【原创】仓储机器人选型要点

来源:物流产品网 | 2023-09-20 16:44 | 作者:科技物语

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  图片来源:网络仓储物流业作为服务链条上重要的一环,已在探寻持续向前发展的新势能,在“机器换人”的逻辑下,我国仓储物流机器人经过了高速发展,但赛道竞争激烈,真正的竞争格局尚未定型,这为应用企业的选型增加了难度。仓储机器人的推广应用,付费买单的当然是企业级客户,这里所说的选型,是从用户角度,来谈几点看法。

    一、准确认识仓储机器人

    仓储机器人是实现全流程无人仓管理的重要一份子,也是近年来智慧物流领域的明星,但对于用户来说,对于仓储机器人的认知与需求还未十分清晰,为了更好的选型,我们需要对仓储机器人有准确的认识。

     1、AGV与AMV

     根据应用场景的不同,仓储物流机器人可分为AGV机器人、码垛机器人、分拣机器人、AMR机器人、RGV穿梭车五大类,以适应不同场景的应用,确保仓储流程的完成。

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  就应用来说,移动机器人(AGV/AMR)是仓储系统中的重中之重,因为传统捡货仓一个工人70%的时间其实都在走路上面,只有30%的时间是在做捡货工作,而应用AGV/AMR代替工人走路,则捡货的时间可提高到 60% 以上,可见移动机器人(AGV/AMR)的重要性,所以,我们在这里主要谈AGV与AMV的区别与联系。我们认为,从技术角度说,AGV与AMR是迭代的关系;但对用户来说,AGV与AMR却是互补的关系,是场景互补的关系。AGV(Automated Guided Vehicle),又叫自动导引小车,作为成熟度最高的品类,在仓储与生产线中高效、准确、灵活地完成物料的搬运任务,并且可由多台AGV组成柔性的物流搬运系统,搬运路线可以随着生产工艺流程的调整而及时调整,大大提高了生产力和企业的竞争力。而且,AGV小车要比传统的叉车需要的巷道宽度要窄得多,从而提高仓储的利用率。但是,AGV分拣系统是属于二维码导航,每增加一台AGV,都必须对环境做出重新布置,改造费用前期投入和后期叠加成本使得其回本周期遭受考验,且有一个瓶颈:AGV小车越多,其处理量反而会下降。自主移动机器人统称为AMR,从技术上说,仓库机器人逐步从AGV发展为AMR(能自主定位、自主导航,自主移动的机器人),AMR是基于AI智能算法,集环境感知,动态决策规划,行为控制与自主执行等多功能于一体的综合智能机器人系统,也就是说技术进步了许多。AMR不需要一个中央控制系统对它发号施令,而是可以根据周围环境自主决策。因此,AMR机器人具有高度的智能化及强大的环境适应能力。虽然AGV是更成熟的技术,但AMR具备更“智能化”的特点,避免了安装导轨、贴二维码等改造,无需其他定位设施,路径可灵活多变,适应多种现场环境。但是当前在仓储搬运机器人的使用上AGV并不逊于AMR,原因是,从用户角度看,不同类型的AGV和AMR都有他们适用的场景,只是AMR适用的场景会比AGV更多,而AGV的应用则更成熟稳定可靠。

      2、G2P与T2P

      实现“货到人”拣选是仓储体系革命性的进步,由机器人替代作业人员进行长距离行走,其中又分为两种:货架到人(G2P)和货箱到人(T2P)方案,都是现阶段的热门方案。

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  货架到人,就是移动机器人搬运货架实现“货到人”拣选,是市场上较为成熟的物流机器人方案,对很多客户来说,目前的G2P方案已经足够满足他们的需求。但货架搬运能耗高一直受到业界的诟病,“为了喝一口牛奶,把整只奶牛搬过来了”,于是以货箱或订单箱为运载单位的“货到人”或“订单到人”仓储机器人解决方案应运而生。货箱到人机器人技术是传统货架到人方案的一种新变体,机器人将单个货箱而非整个货架带到拣选员工面前,关键优势在于保持主货架不动,从而可以将货架存储空间扩展至更高,显著提升仓储空间利用率。具体地说,箱式仓储机器人存储密度更高、改造难度更小、柔性和兼容性更好,能提高80%-130%的立体储存密度,可以帮助终端用户节省仓租,也更符合SKU多元化。对于仓储来说,存储能力的提升和出库效率的高要求通常是相互矛盾的,即高密度的存储方式可能较难支撑高速的出库要求,箱式仓储机器人可以将两者平衡起来,一方面通过纵向空间的充分利用和箱式存储的高密度优势,保障了客户的存储空间最大化;另一方面能够支撑货箱到人的高效的拣选方式,实现快速高效的库存周转。2021年以来,市场对箱式仓储机器人的认知程度不断提高,海柔创新、极智嘉、国自机器人、海康机器人、快仓智能等多家厂商在原有产品的基础上进行迭代更新,或者相继推出新品、优化了解决方案。

