以智能仓储机器人应对智慧仓储行业发展难题

马荣

摘 要：具备拣选、分拣功能的智能仓储机器人按其运行的内在逻辑不同，可分为货架机器人、订单机器人和SKU机器人。由立镖机器人首创的SKU机器人，通过设备租赁方式降低经营者应对峰值需求所导致的阶段性浪费，通过标准化模块化设计大幅度缩短交付周期，通过超多格口处理能力填补退货处理领域无自动化分拣设备的空白，从而有效应对智慧仓储行业发展的难题。

关键词：货架机器人;订单机器人;SKU机器人;立镖方案

引言

智慧仓储是物流人的努力方向。受益于烟草、医药、电商、汽车、家电、新能源、商超、快消品以及部分制造业轮动发展和投资拉动的影响，智慧仓储行业在过去10年快速发展，市场规模逐步扩大，预计到2022年将超过1200亿元。

不过在智慧仓储行业，普通的叉车、托盘、货架、输送机、分拣机等设备的组合应用能满足用户基本需求，因此技术创新需要突破上述框架。有两个方向可考虑：1）通过技术创新创造低成本核心产品，能够在某一环节上形成优势，使得仓储企业在同等投入水平下有更高的收益;2）物流集成方案能够科学合理地集成各种低成本产品。

智能仓储机器人正是在这一背景下获得突破，并为集成方案规划设计提供更多可能。智能仓储机器人门类众多，定义不一，本文所探讨的智能仓储机器人，限于分拣、拣选机器人。

一、智能仓储机器人应用比较

放眼全球，无论机器人的外形如何变化、宣传多丰富，其完成的工作无非是仓库内货物的搬运与归类，通过按订单、按门店、按SKU、按地址或其他标准进行归类后进入下一工序。按其拣选的内在逻辑不同，现有智能仓储机器人中，具备分拣或拣选功能的有三个应用方向：

1.1 货架机器人。货架机器人的原创者是KIVA，该公司于2012年被亚马逊收购。其初衷在于降低人在仓库内行走的时间，通过机器人将待拣选的商品搬运至人工处理区，由人工按订单进行分拣和复核，因此也被形象地称为“货架到人”。目前智能仓储机器人企业中，80%以上的企业都能找到几款货架机器人。货架机器人系统，除了对机器人进行各种改进外，对货架要求较高，且货架在应用驱动下变形为一个货架只有1个SKU、一个货架多个SKU、或者对货架的设计做调整便于更好地存取等。据了解，相比传统人工作业方式，该系统能够大幅度提高人的分拣效率，降低劳动强度。

在实际运营中，货架到人拣选模式并不理想，业界戏称该系统是“为了喝杯牛奶，拉来一头奶牛”，人的劳动强度降低了，但增加了操作环节，坪效和人效没有大的提升，能耗却大幅度提高。

1.2 订单机器人。由于货架机器人适用的场景有限，且综合效率不理想，因此有企业研发订单机器人，也称“订单到人”机器人。该系统工作原理为，一个机器人根据上位系统的指令驮单个或几个订单到订单商品所在货架，人工将该商品投放到订单框中，随后机器人将订单送至打包区进行人工打包处理。按一般理解，只要控制系统成熟，相关配套体系协调到位，订单到人有一定的应用场景，而且有比较高的效率。费解的是除了早期报道，该类机器人实际上并没有更多应用案例，不知是基于保密需要，还是因为控制系统不成熟。相信在行业的共同努力下，未来会有更多的应用案例出现。

1.3 SKU机器人。这里SKU是相对概念，核心在于机器人每次出发时是单一任务，或是属于某个地址的包裹、或是某个订单或门店的商品、或者是某一SKU。通过控制系统、运行速度和整体任务对流量的要求综合规划，并根据上位系统目的指令将商品以最优的路径送至目的格口。SKU机器人原创者是浙江立镖机器人有限公司，该公司基于长期的自动控制系统与精密伺服经验于2016年创立。其工作原理是机器人每次出发完成单一任务，或包裹、或商品，

SKU机器人首先用于快递包裹分拣，占地面积小、分拣效率高，随着研发深入和市场需求推动，该机器人不仅工作效率在原有基础上提升了20%，而且应用场景也得到快速拓展，已经在电商订单拣选、门店补货、退货处理、图书馆、餐饮以及生产物流等领域形成规模化部署，其中在美国部署14个仓库，在日本部署5个仓库。

鉴于其独创性、新颖性、柔性以及高效率等特征，引来大批跟进者，发展出滚筒式、皮带式、高脖子等各種形态。遗憾的是，跟进者在形式上能做很多翻新，但在效率和运行稳定性上始终无法达到经济水平，以至于在SKU机器人领域，立镖机器人出货量遥遥领先。

得益于资本、政策和企业的共同推动，智能仓储机器人在过去几年得到了巨大发展，并有广泛的尝试性应用，但行业原创者少，跟随者众，能够称得上技术根本创新的核心产品屈指可数，以至于大量机器人产品供应商加码转型为设备运营商，以完成对资本的业绩承诺，而智慧仓储行业却面临更多问题，需要更稳定、更柔性和更高性价比的机器人产品来缓解行业痛点。

二、智能仓储行业痛点

智能仓储有诸多难题需要克服，如基础信息采集困难、各主体信息系统间对接无标准、各行业各环节各场景需求高度差异化、电商的发展导致对物流流程的重构等。智能仓储机器人作为智慧仓储的重要组成部分和新的解决方案，既需要解决自身发展的瓶颈，更需要协助智慧仓储行业客户其发展过程中的固有难题。

