无人仓储战“疫”硬实力凸显

突如其来的新冠肺炎疫情给各行各业带来了深刻影响与转型思考。面对巨大的医用物资需求和大众生活物资需求，如何将众多物资第一时间输送到抗疫一线和百姓家庭中，便是对物流行业的最大考验之一，也让关于物流行业新方向和新模式转变的探讨成为必要。

疫情的突然爆发，带来了医用民用物资运量的暴增，也进一步凸显仓配一体化和大密度基础物流网的趋势。本质上物流是一个综合的复杂体系，包括采购、运输、储存、流通加工、装卸、搬运、包装、配送、物流信息处理等环节。仓配一体化模式，从成本上分析优于“自营仓储+第三方配送”的模式，也是当下及未来电商物流的大趋势，决定了物流企业的运营效率。

基于我国的国土面积辽阔以及物流行业本身的“单点规模局限”，大密度基础物流网既是服务要求所致，也是规模效应的必然，苏宁、京东、顺丰都在最近几年发力布局仓储网络，尤其是云仓和高端仓的布局，借助大数据、云技术以及自动化、无人化的硬件升级，效率进一步提升。

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智慧仓储研究进展

近年来，电子商务、物流快递行业爆发式增长，迅猛发展的规模和碎片化的海量订单，导致传统仓储管理和运作模式难以及时、准确处理，仓储物流作为物品流通的载体、电子商务的血液，各企业迫切渴望提高仓储物流效率。随着“互联网+”的兴起，物联网技术的应用，仓储管理向自动化、智慧化发展，智慧仓储成为仓储业发展的热点。同时市面上各类无人仓储技术如无人车、无人机、机器人等，还有无人仓库如雨后春笋般出现在各企业视野中，这让不少企业产生一种误解：智慧仓储就是无人仓储。实际上，智慧仓储并不能等同于无人化的仓储。无人仓储简单的理解就是没有人的仓储，是依靠智能化物流系统应用集成，实现机器替代人工，全仓储流程的无人化，达到降本增效的目标。京东的亚洲一号无人仓、阿里、亚马逊的智能无人仓库都是具有代表性的无人仓库。这些仓库中，到处都是机器人和机械臂的身影，各种物联网技术联动交互。而智慧仓储是一种仓储管理理念，是通过信息化、物联网和机电一体化共同实现的智慧物流，从而降低仓储成本、提高运营效率、提升仓储管理能力。比如市场上一些企业利用RFID射频识别、网络通信、信息系统应用等信息化技术，实现出入库、移库管理信息自动采集、识别和管理，这就是一种智慧仓储。

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1.概述

无人仓是物流无人化发展的一个重点领域，也是目前最受各方关注的技术。所谓无人仓，即以自动化物流设备替代人工完成仓库内所有作业。但现阶段真正意义上的无人仓凤毛麟角。无人仓从字面理解是无人作业的仓库，其本质是先进技术设备与智慧软件系统的结合体。无人仓并不是追求所有仓库内作业都由设备来完成，其核心在于提高整个物流系统以及作业人员的效率，同时减少人力，降低成本。

在运营数字化方面，无人仓需要具备自感知等能力，运营过程中，与面单、包装物、条码有关的数据信息要靠系统采集和感知，出现异常要自己能够判断。基于数据的人工智能算法需要在货物的入库、上架、拣选、补货、出库等各个环节发挥作用，同时还要随着业务量及业务模式的变化不断调整优化作业。因此可以说算法是无人仓技术的灵魂。

在决策智能化方面，无人仓能够实现成本、效率、体验的最优，可以大幅减轻工人的劳动强度，且效率是传统仓库的数倍。无人仓的智慧化在于能够驱动上下游协同决策，并快速地调整决策，进而形成整个社会的、全供应链的共同协同、共同智慧化。

其实，无人仓中不同功能的各类物流设备，绝大多数都存在并使用了很多年，如AS/RS系统、Miniload系统、输送机、AGV、分拣系统、拆码垛机器人等。此外，也有如类KIVA货到人系统、机器人分拣系统等创新产品发挥着重要作用，得到越来越广泛的应用。与传统仓库不同的是，无人仓的设备之间、设备与工人之间需要依靠功能强大的软件——无人仓智能控制系统去调度与指挥，以实现紧密配合、高效协同作业。因此，数据感知技术（如同为机器设备安装了“眼睛”）和人工智能算法可谓无人仓的重中之重。