       3、产品力与技术性

       产品力,也可以理解为技术优势。当前,仓储综合性的门槛越来越高,有些仓储机器人智能化程度不够,导致在多场景运行下反应能力不足,功能不全,障碍物识别存在盲区等等,也就是说,有些设备厂商的能力尚未能达到终端用户的实际需求。

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  制造业的场景更为复杂,有时需要移动机器人实现跨厂区、跨楼层的搬运;柔性生产的发展,对移动机器人的柔性也提出了较高的要求,从而对仓储机器人的技术和服务能力要求更高。所以,仓储机器人不仅需要硬的品质,更需要软的功能,其中,指挥调度系统、自主导航系统、自动执行能力等越来越重要;更为复杂的仓库环境、生产环境,对仓储机器人的技术要求更高,对导航技术和系统方面要求更柔性,更智能。仓储机器人的技术突破是不封顶的,兰剑智能最新研发的超高堆垛机提升高度可超过40m,达到了国际前沿技术水平;仓储机器人技术需要不断的进步,比如,目前市场上就提出了采用吸力的仓储机器人手臂,不仅可取坚硬耐用的物品,而且需要"柔软的手臂"用于管理精致的商品,如水果和蔬菜。仓储机器人产品最主要的成本与技术集中于减速器、伺服系统和运动控制器等核心零部件身上,关键单元始终是技术突破的难点。关键零部件性能、可靠性、使用寿命都是很重要的参数,需要全面提升其质量稳定性和批量生产能力。仓储机器人的拓展方向,大概归为这么几个方向。一是更抗干扰的机器人,二是重型仓储机器人,为了满足大件重物仓储的需求,仓储机器人要变得更强壮,更能负载,这里还要考虑其续航能力、复杂环境的应对等问题。

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  对于仓储物流来说,仓储机器人成为衔接各环节的关键设备,可根据仓储品类,排列方式,搬运要求定制属于自己的个性化仓储机器人。当然,仓储机器人的总体呈现向部件更高度集成、组装使用更加便捷、总体造价更平民化的态势发展。产品力要求仓储机器人实行行业规范性和行业标准化,但这不是企业能解决的问题,需要行业与政府相关部门的努力。

       二、选型需要考虑的几个原则

     仓储机器人使仓储的工作模式发生了巨大的变化,提高了效率,降低了运营成本,但当前中国共有约30-50家仓储物流机器人厂商,大多数企业集中在2015-2017年创立,如何从其中找出产品与服务更贴合用户的实际物流需求的机器人,是一个重要的事情,需要考察等一系列的程序,但下列原则或多或少地可提供参考。

      1、实用性

     业界之外的人们理所应当地认为智能仓储应该是全自动、100%无人值守,很多媒体也或多或少地向读者展示了这种并不全面的新闻,其实,物流仓储机器人应用,不追求网红效应,而更重在实用性。

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  早期会有一些吃螃蟹的用户开展仓储机器人项目,并非完全为了实用和效率,然而,今天客户回归冷静和理性,通常都会从试点项目开始进行测试,一旦业务测试通过,才有可能进行大规模的复制。土地成本的增加,人工成本的提高,使很多企业的仓储面临着艰难困境,合理利用仓库空间,增加空间利用率以节省成本,使人们选择仓储机器人动机,特别是箱式仓储机器人的解决方案提高拣选效率和扩充仓储密度。制造变智造已初步落地,产业链已经逐渐完成了转型升级,业内对仓储机器人的认知更准确,更迫切。在产品的整个生产过程中,物料的加工与检验环节用时较少,大量的时间处于存储、装卸、输送和等待加工的状态。移动机器人能够实现产线之间、产线与线边仓之间的自主搬运,同时能与MES等系统对接,从而全面提升生产制造的效率。仓储机器人应用当追求实用性,而非模拟人类的人,为用户进行专业的需求分析及评估,逐渐从产品视角切入到用户的角度,力求提高用户实用性与体验度,才是赢得用户订单的正途。实用性当然包括稳定性和准确率。在电商仓库里,在连续的生产作业线上,用户对于移动机器人的稳定性和准确率要求更高,当前,部分机器人带载运行稳定性差,容易出现无法举升货架或行驶轨迹偏移等严重问题。因此,在选型中,要参考被选机器人企业的过往案例,是否经过极限考验,比如2018年快仓机器人在菜鸟无锡仓库拣选单日峰值达到40万件,而Geek+也披露出单仓单班次实现10万单的良好表现。更要注意的是,在一定场景下,缺乏人类思维技能的机器人在速度和/或灵活性方面仍不如人类操作员有效,有限仓储场景,人工更合适。

