公路上L4級別智能駕駛的研發和推廣,在國內建立基于L4級別的自動駕駛重型卡車網絡,承接北上廣和京東七大區域中心在高速公路上的運行,完成干線上貨運中轉和長途運輸。

在無人機方面,2018年11月,京東自主研發的首款支線無人貨運飛機“京鴻”正式完成首飛

2.菜鳥

阿里在2013年5月牽頭成立菜鳥,開始通過自建、共建、合作、改造等多種模式打造智能物流骨干網,此后阿里持續加大對菜鳥的投資。2018年5月,馬云在智慧物流大會上表示,未來5年再投入上千億元乃至更多資金來建設國家智能物流骨干網。

在無人化物流方面菜鳥早就進行了布局。2016年菜鳥無人倉亮相。在菜鳥無人倉中,包括立體存儲倉、機器人揀選倉、機械臂揀選倉及機器人分撥區域等部分,應用了無人叉車、揀選AGV、分撥AGV、自動封箱機、碼垛機器人等多種物流設備,在入庫、揀選、打包、分拔等物流全鏈路都體現了柔性自動化的特點。2018年“雙11”期間,菜鳥位于無錫的IoT未來園區正式投入運營,近700臺機器人同步上線運行,而無人倉正是未來物流園區中的標配。


在無人機方面,2017年,菜鳥無人機群組飛越近5公里海峽為農村淘寶提供物流服務。菜鳥提出了未來的三種物流無人機應用場景:第一種是解決中遠程省際間物流運輸的大型物流無人機;第二種是在地震、火災等情形下適合空投的物流無人機;第三種是在海洋環境、島嶼環境、海礁環境下都可以運輸的水上物流無人機。

在無人車方面,菜鳥推出了末端無人配送車菜鳥小G、菜鳥小G 2代以及菜鳥小G Plus。2018年5月,菜鳥首發了兩款無人駕駛產品:定位于末端低速無人配送的固態激光雷達無人物流車和高速公路上的“公路高鐵”。在2018年9月,菜鳥發布了兩款第四代新零售物流無人車,車上分別搭載刷臉取件柜、零售貨架等。此外,2018年菜鳥還宣布了“駝峰計劃”,未來3年將聯合合作伙伴共同推動物流無人設備量產,打造一張囊括無人車、無人機的新型立體智慧物流網絡。

目前,菜鳥除了自身在物流科技方面布局外,還投資了其他公司,以期擴大智能物流骨干網。菜鳥通過電子面單、物流天眼、智能語音助手和實時計算異常協同技術等技術輸出,與商家及物流企業一起,進行物流數字化、智能化升級,以技術驅動創新引領行業發展。

除了京東、菜鳥,順豐、通達系、蘇寧等也都看好智慧物流發展,積極布局物流無人化??梢哉f,這一輪物流無人化的本質是技術推動下的物流產業升級。以數字化、智能化、無人化為特征的新一輪物流技術的創新應用,將深刻影響物流行業格局。


物流無人化關鍵技術


實現物流無人化需要采用多種硬件、軟件以及算法,下面主要圍繞無人倉、無人車、無人機三大技術領域進行介紹。

1.無人倉

無人倉是物流無人化發展的一個重點領域,也是目前最受各方關注的技術。所謂無人倉,即以自動化物流設備替代人工完成倉庫內所有作業。但現階段真正意義上的無人倉鳳毛麟角。無人倉從字面理解是無人作業的倉庫,其本質是先進技術設備與智慧軟件系統的結合體。無人倉并不是追求所有倉庫內作業都由設備來完成,其核心在于提高整個物流系統以及作業人員的效率,同時減少人力,降低成本。

2018年5月24日,京東物流首次公布了無人倉的世界級標準,并對無人倉相關技術進行了全面闡述。京東認為:無人倉指的是貨物從入庫、上架、揀選、補貨,到包裝、檢驗、出庫等物流作業流程全部實現無人化操作,是高度自動化、智能化的倉庫。京東提出的無人倉建設標準包括“三極”、“五自”和“一優”原則。三個“極”是極高技術水平、極致產品能力、極強協作能力;五個“自”是自感知、自適應、自決策、自診斷、自修復;一個“優”是成本、效率、體驗的最優。從傳統倉庫到無人倉的終極形態,要經歷5個層次的演變。

