物流處理新技術(shù)

        概述

        電子商務(wù)的興起，對物流倉儲設(shè)備提出了全新的要求，這種要求分布在供應(yīng)鏈的各個環(huán)節(jié)。電子商務(wù)的基本特征，包括訂單數(shù)量的龐大和訂購品種的不可預(yù)見、海量的SKU、苛刻的時效性需求以及小訂單行的特點等，決定了其對設(shè)備的要求與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)有很大的不同。而大量的拆零作業(yè)催生出了“貨到人”多層穿梭車技術(shù)。此外，密集儲存技術(shù)的發(fā)展與冷鏈物流的需求密切相關(guān)。

多穿系統(tǒng)

        物流技術(shù)追求的更快速度和更高效率，將極大的改變物流的訂單處理水平。現(xiàn)在的情形是：配送中心的規(guī)模變得越來越大，日處理的訂單量越來越大，各種快速輸送技術(shù)、揀選技術(shù)和分揀技術(shù)則應(yīng)運而生。很多新技術(shù)，如氣墊輸送技術(shù)、磁懸浮輸送技術(shù)、高速堆垛機技術(shù)、高速分揀機技術(shù)等，已經(jīng)從研究室走向?qū)嵱谩?

        人們對于生活品質(zhì)的要求將越來越高，將要求有與之配套的物流支持，如維持產(chǎn)品新鮮的冷鏈物流將是一個大的方向，包裝的規(guī)范化也是未來追求的目標之一，個性化服務(wù)將走向兩個極端：一方面是產(chǎn)品規(guī)格的標準化將減少同質(zhì)化SKU的數(shù)量，另一方面則是個體采購的多樣化將加劇SKU的多樣性并減少每個SKU的配送量。

        未來配送的商品的形式可能也會有某種不確定性的變化，從傳統(tǒng)的成品配送可能變成原材料的配送（比如3D打印用的粉末），從傳統(tǒng)的紙箱包裝等變化為管道的粉末運輸?shù)?。未來的物流處理技術(shù)可能從關(guān)注存儲和分揀轉(zhuǎn)向如何高效的進行管道運輸控制等領(lǐng)域。

        關(guān)鍵技術(shù)

        （一）自動導(dǎo)引技術(shù)的全面應(yīng)用

        ?  1. 現(xiàn)狀

        自動導(dǎo)引的搬運設(shè)備（如AGV）由于其靈活性和柔性，其應(yīng)用場合非常廣泛。長期以來，由于受成本的影響，其應(yīng)用僅限于高端應(yīng)用場合，如卷煙生產(chǎn)等。隨著社會綜合成本的上升，自動化設(shè)備的成本相對價格下降，自動導(dǎo)航設(shè)備將迎來廣泛的應(yīng)用機會。

        ?  2. 挑戰(zhàn)

        （1）智能化自動導(dǎo)引系統(tǒng)存在成本居高不下，對環(huán)境要求較高等問題，是限制其應(yīng)用的關(guān)鍵問題；

        （2）苛刻的使用環(huán)境（如低溫、高熱、輻射、黑暗）對設(shè)備應(yīng)用場景的局限；

        （3）多機調(diào)度、協(xié)同作業(yè)的等復(fù)雜業(yè)務(wù)需求模式和設(shè)備的自主適應(yīng)能力之間的矛盾；

        （4）基于突發(fā)事件的設(shè)備應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)的缺失。

AGV系統(tǒng)

        （1）短期（2020）特殊環(huán)境下的低成本導(dǎo)引系統(tǒng)開發(fā)，如圖像導(dǎo)引、電磁波導(dǎo)引系統(tǒng)等；

        （2）短期（2020）新型導(dǎo)引系統(tǒng)開發(fā)（比如基于室內(nèi)無線信號定位的導(dǎo)引系統(tǒng)、基于電子羅盤及慣導(dǎo)模塊的導(dǎo)引系統(tǒng)等）；