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  总之,仓储机器人不应“高大上” 而应“快稳省”,大规模落地的仓储机器人可能并不高大上,但必须实用。无论机器人有什么尖端功能,或背负着什么伟大理想,如果它不能经济高效地做枯燥或危险的工作,就没有投资人和用户会为此付钱。

       2、针对性

      传统仓储最酷炫的装备是叉车和输送机,叉车虽然解决了较重物料的搬运问题,但是也只能将物料保持在3米高度空间内周转使用,导致仓储占用大面积的土地,造成人工大量行走和搜索物料的工作,从而使仓库效率低下,于是,仓储机器人便有了用武之地,这是客户选用机器人的初衷。

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  仓库的核心功能是储存,但关键功能是吞吐,出入库效率是一个仓库价值的关键指标,机器人要聚焦场景,要突出工具属性,从研发阶段就要针对性地考虑仓储的痛点与难点。不同的行业、不同的仓库都有不同的难点,需求也不尽相同,这就意味着很难通过一两款标准产品直接匹配仓库。拿AMR来说,不同的行业场景对AMR的技术要求不同,则催生了不同类型的AMR。提升产品与场景的匹配度,是终端用户使用机器人的考量要素之一,自主移动机器人(AMR)经过100多万个生产小时和400万次试验才交付,但很多细节考验会在真正投入使用时才发生。仓储机器人的应用行业正在拓展中,工业制造已成为仓储物流机器人的下一个战场,而制造业包括31个大类,191个中类,525个小类,其中每一类的制造环节及流程又各不相同,因此对仓储机器人的需求存在差异。不同的制作工序与生产节奏,导致不同细分领域的解决方案,难以相互迁移,工业制造根据产品生产流程的不同,又可分为许多细分领域,每个细分领域需采取不同的解决方案, 行业应用针对性强,也可以说是定制性高。这一方面,为仓储物流机器人厂商创造了差异化的市场竞争空间,另一方面,要求工业制造企业在选型中要有针对性,针对各自的流程选择相应的仓储机器人,找到对自己从事工业领域持续深耕的仓储机器人企业。各仓储机器人制造商也在向制造行业开拓,例如,至2022年,快仓智能已初步完成了从零售领域到市场空间更广阔的制造业领域的过渡,产品应用超过50个行业,服务优质客户超过700家。针对性还表现在针对场景上。为了在不同的作业场景发挥更高效率,同时进一步降低成本,不同的智能仓储机器人解决方案开始涌现,为了针对更多的业务场景,机器人的载具正变得越来越多样。针对性还表现在机器人在大型仓、小型仓应用不同上,对一些大型的中心仓而言,一次性搬运多个物体可能会比较省成本,但对更多的小仓库而言,会造成了巨大的能源浪费,因此,小仓库在使用“类 Kiva”的仓储机器人时,将面临巨大的成本压力。从案例看发展,机器人制造商各有优势,因此,要针对案例中的优势,选择适应于用户需求的方案。

  仓储物流集成商,包括中国和外资集成商,具有服务大型国企和跨国外企的经验,能够完成大型自动化仓库的建设;而有的机器人制造商,针对新零售的发展,推出下一级仓库/门店的仓储机器人的分拣、拣选方案。针对性,也是差异性,一些进展较快的仓储物流机器人厂商已经走出了自己的差异化竞争道路。

      3、衔接性

      仓储机器人应用的扩张,体现在众多数量机器人协同作业;仓储基础智能硬件产品越来越与物流系统平台无缝对接,形成业务场景,服务场景的对接,提供整体的解决方案,实现了机器人与仓储物流业务的融合。

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  仓储机器人,要实现其在仓储中的功能,不是单打独斗,而是一个系统。智能仓储机器人须有强大的后台系统支持,比如极智拣选系统包含极智机器人、极智管理系统、标准拣选工位和充电站;海康威视-大型举升式仓储机器人涉及海康威视智能仓储机器人、机器人调度系统(RCS)和智能仓储管理系统(iWMS)三大核心模块。衔接性,既包括多个机器人同时运行时使其井然有序,尽量避免交叉碰撞等状况,也包括人机协作,移动机器人可以和人配合完成货物的分拣,运输,搬运等多个环节,有时智能仓的升级旨在改善人机交互能力。PA-AMR就是人机协作式机器人,与基础AMR相比,PA-AMR可提供更高柔性的协作、更复杂的系统交互和集群控制、更直观的现场信息,包括有关拣货任务订单信息的操作员界面等。PA-AMR更适用于仓储、工业等订单海量化、碎片化、个性化的场景,以及人和机器协作复杂程度较高,如工业线边仓等场景,国外Locus Robotics能够与人协同工作,在保证分拣精准性的同时,提高仓库吞吐量。在国内,人机协作拣选解决方案也已经成熟进入规模复制阶段,采用少量人员与多辆AMR自主移动机器人配合,形成一人拣多车,一车对多人,人车相汇,动态分区智能接力拣货的模式。进一步来说,衔接性,不仅包括机器人和系统,也包括以外的衔接部分,如咨询规划、工程实施、服务体系等其他因素,都关系到客户的综合体验。从整个物流闭环来看,库内功能完善、末端节点建设、智能设备(如机器人)的应用、信息化和智能化(云仓储、大数据、物联网)提升等需要全盘考虑。

