物流工程-基于分拣机器人的某无人仓运营仿真效率研究论文

本科论文摘要随着民众生活质量的提升和民众对于商品的需求呈现多样化。有效推动了电子商务的发展。物流作为电子商务发展的关键，物流体系的准时性和准确性对于用户的体验感影响十分深刻。货物转运和分拣的效率对于物流的快捷性有着重要影响。其中仓库作为货物周转的关键其对于货物转运的效率有着重要的影响，无人仓作为未来的发展趋势，越来越多出现在电商的行列中。因此，对于无人仓的规划和效率研究尤为重要。结合当前物流的背景，本设计的研究主题在于分拣机器人的无人仓运营仿真效率研究，并进行系统的建模，找出正确的配置方案。将研究的对象定位在各大电商物流的仓储分拣领域，从仓储系统仿真的角度进行了设计，通过仓库的无人分拣区域的作业流程展开了深入的研究，达成对大仓分拣区域过程的仿真与分拣机器人方案的优化，提高仓储系统的整体效率，有效合理的对库区效率进行了优化，达到设计目的。重点对菜鸟物流的无人仓进行了深入研究，首先要了解菜鸟物流的企业背景，以及现阶段企业存在着的问题以及要解决的理论方法。接着介绍关于菜鸟嘉兴的无人仓的分拣流程、运营情况、人员的分配机制以及库区的划分进行理论分析，研究之后找出存在的问题。再将菜鸟物流无人仓分拣作业流程经过无人仓仿真系统软件进行建模分析，根据建模输出得到的最优AGV机器人数量的数据以及工作台的数据同时进行对比，找出瓶颈的所在，最后得到最优方案，使菜鸟物流无人仓分拣效率得到改善以及提升。通过对比相同场地无人仓AGV机器人的分拣单量以及人工仓分拣单量，证明无人仓建设的必要性。本设计证明无人仓仿真规划的建模方法是对当下物流无人仓的设计有效可行的，可解决菜鸟物流无人仓存在的效率问题。关键词：电商物流；AGV分拣机器人；规划仿真

AbstractWiththeimprovementofpeople'squalityoflifeandpeople'sdemandforcommoditieshasdiversified.Effectivelypromotedthedevelopmentofe-commerce.Logisticsisthekeytothedevelopmentofe-commerce.Thepunctualityandaccuracyofthelogisticssystemhaveaprofoundimpactontheuser'sexperience.Theefficiencyofcargotransshipmentandsortinghasanimportantimpactonthespeedoflogistics.Amongthem,thewarehouseasthekeytocargoturnoverhasanimportantimpactontheefficiencyofcargotransshipment.Asafuturedevelopmenttrend,unmannedwarehousesareincreasinglyappearingintheranksofe-commerce.Therefore,itisparticularlyimportantforunmannedwarehouseplanningandefficiencyresearch.Combinedwiththecurrentlogisticsbackground,theresearchthemeofthisdesignistostudytheefficiencyofsortingrobot'sunmannedwarehouseoperationsimulation,andcarryoutsystemmodelingtofindthecorrectconfigurationplan.Theresearchobjectispositionedinthefieldofwarehousingandsortingofmajore-commercelogistics.Itisdesignedfromtheperspectiveofwarehousingsystemsimulation,andanin-depthstudyiscarriedoutthroughtheoperationprocessoftheunmannedsortingareaof​​thewarehouse.Thesimulationoftheregionalprocessandtheoptimizationofthesortingrobotprogramimprovetheoverallefficiencyofthestoragesystem,andeffectivelyandrationallyoptimizetheefficiencyofthewarehouseareatoachievethedesignpurpose.Focusingonthein-depthstudyoftherookielogisticsunmannedwarehouse,wemustfirstunderstandthecorporatebackgroundofrookielogistics,aswellastheproblemsexistingintheenterpriseatthisstageandthetheoreticalmethodstobesolved.Thenintroducethesortingprocess,operationsituation,personnelallocationmechanismoftherookieJiaxing'sunmannedwarehouse,andthedivisionofthestorageareafortheoreticalanalysis.Afterresearch,findouttheexistingproblems.Thentherookielogisticsunmannedwarehousesortingoperationprocessismodeledandanalyzedthroughtheunmannedwarehousesimulationsystemsoftware,andthedataoftheoptimalnumberofAGVrobotsobtainedfromthemodelingoutputandthedataoftheworkbencharecomparedatthesametimetofindthebottleneck.Finally,theoptimalsolutionisobtained,sothatthesortingefficiencyoftherookielogisticsunmannedwarehousecanbeimprovedandimproved.ThenecessityofunmannedwarehouseconstructionisprovedbycomparingthesortedorderquantityofunmannedwarehouseAGVrobotandthesortedorderquantityofmanualwarehouseinthesamevenue.Thisdesignprovesthatthemodelingmethodofunmannedwarehousesimulationplanningiseffectiveandfeasibleforthedesignofcurrentlogisticsunmannedwarehouse,andcansolvetheefficiencyproblemofrookielogisticsunmannedwarehouse.Keywords:e-commercelogistics；unmannedwarehouseAGVsortingrobot；unmannedwarehouseplanningsimulation目录第一章绪论 