貨到機器人揀選還有多遠？

文/本刊記者 任 芳

隨著以智能制造為代表的制造業物流升級發展以及智慧物流的不斷推進，無論從市場需求還是技術本身，都為“貨到機器人”技術的發展和應用奠定了一定基礎。不過，從全球來看，目前“貨到機器人”揀選技術還存在一定瓶頸，未來要實現更大范圍應用，還有很長的路要走。

5月24日，京東首次對媒體公開其已正式運營的無人倉，并首次公布無人倉世界級標準，即“三極”、“五自”和“一優”原則。5月30日，由菜鳥網絡主辦的2018全球智慧物流峰會上，菜鳥網絡也展示了包括不同類型智能倉儲機器人及機械手臂等在內的無人倉技術。

無人倉是高度自動化、智能化的倉庫，通過各種自動化設備代替人來完成貨物入庫、上架、存儲、揀選、補貨、包裝、出庫等全部倉儲作業。近兩年，正是京東、阿里等電商巨頭將智慧物流作為重要發力點之一，無人倉相關技術得到大范圍布局。由于拆零揀選是物流中心最耗費人力和時間的工作，因而圍繞這一關鍵環節的技術創新不斷涌現。“貨到機器人”揀選作為“無人倉”的核心技術，隨著“無人倉”項目逐步落地，也受到越來越多的關注。

三大揀選方式及其特點

訂單揀選（特別是拆零揀選）是物流配送中心最重要、最復雜的作業之一，揀選方式和技術直接影響著整個倉庫的揀選效率，關系到倉庫成本的高低，因此備受關注。

根據揀選方式的自動化程度高低，主要分為人工揀選、半自動揀選、全自動揀選三種。

德馬泰克2016年推出的Rapidpick XT 貨到機器人揀選系統，可以配合德馬泰克多層穿梭車系統，實現高效拆零揀選；可以365 天、7×24 小時連續作業，具有穩定的工作效率和可靠性

MODULA OnePick貨柜，該產品將揀選機器人內置到自動貨柜內實現存儲揀選一體化，能同時揀選多種商品的揀選

華章在2017 CeMAT Asia展會上展示的貨到機器人系統，目前該技術已經在國內某電商企業落地應用

1. 人工揀選

即揀貨人員通過紙質揀貨單，以及條碼掃描槍等簡單的設備進行揀選。一般來說，人工揀選都是“人到貨”揀選（PTG）的方式。目前，隨著技術的進步和行業的發展，采用全人工揀選的場景已經變得越來越少，或多或少會結合一定的自動化設備。

2. 半自動揀選

半自動揀選主要采用“貨到人”（GTP）方式，即通過自動化設備或系統按照一定的規則將貨物運送至揀貨人員所在區域，由人工完成揀選作業。通常來說貨到人系統由存儲系統、輸送系統、揀選工作站以及信息系統構成，這種“貨動，人不動”的揀選方式，大幅度減少了揀選作業人員的行走距離，不僅實現了高于“人到貨”模式數倍的揀選效率，大幅度降低了勞動強度，同時在存儲密度、節省人力等方面擁有突出優勢。

貨到人揀選也是近兩年最受關注的揀選方式，在新建成的物流中心尤其電商行業應用較多，并在其他行業不斷拓展中，成為主要應用趨勢之一。據蘇州牧星智能科技有限公司創始人劉明介紹，貨到人揀選具有多種類型的解決方案，包括：（1）旋轉貨架/Miniload系統+揀選工作站；（2）多穿系統（包括四向穿梭車系統）+揀選工作站；（3）AGV系統+揀選工作站；（4）多種類型的擴展及組合。其中，AGV系統這種“貨到人”揀選方式在電商的快速發展下，其應用得到進一步的拓展，形式也多種多樣，如這兩年大量涌入市場的類Kiva機器人揀選系統；以及國自機器人推出的STAR SYSTEM揀選系統——根據貨物被揀選頻率分成熱銷品揀選區和慢銷品揀選區，分別以“車陪人找貨”和“車帶貨找人”的“動靜結合”方式揀選；等等。

3. 全自動揀選

隨著智慧物流的發展，工業機器人作為智慧物流的核心設備，開始嘗試在物流作業中最為復雜的拆零揀選環節應用，即“貨到機器人”揀選系統。目前，行業內對于“貨到機器人”揀選并沒有明確統一的定義，約定俗成的說法是指揀選環節全部依靠自動化設備來實現，或者說，在貨到人的基礎上進一步采用機器人替代人力實現全自動揀選。