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  国外inVia Robotics提供了一个自动化的交钥匙系统,通过适应现有的工作流程来提高客户业务效率,而无需公司重新配置地板或更改货架,它的机器人与仓库管理系统(WMS)和企业资源计划(ERP)解决方案无缝集成,是衔接性较好的范例。

     4、浸润性

     机器人产业与无人仓储物流正在通过跨界连结,整合协同更多利益相关方,无限推动物流经济高质量发展,客户作为应用方而浸润其中,共同推动着仓储发展。随着传统分工模式,协作服务模式发生转变,终端用户成为解决方案的参与者与决策者。用户引入机器人进行任务工作,但落地应用需要与机器人供应商之间不断协商,策划方案,才能进行决策,甚至为了更好适应产链输出,终端企业用户成为部分环节的生产者。

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  产业链中的不同角色,结合自身产品架构,建立体系化的服务优势,更好地服务终端企业用户。无论是核心零部件制造商、机器人本体制造商、仓储解决方案集成商,还是其他自动化设备制造商都可以垂直对接终端企业用户,并完成相关服务与售后。电商巨头与制造企业自身需求复杂,通过投资/合作/自研等方式应用仓储物流机器人,建设自动化仓库。工业制造厂商自身的定制化需求较强,同时,由于具备生产制造能力,能够根据自身需求生产和使用相应的仓储物流机器人。仓储机器人企业在商业模式上也在不断探索,原先大部分仓储机器人企业的业务模式主要有两种,一是向集成商提供单机设备产品,二是直接面向终端提供提供产品解决方案。现在,伴随着仓储机器人应用的不断成熟,机器人厂商们也开始探索一些新的业务模式,例如为企业运营一个智能化仓库,由仓储机器人厂商提供设备、人员和运营服务,帮助企业管理仓库和负责发送到该仓库的订单。机器人厂商负责仓库的日常运营并按照仓库的发货数量收取一定的服务费用等等。

      5、成本性

     成本性,即成本的敏感性,也就是投资回报期。相较于仓储传统自动化刚性装备一次性投入较大,部署时间较长,投资成本昂贵,物流机器人解决方案成本的低的、部署是快的,灵活性更强,成为替代刚性自动化的主力军。

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  和国外产品相比,由于国内机器人企业较多,价格内卷,导致中国仓储物流机器人更具“性价比”优势,这实际上也是一个大方向,就是国产化问题。我国髙端制造产业持续集群化发展,智能物流设备的国产替代趋势明显。面对智慧仓储自动化升级改造,要遵循一个原则:在解决问题的基础上尽可能控制成本。有句话叫:最适用的就是最好的,就当前大部分用户来说,实现完全无人化的仓储建设成本太高,从投资回报的角度来说是不划算的,因此,如何通过人到货、货到人、订单到人的有机结合,尽可能提升仓库效率且控制投资成本,即最大化性价比,是客户需要考虑的重要因素。传统的仓储机器人需要对仓库进行一系列整体的改造,无法在已存的、传统的仓库中直接使用。订单到人系统不需要对仓库进行太大的改造,更容易分阶段应用,成本在可控之内。与电商、快递等对价格和成本敏感的行业相比,制造业对成本回收周期的要求相对较低,因为,机器人替代的是产线工人,而其招工及培训等难度较大,成本可能更高,所以,在仓储机器人的选型上,把智能化放在首位。资料显示,国内企业第一梯队是:极智嘉(Geek+)、快仓、海康威视三家公司,着眼于优化产品服务,提升用户体验,关注机器人系统能否真正有效降低客户运营成本,提高仓储智能化。

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  随着技术和应用的不断沉淀,移动机器人的售价明显下降,终端客户购入成本降低,企业投资回报周期在缩短。结语:就未来而说,用户关注的核心在于仓储机器人存储能力的进一步提升,出库效率的最大化以及整体方案的高柔性,这成为仓储机器人制造厂商追求的目标。


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