81.1研究背景 81.2研究来源 91.3研究意义 91.4研究现状 101.5研究内容及技术路线 111.5.1研究内容 111.5.2研究技术路线 12第二章仿真理论技术及方法 142.1仓储物流简介以及人工仓概述 142.1.1仓储物流简介 142.1.2人工仓简介 142.1.3人工仓相对于无人仓的弊端 152.2无人仓理论概述 162.2.1无人仓简介 162.2.2无人仓主要应用领域 172.2.3无人仓构成及相关技术 182.3应用的无人仓规划仿真软件简介 232.3.1软件简介 232.3.2应用步骤 23第三章应用分拣机器人的企业情况及现状分析 273.1国内应用分拣机器人的企业情况 273.1.1综合服务型企业无人仓现状 273.1.2民间私营传统企业人工仓现状 353.2菜鸟无人仓应用分拣机器人现状分析 403.2.1菜鸟网络科技公司 403.2.2菜鸟无人仓介绍 413.2.3疫情状态下的菜鸟绿色通道 453.2.4现状分析与总结 46第四章应用仿真软件对机器人数量及分拣台数量合理配置问题的研究 494.1无人仓建立与问题描述 494.2仿真搭建及参数设置 524.2.1包裹分拣区仓库布局规划 524.2.2异常点的检查 574.2.3分拣作业参数设置 584.3仿真运行及分析 614.3.1分拣AGV机器人仿真 614.3.2分拣站的仿真 694.4分析结论 73第五章无人仓仿真布局的效率研究 755.1人工仓人工分拣存在的问题及相关数据 755.2无人仓AGV机器人分拣存在的问题及相关数据 765.3相关计算以及效率研究 76结论 80参考文献 82致谢 84第一章绪论1.1研究背景作为城市经济体系中不可或缺的一部分，现代物流产业在国民经济体系和社会发展过程中有着显著的推动作用，对物流产业体系的科学规划，统筹调整能够有效推动现代物流产业的迅速、协调发展，从而能够节省社会流通费用，确保城市经济发展质量和效率维持在较高水平，增强城市整体服务的能力和质量水平有着重要的发展意义。在电商发展的带动下，其应用领域范围不断拓展，电商行业的跨行业部门合作活动越来越频繁，从而为实体经济的发展注入了新的动力。在电商发展模式下，其配套服务体系的建设，比如仓库的构建和所需经济成本的增加、物流服务的提升，是影响电子商务发展的重要因素。以市场需求为视角，以智能制造为代表的制造业物流体系优化升级，同时由于电商行业订单处理任务不断加重对于系统的自动化和运行效率提出了更高的要求，以往的物流体系难以满足行业的需求；并且随着土地和人力等各项运营开支增多，“空间换地”、“人换机器”逐渐成为行业发展的主流态势，仓库无人化成为必然趋势。以物流科技为视角，在仓储系统的自动化、智能化、信息化水平持续提升的带动下，不但能够减轻物流人员的作业压力，甚至对比人工操作机器作业的效率更高、结果更加精确，所以其工作效率、准确性的优势不断提升。此外将人工操作模式转变为机械操作能够有效节省运营费用，同时在无人仓科技逐渐成熟，应用逐渐广泛的影响下，其仓储费用也将显著降低，其投资回报率将不断攀升。因此，当今阻碍国内物流发展的问题表现为电商系统技术的欠缺以及市场需求的日益增加，需要一个完善完整的系统进行规划。1.2研究来源物流仓储环节：仓储物流（WarehousingLogistics）是指通过自主建设或是租赁场地、库房的方式为货物的留存、保管、装卸、搬运、配送等工作的开展提供相应场所。在工业4.0的影响下，技术的革新已经是当今主流的趋势，人们日益增长的物流需求，电商以及网购模式的逐渐兴起，物流业的发展已经众望所归，继续进行传统的单纯仓库管理已经远远满足不了当代需求，时效性大大降低。单从物流的仓储环节来看，出现了库内设备装置落后老化、管控技术的落后、单量的增加导致仓内布局的混乱、人员分配不均、场地分配不合理等诸多的现象。作为当代的物流相关专业的大学生，在学习过程中对仓库管理优化以及为新兴的无人仓规划效率的问题产生了浓厚的兴趣，有着极大的热情对其进行分析研究。所以就这个问题查阅了相关的资料以及文献，通过一种高校自主研发的仿真软件，来设计一种应对时下流行的AGV分拣机器人在无人仓运行仿真效率系统。1.3研究意义近阶段，我国的物流业发展迅速，社会各行业对物流的需求也是日益提高，物流在国民心中的地位也是日渐提升，但总会存在问题。例如：每年的物流所产生的浪费以及实际成本却居高不下，阻碍了企业经济的发展。如今城市的面积在扩大，地皮显得格外珍贵，有限的区域如何正确的利用，效率的问题自然就体现了出来。因此企业为了创造更多的效益就不得不需要技术的引进，来改善自己的仓库存在的周转率低的问题。仓库布局的杂乱无章、工人的散漫、订单堆积、设备老化落后、库区面积没有好好利用...如果技术上不能革新并且普及将造成大规模的无效生产和损失。本设计的研究主题在于分拣机器人的无人仓运营仿真效率研究，并进行系统的建模，找出正确的配置方案。之后再通过日处理单量等三方面将人工仓与无人仓做对比，进行单量数据以及经济投入周转的比对，找出问题提供依据。经过自我探索研究，就可以解决菜鸟公司企业存在的问题。更好的分析出最佳的效率，大幅度的降低了不必要的经济损失、提升了运营效率、现有资源的利用率，给企业带来了更多的经济利益。理论上应用仿真系统可以为物流中心以及企业的物流生产生活作业过程中的带来一定的参考与引导作用，对企业带来益处，具有很好的开发应用前景。所以电商在开发并且普及使用完善规范的生产系统是十分重要的。1.4研究现状自古以来就有龙门镖局，这是最早的物流形式。一直以来，人们认为物流仅仅涵盖了物流和物资两项管理内容，并不具备产业化的特点。但由于近年来随着现代工业生产的发展，互联网的快速普及，以及国家对于物流行业的越来越重视。导致物流在人们生活中的地位逐渐提高，成为不可或缺的一项。因此物流不但是一个产业，还在产业体系中有着中流砥柱的作用，同时并不是单个产业而是产业集群。随着市场需求量陡增，原有的问题也暴露无遗：仓库周转效率低、仓内设备老化、库区内设备配置不合理、库区位置利用率低。为了适应需求、更好的在物流的浪潮中生活下去，电商企业也不得不进行转型，寻求一种提高仓库内设备物资利用率，如何更好的进行库区管理的办法，是当下物流企业急需思考的关键。HiramDavis实现对全要素生产率含义的界定，在西方学术界被视为该学术领域的奠基人，自此拉开了物流生产效率的研究序幕。HongGyunPARK等以国内14家物流企业作为研究对象，以规模、技术、纯技术效率为研究视角，选用DEA法进行测算，随后在DEA窗口分析的基础上选用了Malmquist指数法对企业的动态效率进行推算。陈焰以国内上市企业为研究对象，将全要素生产率作为研究视角，选用Malmquist指数法完成了对企业效率的动态化分析，并结合时间序列开展深入的分析工作，探究其变化来源。林佳通过对跨境电商物流业务的探究，从而围绕跨境电商提出了系统化的物流解决方案，从而有效节省运营费用，进而获得更大的降价空间，节省物流耗时，满足电商和消费者的目的，随后从团队、资金、信息系统以及外部资源管理等方面予以保障。纵观日本物流行业的发展，其物流模式的特点体现在：政府在物流规划中占据主导地位，物流体系的社会化水平高，中小企业数量多，商流渠道建设水平高、物流信息系统发达。在物流运行方式上主要侧重于流通业务团地。在立法层面，当地推行的《关于流通业务区域建设法》中明确将流通中心统称为流通业务团地。并且明文指出应当将物流中心称之为流通业务团地。在内容方面提出应当将选择城市郊区承接大城市的流通设施，从而降低城市污染水平，提高流通的合理化程度。