從系統構成上來看，“貨到機器人”揀選通常由智能倉儲系統、AGV或輸送線等輸送系統、機器人系統構成，解決自動化搬運和自動化揀選兩大問題。也就是說，在搬運環節，“貨到機器人”和“貨到人”系統的實現方式相同，即完成貨物的自動搬運；在揀選環節，“貨到機器人”揀選采用機器人替代人，即通過機器人來識別、抓取商品并放在指定位置。但值得注意的是，由于“貨到機器人”采用的是與“貨到人”系統完全不同的設計邏輯——通過上位信息系統或者管理軟件將物流系統的各個組成部分進行串聯，因此前者并不能簡單地視為后者的智能化升級，而是分屬不同的揀選工藝。

與“貨到人”揀選系統下的人工揀選方式相比較，“貨到機器人”揀選系統下的機器人不僅能夠長時間重復揀選動作，節省人力，還可以大幅度提高揀選效率，保證準確率。因此，在人力成本越來越高的趨勢下，“貨到機器人”揀選無疑具有獨特優勢。

“貨到機器人”揀選逐步落地應用

可以說，隨著以智能制造為代表的制造業物流升級發展以及智慧物流的不斷推進，無論從市場需求還是技術本身，都為“貨到機器人”技術的發展和應用奠定了一定基礎，而無人倉的落地，更為“貨到機器人”提供了良好應用場景。不過，從全球范圍來看，目前“貨到機器人”揀選技術還存在著一定瓶頸。未來要實現更大范圍的應用，還有很長的路要走。近兩年，各種“貨到機器人”解決方案開始涌現，并逐步落地。例如，在近兩年的 CeMAT Asia展會上，德馬泰克、Swisslog、華章、德馬、西斯特姆等企業紛紛展示相關技術。

據江蘇華章物流科技股份有限公司總經理華聚良介紹，華章自主研發的基于機器視覺的貨到機器人揀選系統，不僅在現場成功演示，并已在國內某著名電商企業無人倉內實現了落地應用。不過，這項應用主要針對的是硬質盒裝包裝且重量在3千克內的商品的全自動揀選。

西斯特姆的貨到機器人自動化立體貨柜也在2017 CeMAT Asia現場吸引了不少觀眾駐足。據該公司華東區銷售總監倪鍇介紹，目前已有24臺貨到機器人自動化立體貨柜成功應用于西班牙福特工廠，作為線邊庫自動揀選作業的高效組合；該產品在國內杭州某電梯公司也有項目落地。

早在2016年CeMAT Asia展上，德馬泰克便展示了其研發的可以配合Dematic多層穿梭車系統的貨到機器人揀選方案，實現高效的拆零揀選。德馬泰克有關負責人表示，在未來的智能制造中，機器人將扮演越來越重要的角色。今年3月，德馬泰克宣布將成立機器人卓越中心事業部，專門開發機器人自動化技術，以流程改進、機器人技術、視覺識別和軟件為基礎，為市場提供包括“貨到機器人”揀選在內的自動化解決方案。據介紹，德馬泰克目前正在研發AGV和機器人相結合，兼具自動導航及抓取功能的“貨到機器人”系統，如自主導航摘果機器人，既擁有機器的特點，又擁有人的柔性。

“貨到機器人”揀選技術瓶頸有待突破

盡管“貨到機器人”揀選系統已經開始在行業內逐步落地應用，但受訪專家普遍表示，從全球范圍來看，目前“貨到機器人”揀選技術并不成熟，應用案例非常少，大多數企業的相關技術僅僅停留在展示階段。

以電商行業來說，SKU數量往往十分龐大，商品包裝各式各樣，大小不一，并且訂單量巨大，對揀選效率或者揀選頻次要求較高，對夾具的技術要求更高。因此，這些不規則商品揀選對“貨到機器人”系統的穩定性提出了巨大的挑戰。華聚良表示，目前機器人控制理論有待進一步提升，同時機器人控制技術及視覺識別技術也有待提高，因此“貨到人揀選”解決方案極少有成熟的落地項目，在電商行業大范圍應用更是難上加難。