2.无人仓的典型构成

无人仓的目标是实现入库、存储、拣选、出库等仓库作业流程的无人化操作，这就需要具备自主识别货物、追踪货物流动、自主指挥设备执行生产任务、无须人工干预等条件；此外还要有一个“智慧大脑”，针对无数传感器感知的海量数据进行分析，精准预测未来的情况，自主决策后协调智能设备的运转，根据任务执行反馈的信息及时调整策略，形成对作业的闭环控制，即具备智能感知、实时分析、精准预测、自主决策、自动控制、自主学习的特征。

无人仓的构成包括硬件与软件两大部分。

硬件：对应存储、搬运、拣选、包装等环节有各类自动化物流设备，其中，存储设备典型代表是自动化立体库；搬运典型设备有输送线、AGV、穿梭车、类kiva机器人、无人叉车等；拣选典型设备有机械臂、分拣机（不算自动化设备）等；包装典型设备有自动称重复核机、自动包装机、自动贴标机等。

软件：主要是仓库控制系统WCS和仓库管理系统WMS。

 WMS——时刻协调存储、调拨货物、拣选、包装等各个业务环节，根据不同仓库节点的业务繁忙程度动态调整业务的波次和业务执行顺序，并把需要做的动作指令发送给WCS，使得整个仓库高效运行；此外，WMS记录着货物出入库的所有信息流、数据流，知晓货物的位置和状态，确保库存准确。

 WCS——接收WMS的指令，调度仓库设备完成业务动作。WCS需要支持灵活对接仓库各种类型、各种厂家的设备，并能够计算出最优执行动作，例如计算机器人最短行驶路径、均衡设备动作流量等，以此来支持仓库设备的高效运行。WCS的另一个功能是时刻对现场设备的运行状态进行监控，出现问题立即报警提示维护人员。

此外，支撑WMS、WCS进行决策，让自动化设备有条不紊地运转，代替人进行各类操作（行走、抓放货物等），背后依赖的是智慧大脑，运用人工智能、大数据、运筹学等相关算法和技术，实现作业流、数据流和控制流的协同。智慧大脑既是数据中心，也是监控中心、决策中心和控制中心，从整体上对全局进行 调配和统筹安排，最大化设备的运行效率，充分发挥设备的集群效应。

总之，无人仓是在整合仓库业务、设备选型定制化、软件系统定制化前提下实现仓库作业无人化的结果。理论上来说，仓库内的每个业务动作都可以用机器替代人，关键是要把所有不同业务节点的设备连通，形成一套完整高效的无人仓解决方案。

3.无人仓储关键问题

目前，在仓储、分拣、集货、输送环节都已经有了比较好的无人仓解决方案，但是在拆零拣选及包装环节，虽有不少自动化方案，却无法突破复杂场景的限制，还主要依靠人员进行相应的操作。这也是无人仓技术的突破难点。比如对于电商行业来说，实现数万个品规商品的自动识别就是难题之一，目前国内外的技术尚不能通过单一的方法，而是需要通过综合的解决方案来实现，但是这样成本会很高；另外，数十台AGV的调度相对容易，但是成百上千台AGV的调度就非常复杂了，既要保障AGV间互不影响、还要考虑订单时效，计算量和复杂度都是呈指数 级增长的。无人仓是一个包含多个子系统的复杂工程，需要各参与方密切配合、高效协同，实现物流系统的有机集成和逐步优化。

3.1规划与硬件方面

无人仓的规划，需要在一定的建筑面积下达到产出最大化，如果设备的各项主要指标能够得到进一步的提升，无人仓的坪效和人效将会相应的提升，如：

（1）电池：容量和充电速度的提升可以使物流设备的有效工作时间延长，一方面减少设备的使用数量，降低成本，另一方面处于工作状态的设备增多，可以提升坪效；

（2）驱动：设备速度和加速度的提升、电池能量更有效的利用，都可以提升设备的搬运效率和续航能力，对空间和人员的有效利用率都有很大的提升；

（3）网络设备：提升网络通讯设备的覆盖范围和深度可以减少AGV在不同网络设备间切换的频次，减少设备的通讯延迟、失位等故障，从而提升生产人效。

3.2技术方面

无人仓融合了物联网、人工智能、大数据等新技术，是数字化、网络化、自动化背景下的资源协同作业平台，是算法智能决策驱动下的实时自治系统。其中，需要解决的难点问题包括：

（1）人机协同，人和设备完美结合的背后，是各类资源的数据化，以及设备调度系统的智能决策算法；

（2）集群处理，在无人仓里的每个设备都不是孤立的，而是不断产生各类数据，并及时响应外界指令，同时具备自我感知和智能决策能力的设备集群；

（3）异常响应，设备也有出现故障的时候，设备间的配合更是如此，系统层面要判定并解决各类预知和未知的异常场景，并智能做出合适决策进行异常隔离，以确保系统的整体运行顺畅。

供稿：赵建国

编辑：庄新豪