主要的运营方式有：个别、协同组合、共同出资、官民结合和公营等方式。在仓库区可运用条码技术和RFID等算法确保货物能够及时转存到各个地区。高梓豪在机器人路径规划研究过程中选用Ａ＊算法开展研究工作，选用同时运用栅格法完成环境系统建模工作，进而得出出发点到终点之间无碰挂的路径，推动了机器人的行走路线及运营方式创新发展。1.5研究内容及技术路线1.5.1研究内容本设计主要以创建模拟的菜鸟嘉兴三期无人仓作为规划仿真研究对象，运用无人仓规划仿真系统对模拟的菜鸟无人仓的仓内分拣区域进行系统化的分析建模。考察好真实的当地大仓数据，每生成一组数据都要有所记录，并且逐步的摸索获得到多种隔口、机器人、拣货台的数据，进行数据比对，找到最佳数据，以至于通过得到在固定面积下使用多少机器人、隔口、拣货台为最优的方案。传统物流已经过去，智慧物流已经兴起。有减少物流企业资金的浪费和提升库内效率的系统方法已经众望所归。本设计用到的无人仓规划仿真模型能够帮助企业带来准确的数据参考。本设计主要分为5个章节主要内容如下：第一章开篇主要说明了研究的背景及意义，阐明了物流业需求今非昔比，急需更新换代，接着描述分析了国内外的学者对物流技术的研究情况以及外国的物流企业概况，说明了创新的重要性。最后确定了本设计所研究的主要内容及框架。第二章简单开头解释了当今热门词汇物流大数据以及智慧物流，讲解了人工仓，包括对无人仓的初步介绍、无人仓的分类及特点、无人仓的分类及特点等。最后介绍了本设计要用到的无人仓规划仿真系统。第三章是对国内大小型企业分拣情况进行了介绍，分别说明了存在的问题，着重分析了菜鸟网络科技有限公司的圆通杭州萧山的分拣集散地园区和菜鸟未来园区的无锡园区，介绍了应用设备，并且介绍了疫情下的菜鸟对灾区做的贡献。第四章开始对模拟的菜鸟嘉兴三期园区进行模型的搭建，应用仿真原理和无人仓规划仿真软件对其进行模型的搭建，设置好基本的数据，首先对厂区模型搭建并且提出要解决的问题，其次对规划仿真的分拣区进行相应的包括仓库的布局、格口的布局进行系统化的构建并运行模型，得到的数据进行分析对比，得到相应结论。第五章是对无人仓进行运行效率分析，在找到无人仓同区域最佳设备的同时，借鉴相关文献，在三方面对比研究了无人仓与人工仓布局效率的研究，分别为相同面积下日单量的对比、同单量完成时间对比、实施经济成本的对比1.5.2研究技术路线本设计首先介绍了传统的人工仓，接着介绍了无人仓的相关知识，其次对无人仓及无人仓规划仿真系统软件进行简介，然后详细介绍了应用无人仓的企业，重点研究了新兴企业菜鸟公司的无人仓规划问题，并进行优化仿真设计，找出同厂区大小最佳的机器人数，最后并通过日单量来比较人工仓和无人仓日处理单量效率成本利润的问题。如下图所示。图1-1技术路线图第二章仿真理论技术及方法2.1仓储物流简介以及人工仓概述2.1.1仓储物流简介作为现代物理体系建设的关键内容，仓储对于物流体系作用的发挥有着至关重要的作用，得到了各大厂商的密切关注。同时其与生产活动是相伴而生的，属于生产活动不可或缺的组成内容，在发展过程中其受到生产发展水平的重要影响，并且呈现显著的阶段性特点。随着国内制造行业的蓬勃发展，物流行业也迎来了发展机遇，仓储得到了社会各界人士的重视，从而激发了学术界的研究热情。随着科研成果不断增多，其发展体系逐步完善，最终脱离出来形成专门的学科体系。高效科学的仓储规划能够加快企业的物资流动速度，从而降低运营成本，为生产工作的开展提供保障，实现资源的优化配置。仓储不仅仅关乎物流行业的发展，还关乎民众生活质量。仓储服务的合理性和高效性能够促使厂商提高物资流动的速度，最终确保商品合理、高效流动，也是全物流行业的重要支柱。有效的把控仓储的流转效率，合理的高效的使用，可以给物流企业减轻不必要的开销。仓储行业的发展呈现了显著的阶段性特点，从最初的人工仓储发展成为如今的智能仓储，在各项高新技术的推动下，其效率得到了显著提升。首先，我们先从人工仓入手，逐渐深入的探索物流中的仓储百年来的变化。2.1.2人工仓简介最早的仓储物流还在人工和半机械化的仓储阶段停留了相当长一部分时间，甚至目前仍有大多数仓库仍然处于现状。在该发展阶段内各类物资的流通，存储、调配都是借助人工或配套机械来完成的。在输送和搬运方面主要是借助堆垛机、升降机、输送车、机械手、吊车和传送带来实现的。在储存方面主要借助托盘和可移动货架实现，在设备调控方面主要是依赖于人工，同时在管控系统中搭载相应的监视器、制动装置和限位开关等确保系统的运行，脱离辅助装置，生产将无法进行。在作业方面，人们的高精度、高效率和反复搬运、存取的需求在机械化水平提升的影响下得到满足，其直观性和实时性是机械系统的显著优点。图2-1人工仓2.1.3人工仓相对于无人仓的弊端

目前大多数企业仓库货物搬运还是通过人工来完成，自从英国工业革命之后，到现在生产制造已经步入了工业4.0时代，单纯的人工仓已经不能满足物流生产的需求，下面简单的对比一下人工仓相对于无人仓存在的弊端难点。（1）装卸设备当前，结合仓库实际作业情况，装卸工作通常是依赖于人工操作进行的，通常只有在规范化水平较高的工厂才会使用装卸机器人。对于电商企业，由于商品类别繁多、规格不统一，人工搬运耗时长而且达不到规则摆放。无人仓规划比较整齐划一，同时装配了自动化搬运设备。(2)搬运设备如今人仓中液压人力搬运车和电动搬运车得到了广泛使用，AGV分拣搬运设备尚未得到广泛使用，而在智能仓中该设备得到了普遍使用，从而能够很大程度上减轻人工操作的负担，提高工作效率。(3)存储设备当前隔板、横梁等货架在人工仓内得到了普遍使用，但该设备的缺点在于占用空间较大，存储成本较高，对比之下，智能仓构建了较为先进的自动化立体仓库，这在电商行业得到了广泛运用。而人工仓效率偏低、成本较高等问题将成为未来攻克的难点问题。(4)拣货设备作为人力较为密集的作业环节，在拣货工作方面，人工仓一般都是工人自动拣选，耗时伤神而且错误率大。人工仓存在的问题在于缺乏柔性，对于电商行业而言，包裹数量多，类别复杂，规格差异明显，导致图像识别，拣选的精确度较差，工作效率过低。如今在智能仓中通常运用电子标签、传送带等装置解决效率问题，尽可能避免出现人员走动取货的情况出现，在图像识别的基础上装配相应的机械臂和机器人进行分拣，但尚未得到广泛运用，有诸多障碍例如缺乏系统高效的软件辅助。(5)打包设备如今货物打包工作的开展，依旧依赖于人工操作，打包贴签工作的自动化操作已经实现。目前该技术在智能仓中得到运用，主要用于处理中包物品，对于一单多件分包的技术问题还有待科研工作的推进从而实现快速解决。2.2无人仓理论概述2.2.1无人仓简介随着国家整体经济实力的增长，物流行业逐渐成为第三产业体系中的关键组成部分，以物流成本为视角，对比其他国家，我国的物流成本费用较高，因此，如何减少物流费用开支，创造可观的经济效益，是当前物流管理工作的核心，在物流体系中关键的内容就是仓储，同时也会对物流成本产生重要的影响，其在物流成本项目中占据了很大的比重。飞速发展的物流业，传统的人工仓已经不能满足我们的需求，出现的诸多问题也不容小视：分拣速度缺乏、分拣错误率高、空间利用率低下、技术短缺等等。众所周知，“不断料、不呆料、不屯料”是物流仓储管理的三大执行标准。工业4.0的到来，智能化已经走入人们视野中，专家们已经把视线转向无人仓技术的投入与“机器人代替人”方案。“无人仓”并不是仓内真的没有人一个人，机器自己在分拣。目前我国物流业还达不到这个程度。以字面意思为理解视角：其指的是货物从入库、上架、拣选、补货，到包装、检验、出库等物流作业流程全部实现无人化操作，是高度自动化、智能化的仓库。部分学者指出，其是指建立在自动化、智能化水平较高的物流系统之上，正常作业情况下，其对于人员数量要求较低，从而能够实现人机高效协作。