劉明則表示，除此之外，機器人夾具也是“貨到機器人”揀選難以大范圍落地應用的最大痛點。據他介紹，機器人揀選作業通常包含三個環節：一是識別商品，采用條碼掃描、視覺識別等技術；二是抓取商品，需要相應的算法進行支撐，同時需要依靠不同的夾具來實現；三是抓取商品的數量。其中，抓取是最大難點，一方面，對于不同規格、形狀的商品，抓取方式也會不同；另一方面還受制于貨物存放的規則程度，如商品如果不是采用一位一品的方式存放而是混合在一起，加之商品之間的相互遮擋，無疑增加了機器人識別商品與揀取的難度。

從貨到機器人自動化立體貨柜來看，盡管處理的SKU數量相對較小，揀選量也不及電商大，但是對硬件和軟件的要求都相對較高。在硬件方面，為了跟機器人配合作業，自動化立體貨柜的存取口需要外置，而傳統貨柜存取口內置，限制了機器人的作業；在軟件方面，要求則更高，也是“貨到機器人”系統的最大難點，即實現智能倉儲設備與機器人的對接。以自動化立體貨柜為例，機器人到位信息（0mm誤差）、托盤內的物料庫位信息、和機器人通訊系統實時精準交互，是對接工作的核心步驟。同時，機器人抓取的精準性和夾具的合理性也是關鍵。

“貨到機器人”未來應用趨勢

從以上幾位專家的分析來看，很明顯目前揀選機器人還存在諸多技術瓶頸，受制于此，市場盡管有全自動揀選的需求，卻很難針對全品類商品實現全自動揀選。但是可以肯定的是，隨著技術瓶頸突破與設備成本下降，當人力成本上升到一定程度，并且物流倉庫用工難問題進一步凸顯時，某些行業或將針對部分SKU進行“貨到機器人”全自動揀選。

1. 助力制造業線邊物料高效揀選

倪鍇表示，貨到機器人自動化立體貨柜這種全自動揀選方式可以很好地支持智能制造項目中線邊物流的高效揀選，如應用于航空航天、汽車制造、醫藥等行業。通常來說，一個自動化立體貨柜揀貨工位需要配備2～3個人，機器人不僅可以24小時作業，還能夠提高揀選準確度，揀選效率比人工作業大致提高1.5倍。隨著全球范圍內掀起智能制造風潮，以及《中國制造2025》戰略的實施，智能制造項目大量涌現，將會為貨到機器人自動化立體貨柜進一步打開市場。

因此，西斯特姆將貨到機器人自動化立體貨柜作為重點推廣的產品，預計未來該產品比例將達到30%～40%。在技術方面，西斯特姆已經開發出將揀選機器人內置到自動貨柜內實現存儲+揀選一體化，并能同時揀選多種商品的MODULA OnePick貨柜。據悉，該產品將于近期發布，并將在2018 CeMAT Asia 展會上展出。

2. 高附加值行業的針對性應用

劉明表示，一方面，“貨到機器人”可以應用于SKU數量少，包裝規則的行業（如乳品行業）；另一方面，可以改變傳統“貨到人”揀選的思路，即將貨物運送到揀選工作站——揀選——貨物歸位的方式，轉變為AGV與揀選機器人相結合，直接到貨架儲位去揀選商品，也就是將“貨到人”與“揀選”這兩個過程合二為一。不過他也指出，為了實現這種方式的自動化揀選，需要具備幾個條件：首先，商品形狀必須是規則的，便于機器人夾取或者用吸盤吸出；其次，為了便于揀選，對商品存取方式有一定要求。但如此一來，必然造成存儲空間的浪費，降低倉庫空間利用率。因此，這種方式只適合于倉庫成本較低的應用場景。

除了以上兩種形式外，劉明預計，隨著人力人本的上升，未來進口醫藥、奢侈品等高附加值行業還將出現一系列“專機”，即針對某一類商品的全自動化揀選系統，將自動存儲和自動揀選集成在一起（類似于MODULA ONEPICK貨柜），實現部分SKU的全自動揀選。

因此，總的來看，由于“貨到機器人”揀選存在一定的技術瓶頸有待突破，市場需求并不迫切。華聚良表示，至少需要5年時間，對于不規則物品的全自動揀選技術才有可能真正成熟。但是在某些特殊領域，“貨到機器人”揀選技術將得到良好的發展。未來，倪鍇認為，“貨到機器人”揀選要實現更大范圍的應用，還需要做到智能倉儲設備和揀選機器人的實時通訊互聯，同時提高智能倉儲設備和揀選機器人的工作精準度和穩定性。軟件系統是所有智能化揀選解決方案的第一要素，其次選擇成熟的硬件設備是保證系統穩定運行的基礎。