京東物流首席規劃師、無人倉項目負責人章根云認為,無人倉的標準須從“作業無人化”、“運營數字化”和“決策智能化”三個層面去理解。在作業無人化方面,無人倉使用了自動立體儲、3D視覺識別、自動包裝、人工智能、物聯網等各種前沿技術,實現了設備、系統之間的高效協同,要具備三“極”能力,即單項核心指標、設備的穩定性、各種設備的分工協作都需要達到“極致化”的水平。

在運營數字化方面,無人倉需要具備自感知等能力,運營過程中,與面單、包裝物、條碼有關的數據信息要靠系統采集和感知,出現異常要自己能夠判斷?;跀祿娜斯ぶ悄芩惴ㄐ枰谪浳锏娜霂?、上架、揀選、補貨、出庫等各個環節發揮作用,同時還要隨著業務量及業務模式的變化不斷調整優化作業。因此可以說算法是無人倉技術的靈魂。

在決策智能化方面,無人倉能夠實現成本、效率、體驗的最優,可以大幅減輕工人的勞動強度,且效率是傳統倉庫的10倍。無人倉的智慧化在于能夠驅動上下游協同決策,并快速地調整決策,進而形成整個社會的、全供應鏈的共同協同、共同智慧化。

其實,無人倉中不同功能的各類物流設備,絕大多數都存在并使用了很多年,如AS/RS系統、Miniload系統、輸送機、AGV、分揀系統、拆碼垛機器人等。此外,也有如類KIVA貨到人系統、機器人分揀系統等創新產品發揮著重要作用,得到越來越廣泛的應用。與傳統倉庫不同的是,無人倉的設備之間、設備與工人之間需要依靠功能強大的軟件——無人倉智能控制系統去調度與指揮,以實現緊密配合、高效協同作業。因此,數據感知技術(如同為機器設備安裝了“眼睛”)和人工智能算法可謂無人倉的重中之重。

2.無人車

無人車是汽車行業以及互聯網巨頭都看好的方向。中通報告指出,無人駕駛干線貨運場景道路環境較簡單,不可控因素較少出現;“最后一公里”配送的現實剛需程度高,而且可預期安全風險較低。因此,無人駕駛在物流運輸領域會更快落地,時機也更成熟。物流無人車受到汽車企業以及電商、快遞、外賣巨頭等企業的關注。

無人車的主要技術包括感知系統、決策系統、控制系統和通信系統。物流無人車主要有無人重卡、無人配送車兩種類型。其中,無人配送車不僅適合開放密集的樓宇、城市CBD,也可以在居民社區、校園、工業園區等封閉或半封閉的環境內運行,以此減少配送員的工作量。對于無人重卡而言,干線和港口是兩個比較理想的落地場景,目前國內已有無人重卡落地干線、港口場景的實例。

3.無人機

根據中通報告,物流無人機擁有復雜的零部件和系統模塊,核心技術包括飛控系統、導航系統、動力系統、通信鏈路系統。無人機的技術難點在于:自主規劃路線和自動避障,同時又不偏離航線;電池的續航能力,保證無人機能夠完成長時間、遠距離的飛行作業;安全飛行,能夠保證無人機在降雨等惡劣天氣下不受影響。此外,現階段采用無人機配送成本較高,制約了大范圍應用;監管政策還不健全,使無人機送貨尚處于測試階段。

2018年8月28日,京東發布《世界物流無人機產業發展年度報告(2017-2018)》,全面分析了2017~2018年全球物流無人機發展狀況。該報告指出,世界物流無人機產業呈現出美國全面領先、歐洲積極跟隨、中國幾近同步并逐步領跑、其他國家開始布局的格局。在中國,目前物流無人機應用還處于探索階段,難以在短期內產生巨大的經濟價值,但是未來前景廣闊。因此,電商、物流快遞行業領先企業與專業無人機企業紛紛涉足該產業,搶占巨大的市場空間。由干線級、支線級、末端級組成的三級智能物流體系成為物流無人機產業發展方向,其中,末端級物流無人機配送產業化進程加快,支線級物流無人機將成全球競爭焦點。