少数学者提出，在货物搬运、上架、拣选、出库等关键环节逐步实现自动化操作，也是无人仓的表现形式的一类。综上所述，在无人仓的发展方向方面，国内学者已逐渐达成共识，将以智能装置替代人工完成仓库作业。当无人仓内之所以能够实现各项工作的稳步开展是基于智能系统的科学调控，比如，京东所搭建的系统在0.2秒内可以开展680亿次的计算工作。对比传统仓储，无人仓的运营效率为前者的10倍。菜鸟的“小蓝人”也是如此。当自动化设备代替了人工操作，虽然减少了操作工人，但是更多的需要技术研发人员的投入。所以说是，科技智能解放了人们的双手上的疲惫，增加了人们脑力上的创造和思考。人有大脑，组成大脑的组织是各个神经的拼接。无人仓智能控制系统就是无人仓的大脑，组成控制系统的就是各种自动化设备。无人仓主要所需要的技术有四种：自动化立体库（AS/RS系统）、机器人、输送系统、人工智能算法与自动感知识别技术。无人仓技术确实可以给物流生产带来便利，但是，无人仓的技术难点也亟待解决，对比传统物流系统，虽然前者在众多方面都具有优势，但目前业内尚未构建实际意义上的无人仓，短期内实现难度较大。原因除了需要的无人仓建设高昂的成本之外，还在于技术瓶颈。由于物流行业存在各式各类的需求方主体，效率、质量、成本成为选用适宜的自动化物流系统着重考虑的要素。尽管无人仓技术在作业效率与质量方面独具优势，但从建设与运营成本来看，无人仓的高投入与技术瓶颈不是一般企业能够接受的。2.2.2无人仓主要应用领域无论是人工仓还是无人仓，在物流领域所需要的功能不同，大体上分为两类，仓储型仓和分拣配送型仓。储存型无人仓一般应用于大件物流企业，货物多而且整齐划一，占地面积也就相对于大。而分拣配送型无人仓一般属于快递行业分拣，包裹小而且便于分拣，占地面积先对来说稍小，比较灵活。因为物流集散地一般都建在稍偏远的地方，所以二者都往往建于城市的周边或者郊区位置。当前无人仓系统运用广泛，随着自动化装置的普遍运用，用机器替代人工的成本越来越低，而社会各界对于无人仓系统的需求逐步提升，特别是具有一下特征的行业需求尤为显著：劳动密集型且生产波动比较明显的行业。比如电商行业，随着对物流时效性的逐步提升，但由于人员费用开支巨大，特别是临时用工难度较大，选用智能化技术能够有效提高企业的作业效率，从而节省企业运营成本。劳动强度比较大或劳动环境恶劣的行业。比如化工企业运用无人技术后能够有效提升工作操作的安全性，降低整体风险。物流用地成本相对较高的企业。如市中心的快速消废品批发中心，通过选用密集型自动存储技术能够显著提升土地利用率，节省仓储费用。作业程序规范化水平要求较高的行业。如烟草、汽配行业，规范化产品更容易与规范化的仓储作业流程进行连接，从而提高自动化作业水平。对于管理精细化要求比较高的行业。如医药产业、精密仪器，可以借助精密度要求更高的软件和硬件的严格管控，从而提高库存管理工作的精确度。其中，电商行业作为无人仓运用水平较高的行业。第一，电商行业对于无人仓存在刚性需求，这具体表现在随着电商物流体系的迅猛发展，在企业项目成本方面，人工成本的占比较高，而成熟的无人仓技术可以有效降低这一成本；其次，电商行业对各类无人仓技术响应积极，电商领域是一个对创新思维相对开放的行业，一直不断地在进行着各类新设备的引进和先进技术的创新研发；第三，电商行业也是无人仓技术的最佳实验场景，各类特征表明，如果能够有效应对电商行业高流量、多品类的多样化场景，则无人仓技术的想要实现普遍施用的难度较低。2.2.3无人仓构成及相关技术该项技术的构成主要分为硬件与软件两部分。硬件包括：对应存储、搬运、拣选、包装等环节有各类自动化物流设备，其中，存储设备典型代表是自动化立体库；搬运典型设备有输送线、AGV、穿梭车、类kiva机器人（AGV机器人）、无人叉车等；拣选典型设备有机械臂、分拣机（不算自动化设备）等；包装典型设备有自动称重复核机、自动包装机、自动贴标机等。软件：主要是仓库控制系统WCS和仓库管理系统WMS（由于本课题主要研究方向为硬件方向，所以软件不做过多介绍）。无人仓虽然代表了物流技术发展趋势，但真正实现仓储作业全流程无人化并不容易，从仓储作业环节来看，当前无人仓的硬件主要实表现现形式如下：自动化存储：卸货机械臂抓取货物投送到输送线，货物自动输送到机械臂码垛位置，自动码垛后，系统调度无人叉车送至立体库入口，由堆垛机储存到立体库中。需要补货到拣选区域时，系统调度堆垛机从立体库取出货物，送到出库口，再由无人叉车搬运货物到拣选区域。类Kiva机器人拣选（AGV机器人）：类Kiva机器人方案完全减去人工补货、拣货过程中行走动作，由机器人搬运货物到指定位置，作业人员只需要在补货、拣选工作站根据电子标签灯光显示屏指示完成动作，省人、效率高、出错少。类Kiva机器人方案分“订单到人”和“货到人”两种模式图2-2亚马逊Kiva机器图2-3AGV自动引导小车（3）输送线自动拣选：货物在投箱口自动贴条码标签后，对接输送线投放口，由输送线调度货物到拣选工作站，可通过机械臂完全无人化拣选，或者人工根据电子标签灯光显示屏进行拣货。自动复核包装分拨：拣选完成的订单箱子输送到自动包装台，通过重量和X光射线等方式进行复核，复核成功由自动封箱机、自动贴标机进行封箱、贴面单，完成后输送到分拣机自动分拨到相应道口。总之，无人仓是在整合仓库业务、设备选型定制化、软件系统定制化前提下实现仓库作业无人化的结果。理论上来说，仓库内的每个业务动作都可以用机器替代人，关键是要把所有不同业务节点的设备连通，形成一套完整高效的无人仓解决方案。本次设计主要进行研究硬件部分的AGV自动引导小车。AGV自动引导运输车是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿系统分配的规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，是无人仓不可或缺的机器人。下面将重点介绍。

(1)AGV自动引导车的简介及发展历程AGV(AutomaticGuidedVehicle)是指自动引导小车，是目前物流生产在重要的设备。它是以电池为原动力，装有导航系统的无人驾驶自动化搬运车辆。AGV主要由导向模块、行走模块、控制模块、通讯装置、移载装置和蓄电池等构成，其中，导向模块和控制模块是AGV的关键模块。AGV小车目前主要应用于制造业、冶金、装卸搬运、自动化的领域。许多厂家企业在制造研发AGV小车的过程中往往以二维的位置或航道控制为核心研发对象，也是不同AGV小车申请专利的重要依据。相比于物流拣选AGV,物流分拣AGV的体型较为缩小，取消了大负重的托举装置，取而代之的是一个托盘型的投放装置。当分拣好的货物放在AGV分拣机器人上，有机器人托举货物到达指定格口，并完成投递工作。随着工业革命的兴起，AGV小车无论是在在物流活动中还是仓储运营中在人们心中的地位都大大的提升了。如下图所示分拣和拣选AGV机器人类型。图2-4AGV自动引导车（分拣机器人）图2-5AGV超级搬运机器人（拣选机器人）其实实际上，AGV技术最先出现于美国，1913年美国福特汽车公司首先使用了有轨引导的AGV代替场内输送机用于汽车底盘装配线上，立刻体现出了输送系统的便捷与灵活，瞬间降低了15%左右的装配时间，约40%的装配故障，10%左右的停线时间，降低了10%左右的人工劳动利用率，开启了AGV应用之路；1953年年美国BarrettElectric公司应用电磁感应原理进行路径导航，设计制造了第一台自动导引车，20世纪70年代左右，由于欧洲的公司对托盘的尺寸和结构对其实施标准化，促进了AGV的发展。时光飞逝，20世纪80年代以后，特别是1995年到1999年出现了第一个小高峰，主要是因为无线引导技术开始引入到AGV系统中，如激光和惯性导引技术，使得AGV小车的定位更精准、行走更灵活。