【論文】電商行業(yè)物流機器人系統(tǒng)解決方案探析

【論文】電商行業(yè)物流機器人系統(tǒng)解決方案探析1083億件!這是2021年全年我國的快遞業(yè)務(wù)量規(guī)模，同比增長29.9%,包裹數(shù)量占全球一半以上，已連續(xù)8年穩(wěn)居世界第一位。2022年，預(yù)計快遞業(yè)務(wù)量將完成1225億件，同比增長約13%。這些數(shù)字在凸顯我國快遞業(yè)迅猛發(fā)展的同時，也意味著電商物流需求的持續(xù)增加和對物流效率要求的進一步提高，需要更加適合電商業(yè)務(wù)特點的自動化物流支撐。電商行業(yè)龐大的業(yè)務(wù)體量，豐富的作業(yè)場景，促進了自動化物流技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，特別是基于其商品品規(guī)數(shù)量多、訂單波動性大、時效要求高等特點，對柔性自動化解決方案的需求愈發(fā)強烈。正因為此，2015年前后，一大批物流機器人企業(yè)應(yīng)運而生，以創(chuàng)新的揀選解決方案切入電商行業(yè)。針對物流機器人系統(tǒng)解決方案在電商行業(yè)的應(yīng)用，極智嘉流通行業(yè)總監(jiān)程者采訪并進行了深入分享。近十幾年來，我國電商行業(yè)蓬勃發(fā)展，同時也充滿了變化。而在不同的發(fā)展階段，電商企業(yè)對自動化解決方案的注重點也會有所不同。在程曉鑫看來，電商行業(yè)對物流自動化的需求變化能夠分為三個階段：第一階段：隨著電商市場新藍海的開拓，很多企業(yè)開始發(fā)力線上從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)的大幅增長。在此過程中，原有的"單倉發(fā)全國"模式在時效和客戶體驗方案顯示出不足，企業(yè)紛紛開始在全國范圍內(nèi)布局分倉。這個階段電商倉庫以租賃為主，較少考慮投入自動化物流系統(tǒng)。第二階段：隨著線上業(yè)務(wù)規(guī)模的擴大，運營成本的上升，利潤的降低，以及場景的不斷迭代，企業(yè)不再通過單一的倉儲布局來支持業(yè)務(wù)的增長，而是開始更加追求精細化的運作。企業(yè)開始在不同環(huán)節(jié)投入不同類型的自動化解決方案，如多穿系統(tǒng)、分揀機、分撥墻解決方案等等。但是，依據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)模的增長進行物流自動化投入往往面臨一些問題，若業(yè)務(wù)增長不及預(yù)期便會帶來系統(tǒng)能力的浪費，若增長過快，系統(tǒng)能力又無法滿足需求，并且經(jīng)營品類以及熱門商品時常發(fā)生變化，這就對柔性化自動化解決方案的需求越來越凸顯。第三階段：隨著美團、微商、直播等新的場景的出現(xiàn)，企業(yè)的業(yè)態(tài)也在不斷迭代，線上業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)開始調(diào)整，從大型平臺分流到新的銷售渠道，020、C2M等模式不斷凸顯，電商業(yè)務(wù)的波動性進一步促進了物流系統(tǒng)柔性自動化發(fā)展和技術(shù)迭代升級。從電商物流自身的特點來看，也對柔性自動化提出了更大的需求。綜合三非常多，同時SKU深度較淺，即商品種類多，但數(shù)量相對較少；二是時效性要求高，電商平臺通常對于發(fā)貨時間都有明確的規(guī)定；三是訂單波動性大，電商促銷活動非常多，導(dǎo)致單量短時間內(nèi)劇增。這些特點進一步對倉儲運營管理帶來巨大挑戰(zhàn)，突出表現(xiàn)在人力成本高及大量的臨時工以應(yīng)對市場需求，但隨著人口結(jié)構(gòu)和就業(yè)觀念的變化，招工難問題凸顯，人力成本不斷上升，且臨時工需要一定的培訓(xùn)，其作業(yè)準確率卻難以保障，使得管理難度也進一步增加。所以，無論從波動業(yè)務(wù)的滿足，還是從管理水平的提升角度來看，電商行業(yè)對柔性自動化解決方案的需求越來越迫切。