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信息技术、自动化技术以及人工智能等技术的进步,整个物流行业呈现出“无人化”趋势

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发表于 2017-11-12 14:28:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
信息技术、自动化技术以及人工智能等技术的进步,推动我国物流行业加快了技术升级的节奏,整个物流行业呈现出“无人化”趋势。尽管目前无人化物流服务方案还不完善,但是行业趋势似乎已不可逆转。一个全新的物流服务时代已经若隐若现。

8月29日,京东集团在西安市完成无人机项目落地签约,陕西省向京东颁发了覆盖全省的无人机空域书面批文,意味着京东无人机的应用将从终端配送拓展到支线运输与干线运输,一个依托无人机打造的物流网络将在陕西省率先建成。显示无人化物流服务在国内取得进一步进展。

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无人机运包裹

其实不仅仅是京东,众多大型电商企业和物流企业都在积极布局无人机送货、无人仓库等技术。随着信息技术、自动化技术以及人工智能等技术的不断进步,一种全新的物流服务形式——无人化物流服务正在逐步落地。

物流无人化提上时刻表


如果说自动化物流系统是在制造业率先应用并逐渐推广到其他行业领域的,那么无人化物流技术的发端则是高速发展的电商对物流时效性要求的不断提升。
2012年亚马逊斥资7.75亿美元收购KAVA Systems公司,两年时间内在物流中心大量投入KAVA移动机器人,大幅提高了作业效率,降低了运营成本,由此掀起了移动机器人在仓储环节应用的热潮。目前,国内众多机器人制造、集成企业纷纷跟进,使移动机器人项目在电商、快递、医药、制造等行业领域落地。在运输环节,谷歌、特斯拉、百度等公司重金投入研发自动驾驶技术,部分专家认为该技术最有可能率先在长途货运领域应用。在末端配送环节,无人车、无人机送货正加快商业应用脚步,其中京东和顺丰已获得无人机部分区域飞行牌照,而智能自提柜已进入资源整合阶段。

在物流无人化技术领域,电商公司无疑是非常积极的探索者。京东不仅率先建成了高度自动化的电商配送中心——亚洲一号,并在2016年5月成立了智慧物流开放平台“X事业部”,加快研发无人机、无人车、无人仓等一系列尖端的智慧物流技术。2016年12月17日,京东集团CEO刘强东表示,未来12年,京东要实现零售的智能化、物流的无人化、金融保险的个性化。他说:“京东将通过AR/VR技术、深度学习、人工智能、机器人自动化等创新科技,实现物流智能化、无人化,不断降低行业和社会运营成本,提升用户体验,最终发展成真正实现智能化的商业体。”

阿里巴巴公司也通过旗下菜鸟网络不断加大智慧物流建设力度,提升其物流体系的运作效率。据阿里巴巴公司预测,今年“双11”期间全行业的快递处理总量将达到新的量级,预计会超过10亿件。为了应对此次物流大考,菜鸟网络今年“双11”将投入15亿元,在智能仓配领域补贴商家和物流伙伴。日前,菜鸟网络展示了其物流进步的成果,对记者开放了浙江嘉兴一个日均处理百万件商品的全自动化仓库,整个仓库实现了无人化,不需要人工操作。

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菜鸟嘉兴机器人仓

不仅电商,快递物流企业同样也在无人化物流技术方面展开了积极探索,其中最有代表性的莫过于顺丰。作为中国最早开始尝试将无人机用于配送环节的企业之一,顺丰早在2012年底,就开始寻找无人机的应用解决方案。2017年,顺丰自主研发的MantaRay垂直起降固定翼无人机问世,6月在江西赣州市南康区顺利完成试飞。

众多公司积极布局无人化物流技术,除了快速响应电商市场需求外,与国家近年来出台一系列政策支持物流业转型升级,特别是鼓励自动化、信息化、智能化物流技术创新应用密不可分。例如,今年8月国务院办公厅发布第73号文件《关于进一步推进物流降本增效促进实体经济发展的意见》,其中明确提出支持全新物流运作模式和智能化物流技术发展,包括:开展仓储智能化试点示范,推广应用先进信息技术及装备,加快智能化发展步伐,提升仓储、运输、分拣、包装等作业效率和仓储管理水平,降低仓储管理成本;加强物流核心技术和装备研发,推广应用智能物流装备,鼓励物流机器人、自动分拣设备等新型装备研发创新和推广应用;等等。