从21世纪10年代以后，由于大型服务器、数据处理器的开发和新型导引方式的应用，如视觉导引、多传感器融合技术，使得AGV趋于智能化、模块化的方向发展，而且AGV领域也开始涉及一些关于智能机器人的研发，包括智能化理论和智能控制优化方法，使得AGV迎来了另一个发展高峰期。AGV技术的发展目前不仅仅局限于物流业，还包括军事、勘测、人工服务、医疗等诸多领域，可以说是造福了人类，丰富便捷了人类生活。(2)AGV工作特点及技术革新AGV自动导引车是由控制台、通讯系统、地面导航系统、充电系统、AGV和地面移载设备组成的。其中负责AGV与外部系统的联系与管理的为主控计算机，它是根据现场的物料需求状况从而向控制台下达AGV的输送任务。充电系统在AGV小车电池容量降到预定值后，小车自动到达充电区，充电区给其自动充电。地面移载设备实现了物料从自动化仓库或工作现场自动移动到AGV上的过程，反之也可以从AGV上卸载下来并输送到目的地。主控计算机、充电系统、地面移载设备等都可以根据实际需要及工作场地任意布置，这也体现了AGV在自动化物流中的柔性特点。技术和人才是21世纪的正需要的，技术是仓储机器人发展的核心。随着电商、快递业的迅速发展，仓储机器人应用范围不断延伸。加之电商发展下，人们的需求的个性化和差异化特征，对于仓储机器人技术提出更高的要求和挑战。实际上，仓储机器人涉及多方面的核心技术，比如运动控制、避障机制、导航技术、视觉识别、机械结构、使用算法等等方面。创新对于一个企业是根本，尤其是物流企业。但是创新变革对于AGV机器人仓储技术来讲很难。主要体现在技术上成熟周期长，技术创新和优质人才难获取。(3)分拣工作站、充电站以及分拣格口的介绍无人仓的分拣工作站一般安排在流程处理的后半段，主要包括：上位机（显示订单信息，系统安排AGV小车将货物送往格口）龙门架（架内的激光读码器会在几纳秒内扫描自动识别货品的运单条码，并把信息送往上位机）工作人员（将传送带上的待分拣货物放到AGV小车上，人工处理防止条码不清晰的现象）格口（分拣AGV小车通过扫描后系统的指令将货物运到相应的格口并自动卸货，货物会落入格口中的集装袋中）充电站（给AGV小车充电的设备，当小车电量不足时或者出现卡顿现象，整个系统会自动计算，小车自动去充电，调度其他空闲小车代替其工作）2.3应用的无人仓规划仿真软件简介2.3.1软件简介本次设计所用到的软件为高校自主研发的软件，该软件的研发能够使物流企业在规划布局时能准确构建出仓库模型，对任意的板块进行仿真，包括分拣、拣选、仓库布局、设备摆放以及更多，从而得到相应数据，此软件不同于常规的物流仿真软件以及工程软件例如：Flexsim，Witness，CAD，Lingo。此软件操作简单，仿真过程清晰明了。无论在进行拣选或者分拣作业，经过软件的学习，通过定性或定量的仿真，通过模型的搭建、参数的设置、模型的运行等操作，记录出我们所需要的仿真数据，并进行数据的分析比对，找出最佳的布局方案。本无人仓规划仿真软件主要包括硬件平台和软件平台，硬件平台主要包括物流拣选AGV、物流分拣AGV、拣选工作站、分拣工作站、充电工作站等。软件平台包括前面有所介绍的仓库管理系统（WNS）和物流AGV调度系统（WCS）。下面进行软件的大概登录操作讲解以及个人信息的设置。2.3.2应用步骤用户创建首先进行用户登录操作，使用用户管理员账户登录无人仓规划仿真系统，如2-5所示。图2-6登录界面之后我们进入系统进行用户的建立操作，如图2-6所示。图2-7用户管理员界面点击添加课程，输入自己的相关信息，如图2-7所示。图2-8添加课程界面点击“确定”后，弹出“操作成功”对话框，如图2-8所示图2-9操作成功界面选择左侧新创建的“电商无人仓规划仿真”的课程，点击“添加用户”，会弹出“注册新用户”的对话框，如图2-9所示。图2-10注册成功界面根据真实情况，输入相关的信息，其中带“*”号是必填项，如图2-10所示。图2-11输入信息界面点击“添加”的按钮，完成用户添加的操作，在人员信息表中会显示添加的相关人员信息，如图2-11所示图2-12人员信息界面以上步骤就是完成了使用用户的创建，接下来先退出程序。下面我们首先会接触到无人仓平台的搭建，首先创建一个仿真区域，其次开始对拣选区域的操作研究，之后进行分拣区的研究。由于本设计主要研究AGV小车在分拣区域进行包裹分拣的项目，所以对拣货环节进行了省略。二者区别只不过拣选需要随机数据参考，而分拣就是对现有的包裹进行任务分配。进行分拣仿真的过程需要固定变量进行研究，首先比如设置好小车的参数，之后确定小车的数量来变换工作台的出数据，从而进行比对找出最佳小车以及工作台数量，得出同场地下最优分配方案，来完成建模任务。本科论文第三章应用分拣机器人的企业情况及现状分析3.1国内应用分拣机器人的企业情况3.1.1综合服务型企业无人仓现状综合服务型企业主要从事的项目是从事多种物流服务的企业，其为顾客提供运输、货运代理、仓储、配送等多种物流服务。综合物流企业不仅仅包括国有企业，还包括民营企业。如今新兴的电子商务物流已经是综合服务型企业的一类了。电子商务物流的概念是伴随电子商务技术和社会需求的发展而出现的,它是电子商务真正的经济价值实现不可或缺的重要组成部分。电子商务作为一种新型的数字化\t"/item/%E7%94%B5%E5%AD%90%E5%95%86%E5%8A%A1%E7%89%A9%E6%B5%81/_blank"商务方式,代表一种未来的\t"/item/%E7%94%B5%E5%AD%90%E5%95%86%E5%8A%A1%E7%89%A9%E6%B5%81/_blank"贸易、\t"/item/%E7%94%B5%E5%AD%90%E5%95%86%E5%8A%A1%E7%89%A9%E6%B5%81/_blank"消费和\t"/item/%E7%94%B5%E5%AD%90%E5%95%86%E5%8A%A1%E7%89%A9%E6%B5%81/_blank"服务形式,因此,为了要完善市场整体\t"/item/%E7%94%B5%E5%AD%90%E5%95%86%E5%8A%A1%E7%89%A9%E6%B5%81/_blank"商务环境,就需要打破原有工业的传统体系,发展建立起来以商品代理和配送为主要特征,物流、商流、信息流有机结合的社会化物流配送体系，也就是所谓的电商。网购就是电商的一种表现形式。人们在网络购物平台搜索自己想要的商品，商家与物流企业联络，将货物信息提供给企业（也就是外包），电商企业通过寻找就近的大仓进行发货，通过快递的形式送到客户手中，接受物品或者相应的服务。这个模式就是B2C，就是商家对客户的一种物流经济模式。B2C模式的核心是要求各个流程相互配合，默契的结合起来。然而，即便是这样，不提国内现在的“双十二”“双十一”“618感恩节”等电商的促销模式带来物流大仓的爆仓现象，逐渐增多的网购人民也给企业带来了不堪重负的压力，这就迫使企业做出转型，运用更高的科技，即智能拣选，来代替人工的压力，出现了无人仓。无人仓的产生，使得一筹莫展的物流企业在仓储拣选环节看到了曙光。