        （3）遠期（2030）基于多機協(xié)調(diào)和多維信息融合的導(dǎo)引調(diào)度系統(tǒng)；

        （4）遠期（2030）基于突發(fā)故障的自適應(yīng)導(dǎo)引系統(tǒng)和自修復(fù)導(dǎo)引裝備。

        （二）人機交互式智能設(shè)備的全面應(yīng)用

        ?  1 現(xiàn)狀

        計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，促進了控制、計算機、網(wǎng)絡(luò)三者的結(jié)合和滲透，使得機器人遙操作技術(shù)成為工業(yè)控制、航空航天、軍事和遙外科醫(yī)療等眾多領(lǐng)域的研究熱點。近年來，隨著Internet傳輸技術(shù)和接入技術(shù)的發(fā)展，各種智能終端均可接入Internet進行通訊，使得基于Internet的遙操作技術(shù)有了更廣闊的應(yīng)用前景。尤其是在虛擬現(xiàn)實、圖像編碼、力覺臨場感等方面的應(yīng)用研究。

        ?  2 挑戰(zhàn)

        （1）已有的Internet遙操作系統(tǒng)對Internet引入的復(fù)雜時延考慮不夠，對于網(wǎng)絡(luò)延時、丟包、誤碼導(dǎo)致的控制性能、操作安全性乃至系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的問題沒有很好的解決辦法。

        （2）人工遠程控制和設(shè)備自主控制的自由轉(zhuǎn)換難以實現(xiàn)無縫銜接，對于最終的精細操作實現(xiàn)存在障礙。

        ?  3 目標

        （1）短期（2020）大時延的遙操作技術(shù)的開發(fā)。比如AGV在信號盲區(qū)的遙操作技術(shù)實現(xiàn)。

        （2）遠期（2030）虛擬現(xiàn)實和遙感應(yīng)系統(tǒng)的無縫銜接技術(shù)，實現(xiàn)虛擬控制。

        （3）遠期（2030）基于圖像識別的自主控制和遠程控制結(jié)合的高精確遙操作系統(tǒng)。

        （三）快速輸送設(shè)備

        ?  1 現(xiàn)狀

        托盤輸送設(shè)備是物流倉儲系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于自動化立體庫、機場行李系統(tǒng)、配送中心以及多層倉庫，傳統(tǒng)的托盤輸送系統(tǒng)由于速度低（一般在0.2-0.3m/s），輸送能力一般維持在200托盤/小時以內(nèi)，在很多場合下，其輸送能力成為設(shè)計的難點。

        箱式輸送設(shè)備的情況與之類似，速度一般為0.5-2.0m/s之間，輸送能力約為1500件-3000件/小時左右。箱式輸送設(shè)備不僅應(yīng)用于物流中心，而且也應(yīng)用于生產(chǎn)企業(yè)，市場應(yīng)用非常廣泛。

箱式輸送系統(tǒng)

        大幅度提高輸送能力是客觀的需要，但目前的控制技術(shù)和設(shè)備原理均無法滿足要求。尤其是目前電子商務(wù)配送中心，日處理20-30萬件的能力，對輸送設(shè)備提出了很高要求。

        ?  2 挑戰(zhàn)

        （1）新型快速托盤輸送系統(tǒng)，僅靠提升速度是不夠的，應(yīng)有新的思路。一方面要改變控制原理，讓輸送更加快捷和平穩(wěn)；另一方面要改變目前的輸送原理，以便大幅度提升輸送能力。不排除托盤式AGV搬運系統(tǒng)顛覆傳統(tǒng)的托盤輸送系統(tǒng)的可能性。

        （2）箱式輸送系統(tǒng)能力的提升主要取決于控制和制造水平，期望快速輸送系統(tǒng)可以完成5000件/小時的輸送。但噪音的控制和成本的降低是重點。不排除采用小型的AGV系統(tǒng)改變箱式輸送的整個模式。

        （3）存在于輸送系統(tǒng)中的最大問題是場地的干涉，因此研究移動式輸送系統(tǒng)有十分重要的意義（成模塊化和單元化的輸送設(shè)備，可自由組合），如變形AGV系統(tǒng)等。

        ?  3 目標

        （1）預(yù)計到2020年開發(fā)出新型的快速氣墊式輸送系統(tǒng)，輸送速度可以達到15m/s，完全改變過去輸送的基本概念，有望得到應(yīng)用；

        （2）預(yù)計到2030年移動式組合式輸送系統(tǒng)（AGV）有望在未來大型配送中心中得到應(yīng)用，顛覆了整個輸送模式；

        （3）預(yù)計到2030年新技術(shù)如磁懸浮技術(shù)將有望引入到輸送系統(tǒng)之中，尤其在AS/RS系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)等可望率先得到應(yīng)用。