其实不仅中国,很多发达国家近年来也制定了无人化物流技术升级计划。以日本为例:据《日本经济新闻》报道,为了实现人工智能(AI)的产业化,日本政府制定了路线图,计划分3个阶段推进利用AI大幅提高制造业、物流、医疗和护理行业效率。在因网购市场扩大而人手短缺的快递物流行业,日本将活用卡车自动驾驶和小型无人机,“力争到2030年实现完全无人化”。

由此可见,随着技术不断升级,相关项目迅速落地,无人化物流服务已经越来越快地走进人们的生活。

物流无人化技术应用概况


物流无人化技术主要应用在三个环节:仓储、运输、末端配送。

1.仓储环节无人化

无人化技术应用最早、范围最广的就是在仓储环节。几十年来,自动化物流技术设备在发达国家得到广泛应用,并已经过多次迭代发展,从最初的托盘式自动化立体库ASRS、自动输送与分拣系统、无人搬运车(AGV),到后来的穿梭车、料箱式自动化立体库Miniload等等,先进的自动化物流解决方案不断涌现。物流中心正逐步向高度信息化、自动化和智能化方向发展,最终将实现无人化。

近些年最受关注的自动化物流解决方案莫过于KAVA机器人系统,该技术已在我国迅速崛起,有越来越多的企业愿意尝试类似的解决方案。有物流中心进行过测算:过去的传统类型仓库,消费者下单之后,拣货员需要走到货架前,将货物拣出。由于一个订单往往有几件不同类型的商品,存储在不同区域,拣货员需要在货架间快速穿梭,但通常每小时只能拣货100多件。现在,采用移动机器人将货架送到拣货员面前,每小时的拣货量比以前提升了3倍多。在很多新建的物流中心,已经实现了入库、存取、拣选、包装、出库等环节的无人化自动操作。

以菜鸟网络浙江嘉兴一个日均处理百万件商品的全自动化仓库为例:包裹自动拣货完成后,被自动贴上快递面单,就连最后的封箱作业也机器自动完成,然后被送上高速分拣机。分拣机一小时可以分拣超过2万件包裹。由于整个仓库不需要人工操作,无需预留叉车以及人工通道,货架的高度也无限制,整个仓库存储密度极高,相当于传统仓库的4倍。菜鸟网络副总裁、“双11”物流总指挥史苗表示,近期将在上海、天津、广东、浙江、湖北等重点城市和物流枢纽启动超级机器人仓群,通过智能算法、自动化流水线、AGV机器人等技术,提升仓内的无人化作业水平。其实,除了在物流中心内部,无人化技术还出现在仓库到生产线的物料搬运环节。如,今年3月份,新松发布了与广州风神合作研发的首批应用于户外智能物流领域的无人驾驶拖车。这是国内首次将移动机器人技术应用于户外拖车改造升级中,智能拖车具备自主运行、自主导航、安全防护等功能,可在复杂路况、雨雪等恶劣天气下正常运行。新松公司将客户原有的4吨国产电动牵引式旧车加以改造,升级后的无人驾驶拖车采用惯性导航方式,可完成从in-site车间到总装车间的物料输送,奔波于各个车间不同路段,无人驾驶车的运行状态具备可视化,满足生产节拍。无人驾驶拖车未来可与企业生产、调度系统无缝对接,实现车间到车间之间的柔性物流作业,提高厂区范围内的智能物流水平。

无人化技术对提高物流作业效率的效果显著。据京东公司披露:京东昆山无人分拣中心的分拣能力可以达到9000件/小时,供包环节的效率提升了4倍,在同等场地和分拣货量的前提下,无人化技术应用使得每个场地可节省人力180人。

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京东昆山无人分拣中心

尽管限于技术和成本因素,目前物流中心主流的解决方案还是人机结合的方案,还未做到完全的无人化,但是作为技术储备,很多公司也积极进行着完全无人仓技术的研发和试验,其中包括难度很大的机器人拣选环节。可以想象,在不远的将来,可能真的出现空无一人的仓库,一台台机器将货架送到包装工作台,机械手准确识别货物,分拣出需要的商品,打包后放在传送带上直至货物发送。

