【论文】电商行业物流机器人系统解决方案探析

【论文】电商行业物流机器人系统解决方案探析1083亿件!这是2021年全年我国的快递业务量规模，同比增长29.9%,包裹数量占全球一半以上，已连续8年稳居世界第一位。2022年，预计快递业务量将完成1225亿件，同比增长约13%。这些数字在凸显我国快递业迅猛发展的同时，也意味着电商物流需求的持续增加和对物流效率要求的进一步提高，需要更加适合电商业务特点的自动化物流支撑。电商行业庞大的业务体量，丰富的作业场景，促进了自动化物流技术的发展与应用，特别是基于其商品品规数量多、订单波动性大、时效要求高等特点，对柔性自动化解决方案的需求愈发强烈。正因为此，2015年前后，一大批物流机器人企业应运而生，以创新的拣选解决方案切入电商行业。针对物流机器人系统解决方案在电商行业的应用，极智嘉流通行业总监程者采访并进行了深入分享。近十几年来，我国电商行业蓬勃发展，同时也充满了变化。而在不同的发展阶段，电商企业对自动化解决方案的注重点也会有所不同。在程晓鑫看来，电商行业对物流自动化的需求变化能够分为三个阶段：第一阶段：随着电商市场新蓝海的开拓，很多企业开始发力线上从而实现业务的大幅增长。在此过程中，原有的"单仓发全国"模式在时效和客户体验方案显示出不足，企业纷纷开始在全国范围内布局分仓。这个阶段电商仓库以租赁为主，较少考虑投入自动化物流系统。第二阶段：随着线上业务规模的扩大，运营成本的上升，利润的降低，以及场景的不断迭代，企业不再通过单一的仓储布局来支持业务的增长，而是开始更加追求精细化的运作。企业开始在不同环节投入不同类型的自动化解决方案，如多穿系统、分拣机、分拨墙解决方案等等。但是，依据业务规模的增长进行物流自动化投入往往面临一些问题，若业务增长不及预期便会带来系统能力的浪费，若增长过快，系统能力又无法满足需求，并且经营品类以及热门商品时常发生变化，这就对柔性化自动化解决方案的需求越来越凸显。第三阶段：随着美团、微商、直播等新的场景的出现，企业的业态也在不断迭代，线上业务结构开始调整，从大型平台分流到新的销售渠道，020、C2M等模式不断凸显，电商业务的波动性进一步促进了物流系统柔性自动化发展和技术迭代升级。从电商物流自身的特点来看，也对柔性自动化提出了更大的需求。综合三非常多，同时SKU深度较浅，即商品种类多，但数量相对较少；二是时效性要求高，电商平台通常对于发货时间都有明确的规定；三是订单波动性大，电商促销活动非常多，导致单量短时间内剧增。这些特点进一步对仓储运营管理带来巨大挑战，突出表现在人力成本高及大量的临时工以应对市场需求，但随着人口结构和就业观念的变化，招工难问题凸显，人力成本不断上升，且临时工需要一定的培训，其作业准确率却难以保障，使得管理难度也进一步增加。所以，无论从波动业务的满足，还是从管理水平的提升角度来看，电商行业对柔性自动化解决方案的需求越来越迫切。不但能够实现分步部署，同时能够适合更多商品类型需求，实现高效率、高准确率作业的物流机器人系统解决方案在电商行业“越来越高的履约要求和越来越难的运营情况，倒逼电商行业寻求物流自动炬星曾做过调查，仅有2%的仓库从未主动了解和接触过自动化解决方案，仓库转型升级的需求是迫切且旺盛的。与此同时，电商行业对物流机器人系统的信任逐渐加深，很多大规模的电商企业为了保持未来长期的领先优势，也乐于尝试更新的技术和设备，以抵御可见的诸多风险。"综合电商行业的发展变化、电商物流特点，以及其面临的运营挑战等因素，要考量因素，在衡量ROI的影响因素时，人效、坪效、管理水平是其重点如，在人效方面，首先是提高作业人员的作业效率，降低用人成本，其次是需要系统能够帮助实现标准化管理，使人员通过简单的培训就能快速上岗，将人的影响因素降至最低；三是帮助人员提高拣货的准确率，根据快仓的案例经验，拣选准确率能够提高到99.99%以上；四是针对退货商品，能够进行快速的分拣，二次上架处理，降低抛货风险。在坪效方面，需要物流机器人系统能够尽可能利用仓库空间，同时基于信息化处理和数据的快速反馈，提高库存周转率，降低库存积压，柔性应对业务变化。在运营管理方面，需要通过系统自动生成各种实时数据和报表，从而提升整个仓库的管理水平，降低管理难度。