(1)苏宁创办于1990年12月26日的苏宁，总部位于\t"/item/%E8%8B%8F%E5%AE%81%E4%BA%91%E5%95%86%E9%9B%86%E5%9B%A2%E8%82%A1%E4%BB%BD%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%AC%E5%8F%B8/_blank"南京，是中国商业企业的领先者，经营商品涵盖传统家电、消费电子、百货、日用品、图书、虚拟产品等综合品类，线下实体门店1600多家，线上\t"/item/%E8%8B%8F%E5%AE%81%E4%BA%91%E5%95%86%E9%9B%86%E5%9B%A2%E8%82%A1%E4%BB%BD%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%AC%E5%8F%B8/_blank"苏宁易购位居国内\t"/item/%E8%8B%8F%E5%AE%81%E4%BA%91%E5%95%86%E9%9B%86%E5%9B%A2%E8%82%A1%E4%BB%BD%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%AC%E5%8F%B8/_blank"B2C前三，线上线下的融合发展引领零售发展新趋势。正品行货、品质服务、便捷购物、舒适体验。本着“科学分仓，库存共享”的理念，苏宁已经走过了30年的风雨历程。苏宁最早以只有不到200平米的电器零售店起家，到在自己大本营的南京拥有第一家配送中心，再到拥有自己的购物平台“苏宁易购”，最后到拥有号称“黑科技”的苏宁云仓以及无人仓。从曾出现破产的苏宁，到现在苏宁的崛起道路属实艰辛。如图3-1为苏宁现总部图3-1苏宁总部（南京市玄武区苏宁大道徐庄软件园1号）位于南京雨花物流基地、同时也是雨花物流中心二期的苏宁云仓，单从面积上就冠绝群雄。建筑面积达20万平方米的苏宁云仓，相当于28个标准足球场大小，由5个大型仓库组成，分成小件商品、中件商品、异形品、贵重品和温控商品五个区域可存储2000万件商品，日处理包裹181万件。而且，从订单生成到商品出库，最快的时间只要30分钟。图3-2为苏宁雨花云仓。图3-2苏宁雨花云仓苏宁在针对拣货系统方面也花费了大量的心思。苏宁引进的全球最先进的胜斐迩旋转系统(SCS)货到人的投入使用，可以实现按订单全自动拣货，除最后从料箱取货外无需人工操作，使得苏宁物流的拣货速度再提高7倍。苏宁快递可以将从拣配任务下发到装车发货的时间缩短到平均40分钟。图3-3为苏宁云仓SCS系统。图3-3苏宁SCS系统苏宁号称“苏宁黑科技”的AGV机器人已经进入无人仓使用了。图3-4苏宁物流“黑科技”AGV拣选机器人2017年，苏宁上海AGV机器人仓正式投入运营，在这里,人和机器人构成CP协同运行。苏宁物流还在品类设计以及仓库设计上做了最大化的调整和优化,实现了单件商品平均拣货时间为10秒,小件商品拣选效率超过5倍传统人工拣选,拣选准确率高达99.99%以上,这一实测数据在整个行业处于领先地位。另外，苏宁的思路标新立异，自主研发了“卧龙一号”物流无人车，如图3-5图3-5苏宁“卧龙一号”物流机器人“卧龙一号”拥有六个车轮，搭载多个感应器，包括：GPS、多线激光雷达等，融合物联网、云端计算、AI等技术研发，能够自行乘搭升降机。据了解，“卧龙一号”未来将会进驻更多地区，纾缓快递人员紧张问题。尽管2012年才注册的苏宁物流，而且苏宁是做零售起家的，在公司发展的过程中受到了例如国美这样的同样是主营零售的企业的冲击，尽管早期物流仓储方面还很落后，而且顶着国内首批从事仓储、运输、配送等供应链全流程服务的企业的压力，但苏宁还是做到了仓储上的革新，并且越来越进步成功。(2)国美国美电器也是国内大型的B2C电商企业，国美电器（\t"/item/%E5%9B%BD%E7%BE%8E%E7%94%B5%E5%99%A8/_blank"GOME）成立于1987年1月1日，总部位于香港，是中国大陆家电零售\t"/item/%E5%9B%BD%E7%BE%8E%E7%94%B5%E5%99%A8/_blank"连锁企业。国美主营自营商城，自主经营，自产自销。国美自营向全国300多个省市进行配送，国美物流的“快、准、稳”一直受到广大消费者的好评，售后服务方面更是有保证。国美与苏宁一样建立起了自己的全自动化无人仓，并且同样投入运营，“818”对于国美来说，更对于零售企业来说非常的重要，各大平台积极布局，纷纷争夺销售高地。对于消费者来说，更关注商品质量如何、价格高低、送货快慢等，国美则发力物流，为“818”蓄势。“818”嗨购节期间，国美正式宣布在广州与天津两地同时开启AGV机器人仓的运营使用，以更高效、更智能的技术创新助力此次大促，图3-6为国美无人仓机器人。图3-6国美智能AGV机器人在818促销互动中，国美推行了“两仓首发”制度，随着民众生活质量的提升，其对于物流的要求也逐步提高，甚至物流配送开始逐步以分钟计时，对于绝大部分用户而言，物流配送的效率和准时性同等重要。所以，国内的零售平台尤为注重搭建自营的物流平台，在具体的工作中尤为关注物流体系的科技化和智能化水平，当前AGV机器人已经成为智能化仓储系统建设的标准基础性设备，又有其推行的物流制度在行业内属于创举。其为有效应对仓储系统运行过程中出现的突发性情况，在专业化人员配置方面，选择在同一时刻不同地区开启智能仓运营，不但需要在运营前期工作中开展大量的检测、试运行工作，还是其在仓储物流领域整体实力的体现。图3-7“818两仓首发”实景国美虽然在无人仓的研究实施方面起步较晚，但仍然是后起之秀。国美并没有停止发展的脚步，在充分的利用自身的条件的同时学习其他企业的技术，国美物流无人仓初步具备了智能化的应用设备，和正常有序的管理，国美在近年又研发了无人机送货，图3-8为国美无人机。并成功应用在大学城中，国美掌握了对高精度地图的控制，自动驾驶技术的核心智能配送的方法，并且面对日渐拥堵的公路掌握了空中送货技术，虽然只是开发阶段，但让我们看到了国美认真学习借鉴的良好态度。智慧物流已经走进我们生活，成为了现代基础设施建设的一个大部分，会适应并带动物流界的不断发展。图3-8国美无人送货机(3)京东京东公司的物流体系始建于2007年，并于2012年正式筹建物流公司，于2017年4月组建京东集团。其物流体系具有鲜明的自营性特点，京东商城的品牌影响力较大。其属于全球首家涵盖了中小件、大件、冷链、B2B、跨境和众包(达达)等六大物流体系的公司，同时实现了覆盖全球的发展目标，通过对物联网、云计算、智能装置的运用，其逐渐塑造了涉及商品销量预测、包裹入库、存储、输送等各个流程的物流系统，该系统具有效率最高、算法最优、智能化水平最高等特点。正是由于其具有诸多优势导致在无人仓科技领域，其优势显著。因此本次研究工作将选用其研发的AGV自动引导小车作为工作重点开展各项工作，具体用图3-9、3-10表示如下。图3-9京东武汉亚一AGV自动导引小车图3-10AGV自动导引小车在物流运输过程中，该公司所搭建的仓储系统中有效提升了物品入库、储存、包装、出库等所有工作的自动化、机械化水平，仓内各项工作的开展是通过机器人运行实现，从而有效提高了整体工作效率。随着机械化作业模式的广泛开展，该公司提出了“X仓储大脑”项目，从而确保其能够在运行过程中逐步实现自主适应、决策、感知等目标，在物联网和智能技术的融合之下，从而有效提升仓储系统的运行的自动化水平和整体效率水平。图3-11“X仓储大脑”帮助京东无人仓实现订单有序调度该类型机器人最大的优势在于能够于周边环境实现交互，同时其还具有2D、3D视觉辨识等能力；另一方面，以货物存储为视角，无人仓装配了8组穿梭车立库系统，可以满足6万箱物品的存储需求。拣选机器人配有专业吸盘，轻松的对货物进行抓取。图3-12京东无人仓拣选机器人京东的技术已经可以走在成为世界的前沿，2018年最具有创造力前20中，京东独拿两项，分别是亚洲一号无人仓和分拣机器人，京东掌握了核心的智慧物流科技，拥有比较完全的一套算法，京东自有的X事业部智慧物流实验室已经完全的模拟了一个全无人化的仓库，创造了一个美好的智慧物流场景。3.1.2民间私营传统企业人工仓现状我国物流水平发展不均衡，上述大型综合物流服务型企业，无论包括电商物流还是自营物流，国家都是非常重视的。