        （四）快速分揀設(shè)備

        現(xiàn)有高速分揀設(shè)備種類繁多，主要有擺臂式分揀系統(tǒng)、滑塊式分揀系統(tǒng)、交叉帶式分揀系統(tǒng)、托盤式分揀系統(tǒng)、落袋式分揀系統(tǒng)等，但這些分揀系統(tǒng)的分揀能力均有限，占地面積大且價格昂貴，主要依靠進口。解決國產(chǎn)問題和研究新型分揀系統(tǒng)勢在必行。

滑塊式自動分揀系統(tǒng)

        ?  2 挑戰(zhàn)

        （1）現(xiàn)有國產(chǎn)分揀效率較低，穩(wěn)定性差，短期內(nèi)難以撼動進口優(yōu)勢；

        （2）新型分揀系統(tǒng)研究有很大技術(shù)難度。

        ?  3 目標

        （1）預(yù)計到2020年有望實現(xiàn)分揀能力超過2萬件/小時的高速分揀設(shè)備國產(chǎn)化并得到應(yīng)用；

        （2）預(yù)計到2030年年看，高速分揀設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)有望取得突破，國產(chǎn)設(shè)備將部份取代進口設(shè)備；

        （3）預(yù)計到2030年年新型高速分揀系統(tǒng)有望出臺，具體形式會出乎意料。比如AGV系統(tǒng)取代高速分揀系統(tǒng)滿足物品分揀的柔性化和高速化的需求。

        （五）電子商務(wù)有關(guān)的物流新技術(shù)

        ?  1 現(xiàn)狀

        電子商務(wù)模式下，傳統(tǒng)物流難以滿足新需求的變化。銷售扁平化導(dǎo)致的訂單總數(shù)的海量化、單張訂單的小型化將直接沖擊現(xiàn)有物流的大批大量作業(yè)模式、存儲方式、包裝方式和配送模式。

某電商行業(yè)物流中心

        ?  2 挑戰(zhàn)

        （1）如何實現(xiàn)海量訂單快速處理；

        （2）如何實現(xiàn)高頻率小批量商品的高密度高效率存儲；

        （3）如何實現(xiàn)高頻率小批量的商品分揀配送和包裝復(fù)核。

        ?  3 目標

        （1）預(yù)計到2020年基于成本、服務(wù)時限的要求，適合于電子商務(wù)需求的儲存、揀選、分揀、配送等新技術(shù)，包括訂單處理新技術(shù)有根本性突破。

        （2）預(yù)計到2020年城市終端配送新模式和新技術(shù)出現(xiàn)。比如無人機進行城市終端配送的最終實現(xiàn)。新型的氣動輸送系統(tǒng)直接實現(xiàn)配送中心的訂單揀選點至終端客戶接收端的聯(lián)接。

        （3）預(yù)計到2030年智能揀選系統(tǒng)將取得突破，基于制造難度和成本的降低，機器人作業(yè)將在多方面取代人工作業(yè)。

        （六）新型包裝技術(shù)

        ?  1 現(xiàn)狀

        隨著經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的提高，商品的包裝技術(shù)對產(chǎn)品的影響尤顯重要，此外，綠色包裝的需求日漸迫切。對包裝材料的環(huán)保降解、保鮮等需求日益增加。電子商務(wù)和城市配送的興起，對各種產(chǎn)品的配送提出了特定需求（比如低溫、高強度、可回收利用等）。

        ?  2 挑戰(zhàn)

        （1）環(huán)保等傳統(tǒng)要求對包裝材料的影響，如何低成本的實現(xiàn)可降解的包裝材料。

        （2）特殊需求（比如低溫配送）對包裝材料的要求，現(xiàn)在的保溫盒、干冰盒、制冷芯片等都無法確保配送產(chǎn)品的品質(zhì)。

        （3）日益增長的品質(zhì)要求和包裝材料、保溫材料的落后水平之間的矛盾。

        ?  3 目標

        （1）近期（2020）食品包裝將脫離傳統(tǒng)束縛，采用新的技術(shù)成果，使食品保存技術(shù)同包裝和流通技術(shù)相結(jié)合，突破傳統(tǒng)經(jīng)驗和知識范圍，建立新理念和新模式。

        （2）近期（2020）新型電子技術(shù)、化工技術(shù)、流通技術(shù)等引發(fā)的包裝方式的變革。

        （3）遠期（2030）高效的自動化和智能化物流設(shè)備和包裝材料之間的無縫銜接，通用型自動包裝設(shè)備和高效的專用設(shè)備出現(xiàn)。