随着数字化、自动化浪潮席卷每个行业,制造业物流业面临着痛点和转型压力,作为一名物流工程师需要不光是外部物流的知识,还要补齐内物流的技术发展路径与未来趋势,上海电子展认为,从技术发展层面而言,更大的规模,更高的柔性,更高的自动化水平,更高的效率,更低的成本,无疑是发展趋势。自动化、无人化、智能化成为发展的总趋势。
一、概述
仓储物流自动化技术是指与仓储作业相关的自动化技术与信息技术。仓储物流技术横跨多个学科,又自成体系,关于其分类,国内外并没有明确的定义。我国由于物流技术发展较晚,一开始基本上是按照欧洲物料搬运协会(FEM)的定义,将其归类于物料搬运技术(material handling technology)一类。
二、我国仓储物流自动化技术的发展过程
一般认为我国物流自动化技术的发展始于上世纪70年代中期,这是有其道理的。典型的事件是第一座自动化立体库的兴建和第一台自动分拣机的研发。尽管从那时起的20多年间,我国对仓储物流自动化技术的研究从未停止脚步,并且在标志性产品——自动化立体库技术、输送分拣技术等方面取得了长足进步,但无论产品的种类,还是产品的质量,抑或是新产品的创新方面,均不尽人意。这一方面由于我国基础工业落后,无法靠自身能力提供自动化产品所致;另一方面则是我国的国民经济发展落后,人力成本很低,导致市场需求不足。只有有限的行业,如化工、汽车、航空等,对自动化仓储系统提出了需求。
1998年前后,随着联想、海尔、昆明卷烟厂等企业开始建设自动化物流系统,我国的物流技术发展开始步入快车道,以自动化立体库为标志的仓储物流技术得到质的飞跃。进入21世纪,随着改革开放的深入和我国顺利加入WTO世贸组织,国民经济取得突飞猛进的发展,自动化仓库技术的发展也迎来春天。
市场需求旺盛,行业人才济济,这是对当前我国仓储物流自动化行业恰当的评价。2015年以来,随着资本的大举介入,我国仓储物流自动化行业发展呈现出前所未有的繁荣景象,一大批高素质的人才涌入,一大批新兴企业迅速崛起,物流技术水平得以迅速提升。
三、与世界先进水平的差距
尽管我国仓储物流技术研究与应用取得了长足发展,并且在个别行业领域如电商、烟草等,已经领先于世界。可以说,经过物流人的努力,我国仓储物流技术水平是与世界先进水平差距很小的行业之一。这主要取决于两个关键因素:其一是我国制造业水平的快速提升,仓储物流市场需求持续攀升;其二是整个行业竞争充分,缺乏垄断企业所致。
然而,从客角度观分析,我国仓储物流技术与世界先进水平还有较大差距,并且很难在短时期内彻底改观。综合起来,有如下几方面的差距。
1. 基础研究与核心零部件
关键零部件包括电机减速器、PLC及控制元器件、自动识别装置、机器人本体等。
电机减速器是物流装备的关键零部件之一,虽然国产电机减速器在20多年前即有应用,但效果并不理想,以至于到现在为止,关键设备的电机减速器主要采用德国产品。这一现状还将延续很长一段时间。与此相关的还有轴承、滑触线、扁电缆、齿形带等配套产品。PLC及控制元器件的应用主要以SIEMENS等品牌占据绝对优势,中国国产品牌几乎可以忽略不计,差距难以用时间来度量。
2. 关键设备的性能指标
上海电子展了解到,AS/RS(自动化立体仓库)、分拣机、AGV等关键设备于技术,尽管出现了全面国产替代的可能,但差距依然明显。差距在于设备的成熟性和多样性等方面。导致这种结果的根本原因在于,很多国内企业的设备生产时间普遍太短,研发经费不足,缺少专门人才,产品没有经过严格的试验和实际应用的检验。时间、机会和研发的方法论都成为制约技术进步的重要因素。
以分拣机为例,国产交叉带分拣机尽管有数十年的历史,但产品的关键指标——可靠性、稳定性、噪音等,一直不能与进口设备相提并论。所以,大型的机场行李系统和包裹分拣系统几乎被国外产品垄断。其它产品,如堆垛机、miniload、穿梭车等,情况都大同小异。
四、仓储物流技术的发展趋势
从行业应用看,我国仓储物流技术的发展,已经从“适度自动化+高度信息化”阶段过渡到“高度自动化+高度信息化”阶段,并开始向智能化演变。这是大的方向。从技术发展层面而言,更大的规模,更高的柔性,更高的自动化水平,更高的效率,更低的成本,无疑是发展趋势。自动化、无人化、智能化成为发展的总趋势。总体而言,物流技术的发展,将会在以下几个方面有较大的突破:
1. 柔性化技术与单元化技术的全面应用
仓储物流中的柔性化技术,如AGV、kiva、四向穿梭车、子母车、3D组盘技术等,未来还有可能是可行走的机器人、无人机等。有些是高度柔性化的,有些则是半柔性化(与完全柔性涉及的指标存在差距,如路线不能随意调整等)的。其主要特点表现在:(1)其路径是非固定的;(2)设备数量是可增减的;(3)设备用途是多方面的。以AGV为例,早期的AGV系统仅用于物料搬运,然而今天的AGV(包括kiva),可以用于搬运、输送、储存、拣选等多个方面。未来,AGV大面积取代叉车和输送机的可能性很高。
2. 货到人拣选技术将成为拆零拣选的主流技术
货到人拣选(未来可能是货到机器人拣选)技术在近几年受到广泛重视并快速发展,但还远没有达到普及的水平。这一技术以巨大的优越性,将会在拆零拣选(不仅限于拆零拣选)环节发挥巨大的作用。尤其以多种形式的穿梭车和kiva为代表的存取技术取得了突飞猛进的进步。kiva机器人已经被认为是拣选系统中使用广泛的自动化技术之一,成为引领世界物流技术发展的潮流。穿梭车技术,包括多层穿梭车和四向穿梭车等多种形式,也是近年来发展迅速的技术之一,其在大型配送中心,尤其在电子商务配送中心,将起到关键作用。
3. 自然导航和3D识别技术在物流系统中普遍应用
自然导航技术广泛应用在自动驾驶技术上,是一种比激光导航更加优越的导航技术。kiva在电商等众多类型的仓储物流系统中都有应用。但kiva基本采用二维码+磁条导航技术,这是一种成本相对较低的导航技术,缺点是柔性较差。自然导航技术完全克服了过去那种需要预定义系统和环境的思路,可以模拟汽车在一段陌生的公路上行走。当然,由于仓库是一个封闭系统,比起公路来要规范许多,因此,自动导航的难度相对降低很多。
3D识别技术之所以重要,主要在于它解决了空间定位问题,使得自动拣选、自动码垛与拆垛、自动装车与卸车变得可能,可以预见,3D技术的全面应用,将对仓储物流技术产生革命性的影响。
文章来源:搜狐