虽然在私营快递物流企业中也有企业应用引进着部分自动化机器人操作，但纵观整个行业领域，大部分企业在分拣部分很少采用半自动分拣机器，甚至是干脆人工分拣。即使有仓储，采用的也是传统仓储作业方式。相对比于民间传统物流企业，传统物流企业还是存在着诸多的问题。传统小型物流企业人工仓的设施已经难以满足物流活动的需求。以往构建的物流模式对比当前时代在基础设施方面的要求差距较大，已经无法适应当前物流工作发展的需求。以人员为视角，运行效率低下。从而导致仓库管治、运营工作的开展难度较高，因此只依赖人工操作可行性较低，从而导致工作的重合率大幅上升，不仅会导致各类资源的利用率下降，还会无法有效提高工作效率；同时人工记录的出错率较高，容易出现误差。当出现工作失误时往往难以追责到具体的个人，从而出现人员推诿，扯皮的情况出现，加大了内部管理的难度，当代中小企业在仓储管理工作中存在的问题主要划归为三类：(1)材料消耗大结合中小企业的仓储管理工作实际，物料利用率低成为阻碍企业发展的关键问题，同时由于包裹在输送过程中流通性较强，需要垫付大量物料，导致资金运行压力大，资源利用率低导致企业运营过程中费用开支增加，另外对于货物包装的损耗造成的浪费也不容小视。相关数据表明，以物料耗用费用为视角，部分企业的消耗物料的费用支出超出了支出总额的35%，从而导致企业运营压力陡增。所以目前大型或者国有物流企业倡导“绿色包装”和“共享快递盒”，可以在很大程度上解决物流界材料消耗大的问题，减轻费用。图3-13某物流企业大量仓内库存电商行业的迅猛发展带动了物流和快递企业的发展，而物流行业的快速发展导致物料成本上升的同时衍生出大量的包装物料和垃圾。这类垃圾产品的增长率突破了45%，导致土地和环境的污染程度逐渐攀升。图3-14包装材料的浪费(2)仓储管理结构不规范以行业性质为视角，物流仓储属于独特性较强的销售行业，在管理仓储的过程中县官装置的更新水平较低，从而导致设备成为仓储管理过程中的主要成本。很多中小企业没有能力去购买引进先进分拣设备或系统。例如AGV分拣机器人、KIVA机器人等等。设备仅仅停留在平板车、叉车、电牛等很少的自动化设备，设备的缺失就需要人员的补给，出现库区内分拣效率低、损坏率增加、资金消耗大等现象。图3-15货物堆积如山图3-16场地拥挤以物流特点为视角，小体积重量大的物品占比高，物品结构管治不善等问题普遍存在。因为这类物品在输送过程中难度较大，因此多数物流企业更愿意通过人工操作的方式处理问题，从而导致很多物品存在闲置情况，进一步加大了管理费用支出，结合图3-16内容不难发展，理货区域物品摆放杂乱，种类多，人类不宜于进行移动，如果突发安全事故，撤离路线将会被货物遮挡，产生安全隐患。(3)仓储管理费用较高以成本开支为视角，主要划分为物流、机械、人工等成本项目，其中人工成本主要囊括了薪资、补贴、福利等。目前，绝大部分仓储公司，在人员调配方面缺乏合理性，岗位权责模糊，工作重合程度高等问题促使职工的主观能动性受到极大限制，从而导致仓储物流企业发展受限。其他成本项目涵盖了电力、燃料、易耗品支出等这类成本尽管占比较低，但应当提高重视程度，注重管治工作的开展。另外，“双十一”、“618”期间，库内为了防止爆单现象的发生。往往会启用临时工的方式来增加拣货效率，可是企业却忽视了其中某些临时工的素养问题：消极怠工、人员散漫、无纪律性，反之影响了生产。下图图3-17为库区临时工。图3-17临时工素质参差不齐以费用管理开支为视角，应当结合存储特点、仓储面积、周转速度等科学调配人员，进而节省人员费用。下图为某大仓装车区区域图，该区域拣货台与拣货台距离位置过远，场地空间空闲区域大，应该合理进行应用。图3-18装车区区域面积应用不合理企业没有系统的分拣系统，单量增加就会造成货物堆积，货物摆放杂乱无章，堆置的不合理，没有统一的放置标准，只能在地上随意摆放，分拣装车起来非常不方便，白白浪费了人力与时间。图3-19所示。图3-19货物堆积杂乱现阶段我国经济持续增长，仓储物流业也在不断的发展壮大，很多中小企业其竞争的方向也主要集中在运送速度、服务质量方面。但面临市场行业竞争的压力，众多企业也不堪经济压力纷纷倒闭。面对血淋淋的教训，物流行业必须要进行转型，贴合整体发展的态势，致力于提高国内仓储作业的智能化、自动化水平。国家也要大力扶持中小微物流企业的经济，帮助经营。以上为民间私营传统企业人工仓现状。3.2菜鸟无人仓应用分拣机器人现状分析3.2.1菜鸟网络科技公司(1)菜鸟网络科技公司简介2013年5月阿里集团协同银泰、富春、复星、顺丰、“三通一达”等集团和各类金融组织搭建“菜鸟物流”，也将其称之为中国智能物流骨干网（ChinaSmartLogisticNetwork，简称CSN）项目。项目资金多达50亿，其建设目标在于实现国内快递24小时送达。发展至今，自高校构建菜鸟驿站之外，国内构建了数万个菜鸟驿站，其物流网络囊括了华北、华南、华东、西南、华中五个地区。不仅如此，在国外逐步建立起涵盖5大洲的仓储网络和航空输送线路，逐步构建了连通美、德、澳、韩、日五个地区的专线，同时在宁波、广州、杭州组建了报税仓库。该公司的主要工作内容聚焦于购置土地、建设仓库、与政府协商，其目的在于为物流企业提供水平更高的服务，节约运营费用，促使企业能够专注于提高服务质量。而其所构建的物流模式，对比以往的物流模式，其并不涉及物流体系的运营，更多的偏向于在网络世界设计科学的物流方案，而该公司就是物流体系的整合者和规划者。其更注重于构建科学的网络体系，而不是开展具体的物流方面的工作。(2)菜鸟网络未来发展路线谁不数字化、智能化谁就会被淘汰。菜鸟网络CTO（首席技术官）谷雪梅表示，2019年以及往后几年IOT将成为最重要技术趋势，将决定未来五到十年的物流业竞争格局。图3-20菜鸟CTO正在讲话刚刚过去的几年，物流业形成了“1+8+N”的网络协同效应，即“一张菜鸟骨干网+中国邮政和7家快递公司+N家物流生态区企业”。全社会物流要素进一步通过技术连接、升级。菜鸟也在2018年宣布全面打响IOT物联网平台战略，引领行业数字化、智能化进程，大量前沿、新兴科技深入应用在物流领域。在菜鸟引领下，IOT正在带来行业万物智能新时代。3.2.2菜鸟无人仓介绍2018年9月，在双11促销活动即将到来之时，圆通公司和菜鸟企业共同指出将建设于杭州的机器人分拨中心投入使用，这标志这2018年的双十一活动不仅是天猫第十个大促活动，还是物流产业IOT技术投入使用的首年，在该中心内装配了大量分拣机器人。在运行高峰期共计350台设备同时在2000平米的场地内进行作业，单日处理包裹数可突破50万。接下来将介绍两类无人仓分别为圆通杭州萧山转运中心以及菜鸟未来园区的无锡园区如下图3-21、图3-22所示。图3-21杭州萧山超级机器人分拨中心图3-22菜鸟无锡未来园区在杭州萧山，圆通公司所设立的分拨中心内，其内部架构进行上下分层，其中机器人的调控平台为上层，结合包裹具体的流向，自动化小车会将其输送到相应的区域。到达目标区域后，托盘会被抬起，从而将包裹送入格口，最后包裹会滑到一层装载区，完成装车。完成上述工作仅耗时十几秒。这套装备每日分拣、处理的包裹涉及的目的地多达300多个。图3-23菜鸟AGV“小蓝人”位于圆通杭州萧山的分拨中心在双十一期间投入使用了“小蓝车”超级机器人完成分拣工作。该中心是业内处理速度和作业效率最高的中心。在运行高峰期共计350台设备同时在2000平米的场地内进行作业，单日处理包裹数可突破50万。操作人员曾指出，通过引入该机器人能够节省约66%的人力，该设备运行速度达到每秒3.5米，在电量充足的情况下可不间断作业四小时，其充电用时20分钟。该设备运行过程中需要联网，网络断开后会停止工作。作为该企业的技术骨干李建军曾指出在运行效率和速度方面，对比行业均值，该中心的运行效率和速度分别是行业的1。2倍，1.25倍。该企业的管理部领导李小平提出，除了该中心以外，圆通公司对于旗下约50%的分拨中心都进行了优化升级、装配了十多套自动化分拣装置，以及上百台称重设备，从而极大提高了整个分拣工作流程的自动化水平，提高了工作效率，同时指出公司预计在南京组建类似的机器人分拨中心，全新分拨中心的构建将涵盖更多商品类别、安装难度更低，建设周期更短，从而有效提高行业整体的自动化水平。