翁放进一步补充表示，能够精准解决问题，拥有投入成本低、风险可控、合理的ROI,并保证长期稳定运行，也是电商行业客户注重的核心。其中，精准解决问题已经不能简单地被概括为“降本增效、高效履约”,而是根据不同的场景，解决不同的个性化需求。这就要求服务商不但有深入的行业洞察，还需要其解决方案有很强的灵活性和定制能力；ROI也是客户极为注重的，大多数客户希望在1-2年内收回物流自动化的投入成本，尤其是当前更多是存量仓库需要转型，还要求做到尽量减小自动化解决方案对现有业务的影响。程晓鑫也表示，因为电商行业商品利润率比较低，所以物流机器人系统是否具有高性价比便显得尤其重要。他进一步聚焦到物流机器人系统，从三个层面对客户的需求进行了总结。一是硬件层面，需要进一步提高机器人的质量从而降低综合成本，因为长远来看，高质量的硬件不但能够降低后期维护保养的成本，还能够避免因设备损坏带来的时间浪费和经济损失。二是系统层面，不单要求系统更加稳定可靠地运行，还要求系统综合效率更优。经过多年的发展，当前物流机器人企业已经很难在硬件方面拉开非常明显的差距，所以软件(包括算法)的能力便很大程度上决定了系统的效率。三是解决方案层面，要求对客户流程进行整体梳理，对解决方案做整体的布局设计。因为一种机器人产品和方案很难实现一招通用全行业、全场景，特别是在复杂的拣选场景下，多品类机器人组合比单品类机器人更能满足客户需求，实现更高ROI,这也是极智嘉坚持做全品类机器人解决方案的原因。电商物流细分场景众多，针对其行业特点及不同要求，催生出了多种类型的物流机器人解决方案。1.货架到人解决方案由移动搬运机器人+货架+拣选工作站组成，这也是当前电商行业拣选作业场景最为成熟的物流机器人解决方案，其最大价值在于节省了拣货人员大量的行走，能够显著提高拣货效率，降低劳动强度。2.货箱(料箱)到人解决方案通常由料箱机器人+货架+拣选工作站组成，一次实现多个料箱的搬运。或者由不同类型的物流机器人进行组合，如采用大小机器人配合的极智嘉RoboShuttle全柔性货箱方案、快仓QuickBin解决方案，料箱式机器人取放料箱到缓存区，潜伏式机器人运送到拣货工作站。此外还有一种组合模式，即料箱存储于可移动货架上，由潜伏式机器人搬运可移动货架至工作站，如极智嘉PopPick新一代货到人拣选方案。物流机器人负责行走和搬运货物，作业人员参与拣选，双方不需要被动等待，而是实现一种动态互动与平衡。以Syrius炬星的解决方案为例，其拣选流程主要是：(1)云服务系统连通仓库管理系统后，智能组单并下单给AMR机器人，机器人根据订单任务自主规划最优路径，如人一般在货架间穿梭，到达储位后，指引附近的拣货员将货物直接放进机器人携带的载具内，随之自行前往下个取货点(或者当所有任务完成时，前往打包台);(2)拣货员不跟随任何一台机器人，只在小范围内配合不同机器人完成拣货作业。这类解决方案除支持"先拣后分"和"边拣边分"外，机器人还可进行上架作业。为了突破物流机器人在空间利用方面的缺陷，机器人企业开始不断探索新的解决方案，包括与四向穿梭车、高位叉车等相结合，形成上存下拣的模式，充分利用不同自动化设备所长，形成最适合客户业务需求的解决方案。除此之外，还有众多类型的分拣机器人，通过在移动机器人底座上安装适合不同场景需要的载具实现商品分拣，以及搬运机器人、无人叉车等应用在电商行业，实现拣选、分拣、搬运等功能，甚至向复合打包等功能进一步延伸。(1)项目需求波司登是全球羽绒服销量规模领先的品牌，随着电商的不断发展和消费模式的变革，波司登不断融合线上线下，通过传统电商、社交电商等形式扩大线上销售规模。退货业务是电商物流的重要场景，也是难点所在。在继波司登成功将110台货到人拣选机器人应用在拆零拣选场景并获得拆零效率大幅提升后，也希望在退货场景应用该技术，提升退货作业的效率与准(2)解决方案及特点在波司登华东物流中心仓，极智嘉根据波司登退货业务特点，在两个仓库部署了90台P800拣选机器人，且两个仓的机器人数量可根据不同的业务量灵活调配。