2.1应对峰值需求进行的投资导致设备阶段性浪费

物流行业峰值特别明显，以“618”、“双11”购物节等为主要特征的电子商务，鞋服换季、零售促销等等，都会形成高峰需求。峰值的过度夸张以及年均20%左右的业务增长，对相对刚性的智慧物流系统而言是非常大的挑战。为迁就峰值和增长需求，在集成方案设计时往往需要放较大余量。理想的设计是平时少加班，高峰加人加时能满足平时2-3倍业务量的处理，这就需要方案设计时按平时的1.3至1.5倍设计，其结果是设备需要2年左右时间才达到满负荷运行，既增加期初投入，而且由于设备的不可分性，又增加平时的运营成本，拉长投资回收期。

2.2 智能仓储机器人交付周期不稳定

相比成熟的自动化设备，智能仓储机器人还属新鲜事物，涉及到机器人本体内部各驱动之间的集成与协调，控制系统、导航、通讯以及与WMS、WCS等的对接与协同，还有很多需要完善之处，会大大地影响交付周期，尤其是需要定制化的项目，交期更不确定。行业实践显示，智能仓储机器人承诺的交期一般在3-9个月，但实际情况要差很多。福建某分拣机器人项目，约定的项目交付周期2个月，从2018年8月上旬到10月上旬，要求达到的生产效率为1万件/小时，然而直到2019年的双十一，项目实际产能仍只有4000多件/小时，无法实际交付。虽然这只是个例，但部分智能仓储机器人厂家交付困难确实是行业发展之痛。

2.3 退货大幅上升呼唤新的解决方案

随着传统电商发展和直播电商兴起，各个领域的退货率持续飙升，部分行业退货率已经超过60%，退货处理水平的高低在一定程度上决定着这些企业的生死。相比物流其他环节，退货处理更复杂和传统：具有量大、多SKU和自动化程度低等特点。在量少、SKU不多的情况下，人工分拣还能应付，一旦上量，其拣选复杂程度会几何级数上升，对于好几千SKU、上万件每小时的拣选量，人工模式就是不可能任务，需要新的解决方案来缓解行业之痛。

三、立足行业痛点的立镖方案

3.1以高峰租赁模式缓解行业过度备份之痛，即初期投入满足平时作业需要，在高峰期向設备厂家租赁机器人及配套设施，以高效率渡过高峰期。相比流水线逻辑下的刚性设备，智能仓储机器人具备更大的柔性空间，每个机器人相互独立，方便移动和临时增加。广东某电商仓即采用这种模式，每年“618”和“双十一”来临，客户即向厂家租赁80-100台机器人，加入到原有场地，大大缓解高峰期用人需求，机器人租赁成本仅相当于临时增加8个工人。

3.2以标准化、模块化产品突破行业交付难、交付周期不确定的硬伤。立镖产品设计立足于使客户投入最少、见效最快，以能模块化运行作为核心关注点，目前其产品的各个组成部分都已实现模块化。

模块化和稳定的产品极大地缩短机器人交付周期。江苏某项目，占用仓库面积1400平米，分拣目的地254个，投入机器人350台，如此大的项目，传统设备交付至少需要3个月时间，立镖产品从产品进场到正式运营，整个交付周期只有10天，当年9月27日进场，10月8号交付撤场，大幅度降低无效资金时间。值得一提的是，该设备当年双十一分拣量在江苏省所有自动分拣设备中排名第一。

模块化设计还有利于远程交付，在交付领域实现客户DIY。立镖机器人广东某项目，占地面积100平米左右，42个格口，20个机器人。该项目即由客户按照安装手册自行部署，从设备进场到正式运行不超过1周，打破同行6个月不能交付的记录。

3.3以系统优势填补退货处理无自动化设备的行业缺口，满足客户按SKU分拣上架需要。立镖机器人主控系统可同时控制1-1000个机器人且效率不降，可根据客户分拣需要设置10-2000个格口，对有大量退货的行业而言是福音，提高效率和准确率，降低劳动强度。立镖机器人韩国某客户，每天退货量7万件。在此之前，需要6500多平米的处理场地，将近100人才能完成如此复杂的分拣。得益于SKU机器人高效拣选至多格口的能力，为客户设计了新方案，占地面积仅需要850平米，设置580个格口，以比较低的投入实现退货处理的智能化，人工需要量只有原来的60%，处理量比原来高一倍，极大地提高效率、分拣准确率和降低劳动强度。

四、结语

智慧仓储行业经过长期持续的发展，取得了令人称道的成绩，尤其是智能仓储机器人的出现，为仓储设备组合增加了新选项和可能。

在具有分拣、拣选功能的智能仓储机器人这一领域，有货架机器人、订单机器人和SKU机器人之分，尽管部分产品不稳定，但都有试用场景。未来，只有更成熟、更稳定、更高性价比、并经过市场持续验证的产品，才能缓解行业因峰值需求形成的投资浪费、才能有更短的交付周期、才能满足因退货大增而形成的新需求。

对于每一个应用智能仓储机器人的企业来说，不仅需要准确表达自己的所需，更多地了解各类产品的实际应用，还需要擦亮自己的眼睛，找到真正成熟的智能仓储机器人产品，才能真正解决实际问题，提高人效和坪效。

参考文献：

[1]新型智能仓储机器人及其应用[J]，任芳，物流技术与应用，2018年（8），第28-31页.

[2]百度百科，KIVA机器人https：//baike.baidu.com/item/kiva%E6%9C%BA%E5%99%A8%E4%BA%BA/16343581？fr=aladdin

[3]《智能仓储的独角兽逻辑》，https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1642340627556812841&wfr=spider&for=pc

[4]物流仓储自动化发展现状，https：//www.sohu.com/a/327387984_100048981

[5]中国仓储物流机器人发展现状及前景分析，http：//www.cnelc.com/text/1/190319/AD100893618_1.html