图3-24菜鸟未来园区无锡园区场景实际上，在今年的“618”活动中，在无锡，菜鸟公司所组建的单仓中便运用了500台KIVA机器人（对比旧式机器人，该设备在导航方式、运行路径、功能体系和应用软件方面更具优势），成为国内同类仓库中机械化水平、运行效率最高的仓库，该中心主要划分为四大功能区，分别为机器人分拨、拣选、立体存储、机械臂拣选等功能区域。①立体存储仓：选用了AS/RS系统，机器人能够自动将产品放置于托盘上，在物品输送方面选用无人叉车进行，待堆垛机接收到指令后能够实现商品自动入库、出库等操作。机器人拣选仓：将工作区域划分为A、B两块，随后将播种工作站设置于分区之中，将其称之为货物合流区，同时可理运用“货到人”和“车到人”两种处理方式，从而辅助人工有序开展商品分拣工作。待分拣工作结束后，物品会在输送线中流转，同时在订单张贴、包裹封箱等方面实现全自动操作。②机械臂拣选仓：主要完成对中型包裹的输送，选用无人叉车完成物品的运输工作，随后选用3D相机实现对物品的自动化辨识，随后将辨识结果传递到系统中确保机械臂的抓取货物的精准性，从而将其放入到传送带之上，而后续包裹的自动分拣是借助交叉带分拣机来完成作业的。图3-25机械臂拣选仓内机械臂③机器人分拨区域：主要完成小件物品的输送工作，在选用科学的调度算法的基础上，通过机器人调度系统、工业相机快速读码科技作用的发挥，从而确保设备运行、读码、分拣等工作实现自动化、智能化操作，从而将物品输送到相应格口，随后通过相应通道滑落入集包袋之中。最终，包裹通过无人叉车等设备装车后发运。3.2.3疫情状态下的菜鸟绿色通道我国疫情爆发之后，张勇就提出将菜鸟物流转变为军用模式，确保灾区的物流需求得到充分满足。菜鸟和四通一达所构建的自动化物流网络转变为军用模式，肩挑起物资运输、救援等工作的主要任务，其累计输送物资总量合计5000万件。这其中蕴含了一个个生死救援、绿色通道的故事。基于全球网络的构建，菜鸟公司在2个小时内就联合了全球30余家物流企业，搭建了运往武汉的免费运输渠道。在国内，由于事态紧急，该公司转变了网状物流的运输模式，联合快递企业特事特办，转变为点对点运输模式，将物资输送到各个灾区点。转变以往多级配送的模式，构建直达网络，确保物资能够及时输送到指定地方。在物流通道构建方面，各企业之间协作水平较高：尽管大量物资需要进行全球提货、报关清关、跨境运输，但随着物流网络的智能化水平不断提升，在存储、输送、清关等环节实现了各企业之间的无缝连接。图3-26菜鸟绿色通道将救援物资运抵武汉协和医院菜鸟网络自构建之初，其就将构建全球化智能物流网络、确保全球快递72小时送达，国内快递24小时送达作为发展目标，应对当前的疫情状况，全中国人万众一心，一方有难八方支援，共同抵御疫情的蔓延，各行各业联合起来，平安就会很快到来。3.2.4现状分析与总结(1)分拣机器人多样化以及包裹标准化要真正实现无人仓，首先要解决物料标准化问题。如今的商品包装千奇百怪，只有当所有进入无人仓的商品都是标准化的物件或包装时，无人仓AGV小车才有可能实现并高效率地运行。为了配合包裹的不规则大小，也要研发多种大小以及载重能力不一的AGV小车。相较于以往构建的物流体系，虽然无人仓的优点体现在众多方面，但是当前业内尚未出现真正意义的无人仓，并且其也尚未得到广泛使用，多种多样的分拣机器人的制造又谈何容易。由于本设计主要的方向在于研究分拣机器人在无人仓数量上的现状问题的优化，所以分拣机器人多样化的研究并没过多阐述，解决包裹标准化的种类问题以及具体的实施办法也未具体阐述。(2)分拣机器人以及工作台在数量上的控制目前在仓储资源越来越紧张的情况下，订单大幅增长需要系统具有更大的商品存储容量和订单处理能力，国内无人仓技术迅速发展，AGV技术的应用使得分拣能力的增强。但合理的控制机器人的数量、分拣台的数量，如何做到效率得达到最高已经成为无人仓的下一个瓶颈。经过记者观察以及多方面的数据，菜鸟无人仓园区在AGV的分配上出现问题，主要是路线有时产生拥堵、等待现象、以及分拣工作台出现闲置的情况。有些机器人在分拣的过程中排队等待，极大地影响了分拣的时间，工作效率也会降低，还有的时候现有的分拣工作台人员出现空闲等待的情况，如下图3-27。图3-27自动引导车等待现象本设计主要研究分拣机器人以及工作台在无人仓内数量的调配以及布局规划，通过无人仓仿真软件进行对模拟菜鸟嘉兴三期无人仓的设施布局进行优化，控制单一变量（分拣机器人、分拣工作台）的数量，逐渐找到与当前模拟的分拣区匹配的设备数量，构建规划合理无人仓。(3)分拣机器人的成本问题与技术的缺口除了以上两方面突出的瓶颈之外，还在于无人仓的建设以及分拣机器人高昂的成本。以需求为视角，质量、效率费用是选定智能化物流设备时需要关注的三大要素。虽然，在工作质量和效率方面无人仓具有显著优势，但由于在搭建和维护等方面需要巨额的资金支持，这对于绝大多数企业而言时促使其无法引入该装置的重要原因。即使引进了AGV机器人，后期设备的维修费用，专业技术的养护调控技术，专业的设备引入与搭建所需要的人才需求，这些都需要高昂的费用。技术上也是很大的难题，包括机器人技术、人工智能算法、精准海量商品的识别技术，一般的中小企业在雇用临时工人力的花费与花费高额引进技术的抉择中还是选择了前者。这就导致了无人仓的普及应用难的问题。本设计将在经济效率上进行系统的单量上的计算分析，首先通过仿真软件模拟建造一个理想最佳的无人仓分拣区的配置，其次将无人仓和传统人工仓通过相同单量完成的时间、日单量处理数量、以及产生的经济成本三方面进行效率对比优化，根据实际数据，证实无人仓应用的速度快、准确率高、资金回报快等多方面好处，说明无论是无人仓分拣机器人在大促期间还是在往日生产生活中都体现出惊人的效率，本设计研究方法将下面在第四章与第五章有详细介绍。第四章应用仿真软件对机器人数量及分拣台数量合理配置问题的研究4.1无人仓建立与问题描述本次课题要模拟建造一个在菜鸟网络嘉兴办公楼对街的菜鸟网络浙江嘉兴园区三期无人仓，主要联合其他物流公司进行嘉兴地区的快递包裹的分拣配送，同时全国的包裹可以在园区内进行转运分拨，坐标位于浙江省嘉兴市南湖区菜鸟办公楼对过空地，位置如图图4-1所示。图4-1菜鸟园区三期坐标图菜鸟网络科技有限公司计划投资1000万来建设该项目，菜鸟三期无人仓计划规模10000㎡，其中分拣区域约为2000㎡，为了方便建模，单位库区我们选取320单位（转换到实际面积为厂区面积大小50㎡）为研究对象。在库中依旧进行上下分层，其中机器人的调控平台为上层，结合包裹具体的流向，自动化小车会将其输送到相应的区域。到达目标区域后，托盘会被抬起，从而将包裹送入格口，最后包裹会滑到一层装载区，完成装车。库区大概场所为以下布局图4-2所示。图4-2无人仓布局图我们调查了菜鸟1期园区每小时产生的工作量，我们取每小时中的96个数据进行研究。嘉兴很大，由于配送嘉兴范围的位置不同，为了方便研究，我们用X,Y的形式进行表达，X作为该订单在嘉兴地图中的横坐标，Y作为该订单在嘉兴地图的纵坐标，横纵坐标的标明可以明确的显示出需要配送的位置，96个订单如下表表4-1所示。表4-1商品订单在第三章的时候，我们对企业无人仓应用机器人的现状进行分析，研究发现同一场地应用不同的机器人以及工作台数量的变化引发效