2.运输环节无人化

运输环节的无人化是指通过车辆自动驾驶技术替代驾驶员的操作。自动驾驶技术是利用多种车载传感器感知车辆周围道路交通环境,并利用车辆自身的电子控制系统控制车辆行驶速度和方向,从而实现车辆的自动行驶。近些年,科技类公司强势进入汽车自动驾驶领域。谷歌正在打造安卓(android)车载系统,并与汽车厂商(如奥迪、通用、本田和现代)以及英伟达公司共同组件“开放汽车联盟”以打造公路“通用平台”;苹果公司也开始研发车载iOS系统,汽车中的机械结构正不断被越来越多的传感器、ECU、电动机、软件、操作系统所取代。自动驾驶技术是十分复杂的系统工程,集合了计算机控制、传感器技术、视觉识别、人工智能、定位导航、网络信息技术等一系列高精尖技术,在这些领域内,高科技企业具有更大的技术优势。

自动驾驶技术一旦进入实用化,有可能极大地改变目前运输行业的业态。例如在我国,从事长途运输的司机普遍存在着疲劳驾驶现象。自动驾驶技术可以有效降低驾驶员的劳动强度,提高运输效率的同时又可以提高运输的安全性。而在一些劳动力短缺的发达国家,自动驾驶技术可以解决一些运输行业司机短缺的局面,同时又降低了运行成本。未来,自动驾驶技术将极大地提高运输行业的生产力效率,降低运输成本,从而对整体社会经济都会带来积极的影响。

除了车辆自动驾驶技术,无人机在干线运输环节的应用也十分值得期待。以顺丰为例,除了在末端配送阶段尝试旋转翼无人机配送,还尝试开发大型固定翼无人机应用。顺丰的大型固定翼无人机最早在2016年11月珠海航展公开亮相,当时展示的机型是朗星无人机研发的一款名为“空中卡车”AT200的机型,其翼展达13米,最大航程可达2000公里,货舱容积10立方米,最大负载可以达到1.5吨。选择使用航程和载荷都更具优势的固定翼机型作为无人机项目实施的重点方向,主要源于顺丰集团对无人机在配送环节应用的新定位,即支线货运。顺丰集团相关人士透露,目前主要考虑到一些地理环境较为复杂、交通基础设施较差的中西部地区三线及三线以下地区的货运需求,货物从一、二级航空枢纽向更深的渠道转运环节,如果完全依靠陆运效率不会太高。“比如从攀枝花到成都,如果用卡车运输需要15个小时,但无人机不到三个小时就可以完成。”固定翼无人机虽然对起降条件要求不高,但仍需要有平整的场地实施起降,为此顺丰集团方面也考虑在未来大量采用支线机场来运营。

京东在无人机飞行控制、智能化和集群飞行等方面实现了技术积累,为中型、大型无人机运营提供了技术支撑和安全保障。8月29日,该公司正式发布了自主研发的适用于长距离运输的首款倾转旋翼无人机VT1,通过油电混合的动力,其飞行半径超过200公里、起飞重量超过200公斤,已经可以满足跨城市的物流运输要求。

可以想象,无人机在支线、干线运输上的应用能够大幅度提高相应物流中心辐射能力,提高物流中心之间的调货、配货能力,降低库存成本,从而进一步提升物流体系的运作效率和水平。

3.配送环节无人化

末端配送环节的无人化技术具体应用方式有无人机、无人车和自提柜。

无人机配送不仅仅提升了用户体验,更重要的是,在偏远多山地区,无人机配送相比传统配送具有明显优势,解决了投递成本过高的问题,因此有很大的实用价值和应用前景。

无人车是城市末端配送解决方案的一个新变革,能够针对城市环境下办公楼、小区便利店等订单集中场所进行批量送货,其出色的灵活性和便捷的使用流程将大幅提升配送效率。不过,目前来看无人车技术基本都处于试运行阶段,还没有真正付诸应用。如京东、菜鸟等虽已推出自己的无人车末端配送解决方案,但还是在一些封闭区域环境中试验运行(如校园、工作园区等)。

末端配送的另一种无人化方式是应用自提柜(又称自助提货柜、智能提货柜、智能快递存储柜、智能快递箱等)。由于它集成了物联网、智能识别、动态密码、无线通讯等技术,能够实现快递包裹的智能化集中存取、指定地点存取、24小时存取、远程监控和信息发布等功能,目前在末端物流配送环节已有广泛使用。由于自提柜的运行只依赖电力系统和通讯系统,对空间条件要求不高,因此可以根据业务和运营的需求灵活设置。由于使用自提柜投递快件,减少了等待客户等环节,投递效率十分高,一个快递员最少可以管理十几组自提柜,因此每次投递的人工成本可以降低很多。用户在使用自提柜时,除了传统的动态密码解锁方式,现在还出现了刷脸取件方式,使用更加便捷。