不但能夠?qū)崿F(xiàn)分步部署，同時能夠適合更多商品類型需求，實現(xiàn)高效率、高準確率作業(yè)的物流機器人系統(tǒng)解決方案在電商行業(yè)“越來越高的履約要求和越來越難的運營情況，倒逼電商行業(yè)尋求物流自動炬星曾做過調(diào)查，僅有2%的倉庫從未主動了解和接觸過自動化解決方案，倉庫轉(zhuǎn)型升級的需求是迫切且旺盛的。與此同時，電商行業(yè)對物流機器人系統(tǒng)的信任逐漸加深，很多大規(guī)模的電商企業(yè)為了保持未來長期的領(lǐng)先優(yōu)勢，也樂于嘗試更新的技術(shù)和設(shè)備，以抵御可見的諸多風(fēng)險。"綜合電商行業(yè)的發(fā)展變化、電商物流特點，以及其面臨的運營挑戰(zhàn)等因素，要考量因素，在衡量ROI的影響因素時，人效、坪效、管理水平是其重點如，在人效方面，首先是提高作業(yè)人員的作業(yè)效率，降低用人成本，其次是需要系統(tǒng)能夠幫助實現(xiàn)標準化管理，使人員通過簡單的培訓(xùn)就能快速上崗，將人的影響因素降至最低；三是幫助人員提高揀貨的準確率，根據(jù)快倉的案例經(jīng)驗，揀選準確率能夠提高到99.99%以上；四是針對退貨商品，能夠進行快速的分揀，二次上架處理，降低拋貨風(fēng)險。在坪效方面，需要物流機器人系統(tǒng)能夠盡可能利用倉庫空間，同時基于信息化處理和數(shù)據(jù)的快速反饋，提高庫存周轉(zhuǎn)率，降低庫存積壓，柔性應(yīng)對業(yè)務(wù)變化。在運營管理方面，需要通過系統(tǒng)自動生成各種實時數(shù)據(jù)和報表，從而提升整個倉庫的管理水平，降低管理難度。翁放進一步補充表示，能夠精準解決問題，擁有投入成本低、風(fēng)險可控、合理的ROI,并保證長期穩(wěn)定運行，也是電商行業(yè)客戶注重的核心。其中，精準解決問題已經(jīng)不能簡單地被概括為“降本增效、高效履約”,而是根據(jù)不同的場景，解決不同的個性化需求。這就要求服務(wù)商不但有深入的行業(yè)洞察，還需要其解決方案有很強的靈活性和定制能力；ROI也是客戶極為注重的，大多數(shù)客戶希望在1-2年內(nèi)收回物流自動化的投入成本，尤其是當(dāng)前更多是存量倉庫需要轉(zhuǎn)型，還要求做到盡量減小自動化解決方案對現(xiàn)有業(yè)務(wù)的影響。程曉鑫也表示，因為電商行業(yè)商品利潤率比較低，所以物流機器人系統(tǒng)是否具有高性價比便顯得尤其重要。他進一步聚焦到物流機器人系統(tǒng)，從三個層面對客戶的需求進行了總結(jié)。一是硬件層面，需要進一步提高機器人的質(zhì)量從而降低綜合成本，因為長遠來看，高質(zhì)量的硬件不但能夠降低后期維護保養(yǎng)的成本，還能夠避免因設(shè)備損壞帶來的時間浪費和經(jīng)濟損失。二是系統(tǒng)層面，不單要求系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠地運行，還要求系統(tǒng)綜合效率更優(yōu)。經(jīng)過多年的發(fā)展，當(dāng)前物流機器人企業(yè)已經(jīng)很難在硬件方面拉開非常明顯的差距，所以軟件(包括算法)的能力便很大程度上決定了系統(tǒng)的效率。三是解決方案層面，要求對客戶流程進行整體梳理，對解決方案做整體的布局設(shè)計。因為一種機器人產(chǎn)品和方案很難實現(xiàn)一招通用全行業(yè)、全場景，特別是在復(fù)雜的揀選場景下，多品類機器人組合比單品類機器人更能滿足客戶需求，實現(xiàn)更高ROI,這也是極智嘉堅持做全品類機器人解決方案的原因。電商物流細分場景眾多，針對其行業(yè)特點及不同要求，催生出了多種類型的物流機器人解決方案。1.貨架到人解決方案由移動搬運機器人+貨架+揀選工作站組成，這也是當(dāng)前電商行業(yè)揀選作業(yè)場景最為成熟的物流機器人解決方案，其最大價值在于節(jié)省了揀貨人員大量的行走，能夠顯著提高揀貨效率，降低勞動強度。2.