该解决方案具备以下特征：一是上架与分拣流程合二为一，通过货位细分设计，一品一位存储，货格即为分拣格口，改变了传统退货模式需要先分拣整理再上架的流程，而是在商品质检完成后无需分拣即可直接上架，系统自动根据货架空置率等信息运送匹配的货架到上架点；二是质检合格的退货商品上架完后即可在系统中形成可销售库存，线上或线下订单可直接进入系统，实时拣选出库；三是订单动态波次拣选FlowPick,货架命中率可达5件，一次搬运满足多行订单，有效应对退货的零散库存(3)应用效果项目仅历时1个月便高标准上线，1.5个月完成项目验收。拣选平均效率超过400件/人/小时，高峰效率可达580件/人/小时。退货周转率缩短到2天，提升了商品的销量机会，同时拣选准确率也高达99.99%。(1)项目需求近年来，随着人们对于健康饮茶越发注重及茶类电商业务的迅速扩张，原有的多地发货模式已逐渐无法满足现有业务需求。针对拣货时效要求高、客户订单流量大的痛点，八马茶业希望借助全新的智能仓储业务模式，引入新技术、新产品、新方案，把电商业务集中管理，从而全面提升在大小促销期间的业务时效，提高客户购物体验感，将物流作业成本有效降低。(2)解决方案及特点快仓通过潜伏式机器人"朱雀"M60C及智能操作系统的部署，使八马智能仓库实现了智能化作业和信息化管理，能同时涵盖toB及toC业务；拣货站采用双分拨设计，可同时拣选23个订单；使用1250×1050mm单层及多层两款货架，仓库的存储空间增加了30%,而单双层货架并用的方案也使得拣货效率提升了3-5倍。提总波次和分播波次算法在有效提升了拣选效率的同时，将拣货过程升级为减少等待、无需找货、简易操作的方式，显著降低了拣货难度和劳动强度。(3)应用效果该项目在出入库效率、存储能力以及人力节省等方面取得突出成效，日均处理单量最高峰可达13000订单/天，准确率高达99.99%,拣选人工减少30%。未来，还可根据仓库不同的发展阶段，通过柔性增减机器人及拣选工位的数量，快速灵活地应对业务波动需求。(1)项目需求某国内潮玩头部品牌在全国拥有300余家门店，1,000万会员。其自有仓库主要服务电商业务，采用先拣后分的方式，自动化程度较低，主要痛点与需求为：阁楼仓已经建成，且业务繁忙，难以停工或改造以引入自动化设备；人工拣选，效率低下，且易出错；夜班也需拣货，人力成本较高。客户希望通过物流机器人解决方案提升自动化程度以适合未来品牌发展。(2)解决方案及特点Syrius炬星的AMR物流解决方案能够适合大多数的阁楼环境，克服承重、窄道、弱网等问题制约，以及多楼层集货的难点。通过导入AMR机器人，智能组单后采用一人对多机、一机对多人的分区接力拣选方式，减少人在拣货过程中的行走时间，以更优、更快的路线更准确的完成履约。方案特点在于：投入小，前期风险小，不挑场地、不改仓、不停工部署，快速上线；适合窄道、弱网等阁楼仓普遍存在的特殊条件；见效快，导入后即可提高人效、保证拣货准确率；弹性扩容，应对大促风险；运行稳定，不受(3)应用效果该项目在一周内完成部署和整体上线；相比之前，人效提升213%,节省人力60%;同时遇到大促可直接增加AMR数量，即开即用减少成本负担，即使当前已经有非常丰富的物流机器人解决方案在电商领域成功应用，但是随着仓储用地获得难度的加大，企业更加需要能够同时兼顾高密度存储和高吞吐量的柔性自动化解决方案。程晓鑫表示，这是当前行业企业面临的主要挑战。对于物流机器人而言，当前5米以下的仓储空间已经利用较为充分，并通过上存下拣的方式不断提高空间利用率，但如何利用更高的空间，同时更加高效地作业，是接下来需要攻克的难题。此外，大规模的机器人集群调度原本就是行业难题，随着电商行业应用的机器人类型的不断丰富，如何调度上千台不同型号的机器人，对物流机器人系统的路径规划、调度、通信、算法等能力提出了更高的要求。对此，极智嘉将继续保持在算法上的优势，同时将进一步探索更多类型机器人相结合的解决方案满足电商行业需求。秦星则表示，无法通过一套标准化的解决方案覆盖所有客户的自动化需求，是行业当前面临的挑战之一。因为不同的行业特征以及业务流程会让客户的自动化需求表现差异化，这要求物流科技服务商首先能够系统性地分析这些需求，然后在自身标准化软硬件基础上设计出贴合客户需求的解决方案，并逐渐形成行业级解决方案；同时也要能够协同相关的生态资源去更好地满足客户的需求，例如与其他物流科技服务商