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小区快件自提柜

目前,国内自提柜市场占据前两位的企业是中邮速递易和顺丰旗下的丰巢,今年该市场变局不断。7月7日,速递易与中邮旗下自提柜整合为全新的“中邮速递易”。9月13日,中集集团将旗下中集电商物流科技有限公司(自提柜e栈运营商)出售给深圳市丰巢科技有限公司。自提柜市场上两大战队正式成型。据公开资料显示,国内智能自提柜共有约20万组,其中,中邮速递易约有7.7万组,丰巢收购e栈后约有6.9万组。随着市场格局的改变和竞争升级,可以想象自提柜运营商将进一步加大网络布局和服务能力的提升。

总体来说,在末端配送环节快递员流动性大、用工成本昂贵,无人化技术和设备的应用在一定程度上缓解了用工荒、用工贵等难题,并且能根据客户的不同需求(保护隐私需求、灵活时间取件需求等)提供差异化服务,其前景是值得看好的。

挑战重重,未来可期


不可否认,物流无人化技术日益受到重视,市场前景看好。但目前业界普遍认为,全面普及应用还为时过早。这是因为以“无人化”为代表的智慧物流还在起步阶段,技术成熟度、稳定性还需要观察,成本有待进一步下降。

以物流机器人为例,要完成代替人的功能,首先要具备行走、识别和抓取的能力。在机器人行走方面应用的主要是导航技术,包括电磁导航、磁带导航、激光导航、惯性导航、图像识别导航、自然导航等多种方式,不过目前这些导航技术均有一定的不足之处,如电磁导航改变或扩充路径比较麻烦,导引线铺设较困难,激光导航制造成本高,对环境要求相对较高,二维码导航路径需要定期维护,对地面平整度要求较高。在机器识别方面,主要应用的技术有RFID技术和机器视觉识别技术。RFID模式实现较为简单,但其标签成本抑制应用场景。机器视觉识别模式真正实现了“拟人化”的识别能力,但技术难度大,成本高,目前尚无法大规模复制。在抓取能力方面,尤其在抓取不规则小件物品能力方面,目前机器还无法达到人类的能力,因此完全无人化的拣选只能在部分环节和部分场景应用。

有专家特别指出,“无人物流”能否提升效率和降低成本,必须结合具体应用场景和具体作业环境。从物流效率上看,物流无人化在重复作业、承重作业、非精确搬运作业和高速识别作业上比人工更具有优势。但无人化技术不是万能的,特别是在处理复杂作业、柔性可变作业等方面,机器还不能替代人工。
除了技术和成本原因以外,还有多方面的现实因素制约着物流无人化发展。如无人车上路的资质问题,发生交通事故后责任如何划分,无人设备在街上、天空移动时会不会被居民干扰等。所以,从居民素质、人口密度、法律法规等方面考虑,无人设备还有很多局限和不足,需要进一步完善。

其实,目前越来越多的企业对无人化物流作业非常感兴趣,并加快在生产、仓储等环节引入机器人、AGV、自动仓库等取代人工作业。其发展思路是稳步推进,先从局部改善开始,在某一环节、某个场景积极尝试,逐渐摸索并积累经验,取得好的效果后再推广应用到其他环节。如,DHL等物流公司在推进以AGV替代叉车搬运物料;上汽通用则在汽车制造所需物料存储、运送和上线环节,积极推进自动化立体库、智能AGC、无人叉车、智能拣选机器人等先进设备应用。随着经验逐步积累,技术不断成熟,无人化物流技术会得到越来越广泛的应用。

总体来看,尽管当前物流无人化面临重重考验,但是人力成本上升与物流作业提速的压力下,在智能制造与智能物流加快发展的促进下,“无人化”似乎是物流行业转型升级的必由之路,低效的生产力迟早要被更新、更快、更好的技术所替代。有专家预测:“对于物流无人化来讲,某个点的突破可能会带动整个系统的提升和发展,那么无人化物流的普及也可能在某个临界时间迅速到来。”

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