貨箱(料箱)到人解決方案通常由料箱機器人+貨架+揀選工作站組成，一次實現(xiàn)多個料箱的搬運?；蛘哂刹煌愋偷奈锪鳈C器人進行組合，如采用大小機器人配合的極智嘉RoboShuttle全柔性貨箱方案、快倉QuickBin解決方案，料箱式機器人取放料箱到緩存區(qū)，潛伏式機器人運送到揀貨工作站。此外還有一種組合模式，即料箱存儲于可移動貨架上，由潛伏式機器人搬運可移動貨架至工作站，如極智嘉PopPick新一代貨到人揀選方案。物流機器人負責(zé)行走和搬運貨物，作業(yè)人員參與揀選，雙方不需要被動等待，而是實現(xiàn)一種動態(tài)互動與平衡。以Syrius炬星的解決方案為例，其揀選流程主要是：(1)云服務(wù)系統(tǒng)連通倉庫管理系統(tǒng)后，智能組單并下單給AMR機器人，機器人根據(jù)訂單任務(wù)自主規(guī)劃最優(yōu)路徑，如人一般在貨架間穿梭，到達儲位后，指引附近的揀貨員將貨物直接放進機器人攜帶的載具內(nèi)，隨之自行前往下個取貨點(或者當(dāng)所有任務(wù)完成時，前往打包臺);(2)揀貨員不跟隨任何一臺機器人，只在小范圍內(nèi)配合不同機器人完成揀貨作業(yè)。這類解決方案除支持"先揀后分"和"邊揀邊分"外，機器人還可進行上架作業(yè)。為了突破物流機器人在空間利用方面的缺陷，機器人企業(yè)開始不斷探索新的解決方案，包括與四向穿梭車、高位叉車等相結(jié)合，形成上存下揀的模式，充分利用不同自動化設(shè)備所長，形成最適合客戶業(yè)務(wù)需求的解決方案。除此之外，還有眾多類型的分揀機器人，通過在移動機器人底座上安裝適合不同場景需要的載具實現(xiàn)商品分揀，以及搬運機器人、無人叉車等應(yīng)用在電商行業(yè)，實現(xiàn)揀選、分揀、搬運等功能，甚至向復(fù)合打包等功能進一步延伸。(1)項目需求波司登是全球羽絨服銷量規(guī)模領(lǐng)先的品牌，隨著電商的不斷發(fā)展和消費模式的變革，波司登不斷融合線上線下，通過傳統(tǒng)電商、社交電商等形式擴大線上銷售規(guī)模。退貨業(yè)務(wù)是電商物流的重要場景，也是難點所在。在繼波司登成功將110臺貨到人揀選機器人應(yīng)用在拆零揀選場景并獲得拆零效率大幅提升后，也希望在退貨場景應(yīng)用該技術(shù)，提升退貨作業(yè)的效率與準(2)解決方案及特點在波司登華東物流中心倉，極智嘉根據(jù)波司登退貨業(yè)務(wù)特點，在兩個倉庫部署了90臺P800揀選機器人，且兩個倉的機器人數(shù)量可根據(jù)不同的業(yè)務(wù)量靈活調(diào)配。該解決方案具備以下特征：一是上架與分揀流程合二為一，通過貨位細分設(shè)計，一品一位存儲，貨格即為分揀格口，改變了傳統(tǒng)退貨模式需要先分揀整理再上架的流程，而是在商品質(zhì)檢完成后無需分揀即可直接上架，系統(tǒng)自動根據(jù)貨架空置率等信息運送匹配的貨架到上架點；二是質(zhì)檢合格的退貨商品上架完后即可在系統(tǒng)中形成可銷售庫存，線上或線下訂單可直接進入系統(tǒng)，實時揀選出庫；三是訂單動態(tài)波次揀選FlowPick,貨架命中率可達5件，一次搬運滿足多行訂單，有效應(yīng)對退貨的零散庫存(3)應(yīng)用效果項目僅歷時1個月便高標準上線，1.5個月完成項目驗收。揀選平均效率超過400件/人/小時，高峰效率可達580件/人/小時。退貨周轉(zhuǎn)率縮短到2天，提升了商品的銷量機會，同時揀選準確率也高達99.99%。(1)項目需求近年來，隨著人們對于健康飲茶越發(fā)注重及茶類電商業(yè)務(wù)的迅速擴張，原有的多地發(fā)貨模式已逐漸無法滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)需求。針對揀貨時效要求高、客戶訂單流量大的痛點，八馬茶業(yè)希望借助全新的智能倉儲業(yè)務(wù)模式，引入新技術(shù)、新產(chǎn)品、新方案，把電商業(yè)務(wù)集中管理，從而全面提升在大小促銷期間的業(yè)務(wù)時效，提高客戶購物體驗感，將物流作業(yè)成本有效降低。