在末端配送領域還有一種無人化方式也值得一提,即應用智能自提柜替代快遞員送貨上門。智能自提柜集成了物聯網、智能識別、動態密碼、無線通訊等技術,能夠實現快遞包裹的24小時自助存取、遠程監控和信息發布等功能,既在一定程度上緩解了配送用工荒、用工貴等難題,又能根據客戶的不同需求(保護隱私需求、靈活時間取件需求等)提供服務,因此在末端物流配送環節得到廣泛使用。


物流無人化發展趨勢


物流無人化是市場需求與技術升級共同發力的結果。隨著電商、傳統零售向新零售轉型,以及制造業智能制造的升級發展,物流體系與零售體系、智能制造深度融合,物流的重要性進一步凸顯,物流無人化技術需求將從電商、物流巨頭逐漸拓展到更多行業。

如今,在配送中心、分撥中心以及制造企業生產線與倉庫、新零售門店、無人餐廳乃至無人碼頭等越來越多的場景,包括無人化倉儲、無人化分揀、無人化線邊庫等物流環節,AGV、機器人等自動化、智能化設備得到廣泛應用,助力企業改善物流運營、減少用人數量、提高物流效率、降低物流成本、增強競爭優勢。特別是電商與新零售、快遞、汽車、電子等行業,更希望加快引入自動化、智能化物流設備取代人工作業。

但是,受技術尚不成熟、成本有待下降、政策配套欠缺等因素影響,物流無人化尚處于起步階段。

首先,任何技術都有其適用條件,物流自動化設備系統并不是萬能的。以無人倉為例,由于物流作業環節多,現場條件復雜,物流作業對象多種多樣,產品、設備、作業流程等方面難以實現標準化,完全以設備取代人力,實現倉庫或工廠所有物流作業的無人化,并做到效率、質量、成本的平衡,目前還有相當的難度?,F階段,企業需要樹立正確認知,片面追求物流無人化不是一個好的方式,有一些崗位人的作業效率會更高,需要減少的是人的重復性勞動。

其次,物流無人化需要大量應用高技術設備與智慧系統,實現成本較高,絕大多數企業難以承受。在京東集團副總裁、X事業部總裁肖軍看來,目前中國人口基數較大,人力成本還沒有成為企業面臨的最大挑戰,因此未來很長一段時間內,設備完全取代人工作業并非必要,人機協作仍將是物流無人化最突出的特點。他建議企業引入自動化系統時,應從局部改善開始嘗試,逐漸積累經驗再擴大應用范圍。要實現整個物流場景的無人化,并非依賴某一種設備的開發應用,最重要的還是整體解決方案。

最后,技術有待提升。例如,無人倉的主要技術瓶頸——機器人技術、人工智能算法、精準識別技術等有待突破。此外,物流機器人作為無人倉的核心技術設備之一,要代替人工作,需要具備行走、識別和抓取的能力,目前相關技術還有待升級,同時成本仍需下降。上海歐鏈供應鏈管理有限公司首席營運官劉世宏認為,好的AGV產品應該可以快速部署,快速運行,快速搬遷,適應柔性化應用場景;此外,AGV還需要與傳輸系統、升降機、叉車、人工實現柔性化結合。這些都是需要解決的問題。

實際上,未來以無人倉、無人車、無人機為代表的物流無人化技術,不僅會帶來物流運營效率的大幅提升,還將成為推進物流業發展的新動力,使物流行業逐步由勞動密集型向技術密集型轉變,整個物流產業將產生顛覆式變革。

普洛斯戰略顧問和隱山資本管理合伙人董中浪清晰地指出,今后最好的物流公司一定是科技公司,是披著物流外衣的科技公司。未來,科技將橫切物流產業,基本要素將會被重構。數據和AI驅動的物流資產帶來運營的高效率,將徹底改變原有的物流產業格局。

因此,只有積極擁抱技術,才能抓住發展機遇!

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