仓储自动化起源于20世纪50年代的美国,彼时开发者将计算机控制技术应用到传统的高架仓库中,开创了自动化仓储的先河。人们很快意识到此举对于提升仓储运营效率、降低综合成本的好处,因此很快将这样的成功案例复刻到了更广泛的仓储应用中。
智能自动化仓储一般是由自动化立体仓库、立体货架、有轨巷道堆垛机、高速分拣系统、出入库输送系统、物流机器人系统、信息识别系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统、以及其他辅助设备组成,并且还要借助当下最火热的物联网技术,如RFID技术通过先进的控制、总线、通讯等手段,实现对各类设备的自动出入库作业。
不难看出,智能自动化仓储需要应用互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能、RFID、GPS等技术的支撑。同时,我国仓储业也正在向智能仓储与互联网平台发展,条形码、智能标签、无线射频识别等自动识别标识技术、可视化及货物跟踪系统、自动或快速分拣技术等已经在一些专业仓储企业大量应用。
时至今日,仓储自动化根据应用场景的不同,演化出了两种类型:
工业生产型
工业企业基于原材料、半成品、成品以及零备件等货物存储、输送和信息化管理,实现物料自动传输与订单自动处理,提高生产配套效率、车间物流管理水平以及仓储管理能力。这已经是工业4.0蓝图中重要的一环。
商业配送型
主要为商业企业提供产品存储、分拣、配送和信息化管理,实现信息自动传输与订单自动处理,提高订单处理能力,降低订单分拣成本,进而减少流通成本。此类应用业已成为今天庞大的电商王国不可或缺的支柱。
可见,仓储自动化已经与智能制造、电子商务这两个重要的经济引擎深度绑定,其未来可持续的发展前景毋庸置疑。据AlliedMarketResearch的市场研究数据,年全球仓库自动化市场规模约为亿美元;在至年间,预计该市场的年复合增速为15.3%,在年将达到亿美元。
目前,我国正处于仓储物流升级阶段,由机械化向自动化和智能化不断升级。其原因在于:一是电商、物流产业迅速发展,带动了智能仓储的需求。于是众多设备商积极向系统集成商转型,寻求优质客户和新的利润增长点;二是,劳动力成本高涨、加之国家政策大力支持鼓励智能仓储发展,比如出台了《关于推进物流信息化工作的指导意见》《物流业发展中长期规划》《“互联网+”高效物流实施意见》等政策文件;三是、加上制造业等外包需求的释放和仓储业战略地位的加强。
仓储自动化中的创新技术
按照比较严谨的定义,仓储自动化是指通过信息化、物联网和机电一体化等技术,提供智能化物流解决方案,通过将物料出入库、存储、输送、生产、分拣等物流过程自动化、信息化和智能化,来实现降本增效的目的。由此不难看出,新技术的应用是仓储自动化发展的底层驱动力。
与其他自动化系统类似,仓储自动化系统也包括感知、连接、决策、执行等几个关键环节,构建起了一个完整的数据产生、传输、处理和应用的链条。这其中,也是各种创新技术的演兵场。
1、识别与感知
现代仓储管理依托RFID技术,可以自动读取仓库中不同货物的数字标签,识别其“身份”并进行自动化处理,提供了一种高效的解决方案。同时,更多的传感技术也正在被集成到仓储自动化系统中,让相关的设备具备诸如机器视觉和空间感知等能力,以便可以综合更多的数据,建立更全面的洞察。
2、工业物联网(IoT)
仓库自动化的另一个重要组成部分:智能的工业物联网(IoT)。透明度是仓库管理的全部和最终目的。在过去,了解仓库的库存就足够了,而今天则意味着从各种来源和系统中汇集大量的数据,并实时处理。因此,IIoT平台持续记录、收集和评估仓库中的工厂、传感器和过程数据,控制系统,报告故障,安排维修工作(预测性维护),并减少停机时间。预测性分析提供了未来需求波动的指示,并确定了材料流动和交付的最佳路线。各个仓库流程内的网络化程度越高,优化的机会就越明显。为了更好的决策,哪里缺少数据?订单拣选的问题出在哪里?以及如何使交通和工作路线变得更短?
3、仓储管理系统(WMS)
这是整个仓储自动化系统的“大脑”,汇聚来自各方面的数据,并通过处理最终形成决策指令,驱动整个仓储系统的高效运转。值得注意的是,AI技术的应用,正在赋能WMS新一轮的迭代升级,建立在海量数据基础上的洞察,为优化流程、避免故障、提升效率带来更大的价值。
4、仓储机器人
自主运作的机器人作为仓储系统中实现货物搬运的末端执行器,是仓储自动化的一个重要标志,其中具有代表性的包括AGV(自动导航车辆)、AMR(自主移动机器人)和ASRS(自动存储和检索系统)。它们可以根据预先设置好的线路(如AGV)或者是自主感知周围环境(如AMR)自动化运行,实际上自身就已经是一个集环境感知、决策规划和控制执行于一体的综合智能设备,且产品的功能和形态也日趋多样化。
自主移动机器人(AMR)在规定区域内自由导航。自主的自动导引车(AGV)、无人机和自动输送系统可以覆盖很长的距离,并将货物安全、快速地送到正确的地方。另一方面,协作机器人(cobots)与人类同事"携手"工作,并简化了工作流程。
5、智能基础设施
为了支撑整个仓储系统的智能化发展,相关的基础设施也需要智能化升级,比如为AGV和AMR配套的智能充电站、安全监控设备等,这也是将仓储自动化系统无缝融入到仓储物流体系中的关键。
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