(2)解決方案及特點快倉通過潛伏式機器人"朱雀"M60C及智能操作系統(tǒng)的部署，使八馬智能倉庫實現(xiàn)了智能化作業(yè)和信息化管理，能同時涵蓋toB及toC業(yè)務(wù)；揀貨站采用雙分撥設(shè)計，可同時揀選23個訂單；使用1250×1050mm單層及多層兩款貨架，倉庫的存儲空間增加了30%,而單雙層貨架并用的方案也使得揀貨效率提升了3-5倍。提總波次和分播波次算法在有效提升了揀選效率的同時，將揀貨過程升級為減少等待、無需找貨、簡易操作的方式，顯著降低了揀貨難度和勞動強度。(3)應(yīng)用效果該項目在出入庫效率、存儲能力以及人力節(jié)省等方面取得突出成效，日均處理單量最高峰可達13000訂單/天，準確率高達99.99%,揀選人工減少30%。未來，還可根據(jù)倉庫不同的發(fā)展階段，通過柔性增減機器人及揀選工位的數(shù)量，快速靈活地應(yīng)對業(yè)務(wù)波動需求。(1)項目需求某國內(nèi)潮玩頭部品牌在全國擁有300余家門店，1,000萬會員。其自有倉庫主要服務(wù)電商業(yè)務(wù)，采用先揀后分的方式，自動化程度較低，主要痛點與需求為：閣樓倉已經(jīng)建成，且業(yè)務(wù)繁忙，難以停工或改造以引入自動化設(shè)備；人工揀選，效率低下，且易出錯；夜班也需揀貨，人力成本較高?？蛻粝Ｍㄟ^物流機器人解決方案提升自動化程度以適合未來品牌發(fā)展。(2)解決方案及特點Syrius炬星的AMR物流解決方案能夠適合大多數(shù)的閣樓環(huán)境，克服承重、窄道、弱網(wǎng)等問題制約，以及多樓層集貨的難點。通過導(dǎo)入AMR機器人，智能組單后采用一人對多機、一機對多人的分區(qū)接力揀選方式，減少人在揀貨過程中的行走時間，以更優(yōu)、更快的路線更準確的完成履約。方案特點在于：投入小，前期風(fēng)險小，不挑場地、不改倉、不停工部署，快速上線；適合窄道、弱網(wǎng)等閣樓倉普遍存在的特殊條件；見效快，導(dǎo)入后即可提高人效、保證揀貨準確率；彈性擴容，應(yīng)對大促風(fēng)險；運行穩(wěn)定，不受(3)應(yīng)用效果該項目在一周內(nèi)完成部署和整體上線；相比之前，人效提升213%,節(jié)省人力60%;同時遇到大促可直接增加AMR數(shù)量，即開即用減少成本負擔(dān)，即使當(dāng)前已經(jīng)有非常豐富的物流機器人解決方案在電商領(lǐng)域成功應(yīng)用，但是隨著倉儲用地獲得難度的加大，企業(yè)更加需要能夠同時兼顧高密度存儲和高吞吐量的柔性自動化解決方案。程曉鑫表示，這是當(dāng)前行業(yè)企業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)。對于物流機器人而言，當(dāng)前5米以下的倉儲空間已經(jīng)利用較為充分，并通過上存下揀的方式不斷提高空間利用率，但如何利用更高的空間，同時更加高效地作業(yè)，是接下來需要攻克的難題。此外，大規(guī)模的機器人集群調(diào)度原本就是行業(yè)難題，隨著電商行業(yè)應(yīng)用的機器人類型的不斷豐富，如何調(diào)度上千臺不同型號的機器人，對物流機器人系統(tǒng)的路徑規(guī)劃、調(diào)度、通信、算法等能力提出了更高的要求。對此，極智嘉將繼續(xù)保持在算法上的優(yōu)勢，同時將進一步探索更多類型機器人相結(jié)合的解決方案滿足電商行業(yè)需求。秦星則表示，無法通過一套標準化的解決方案覆蓋所有客戶的自動化需求，是行業(yè)當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)之一。因為不同的行業(yè)特征以及業(yè)務(wù)流程會讓客戶的自動化需求表現(xiàn)差異化，這要求物流科技服務(wù)商首先能夠系統(tǒng)性地分析這些需求，然后在自身標準化軟硬件基礎(chǔ)上設(shè)計出貼合客戶需求的解決方案，并逐漸形成行業(yè)級解決方案；同時也要能夠協(xié)同相關(guān)的生態(tài)資源去更好地滿足客戶的需求，例如與其他物流科技服務(wù)商