中國倉儲物流自動化技術(shù)發(fā)展路徑與未來趨勢
我國倉儲物流自動化技術(shù)走過了“從無到有”、“從低端到高端”、“從簡單到復(fù)雜”、“從單一到多樣化”、“從局部到全局”的發(fā)展過程。從行業(yè)應(yīng)用看，我國倉儲物流技術(shù)已經(jīng)從“適度自動化+高度信息化”階段過渡到“高度自動化+高度信息化”階段，并開始向智能化演變。從技術(shù)發(fā)展層面看，更大的規(guī)模，更高的柔性，更高的自動化水平，更高的效率，更低的成本是發(fā)展趨勢。所有技術(shù)的進步都是為了提高服務(wù)水平這一共同目標。
一、概述
倉儲物流自動化技術(shù)是指與倉儲作業(yè)相關(guān)的自動化技術(shù)與信息技術(shù)。倉儲物流技術(shù)橫跨多個學(xué)科，又自成體系，關(guān)于其分類，國內(nèi)外并沒有明確的定義。我國由于物流技術(shù)發(fā)展較晚，一開始基本上是按照歐洲物料搬運協(xié)會（FEM）的定義，將其歸類于物料搬運技術(shù)（material handling technology）一類。隨著倉儲物流技術(shù)的快速發(fā)展和其市場比重的不斷增加，重新對倉儲物流技術(shù)進行分類是非常必要的。
如果僅從倉儲物流活動來對技術(shù)和裝備進行分類，雖然有重合的部分，且界線并非一目了然，卻便于理解。本文暫時將其分為存取技術(shù)（存儲技術(shù)）、輸送與搬運技術(shù)、揀選技術(shù)、復(fù)核與包裝技術(shù)、分揀技術(shù)、發(fā)貨技術(shù)和信息技術(shù)等幾個大類。如表1所示。
這些技術(shù)并非倉儲物流自動化的全部，本文僅僅是列出讀者熟知的若干種，并以此作為行文基礎(chǔ)。
二、我國倉儲物流自動化技術(shù)的發(fā)展過程
一般的文獻認為我國物流自動化技術(shù)的發(fā)展始于上世紀70年代中期，這是有其道理的。典型的事件是第一座自動化立體庫的興建和第一臺自動分揀機的研發(fā)。盡管從那時起的20多年間，我國對倉儲物流自動化技術(shù)的研究從未停止腳步，并且在標志性產(chǎn)品——自動化立體庫技術(shù)、輸送分揀技術(shù)等方面取得了長足進步，但無論產(chǎn)品的種類，還是產(chǎn)品的質(zhì)量，抑或是新產(chǎn)品的創(chuàng)新方面，均不盡人意。這一方面由于我國基礎(chǔ)工業(yè)落后，無法靠自身能力提供自動化產(chǎn)品所致；另一方面則是我國的國民經(jīng)濟發(fā)展落后，人力成本很低，導(dǎo)致市場需求不足。只有有限的行業(yè)，如化工、汽車、航空等，對自動化倉儲系統(tǒng)提出了需求。
1998年前后，隨著聯(lián)想、海爾、昆明卷煙廠等企業(yè)開始建設(shè)自動化物流系統(tǒng)，我國的物流技術(shù)發(fā)展開始步入快車道，以自動化立體庫為標志的倉儲物流技術(shù)得到質(zhì)的飛躍。進入21世紀，隨著改革開放的深入和我國順利加入WTO世貿(mào)組織，國民經(jīng)濟取得突飛猛進的發(fā)展，自動化倉庫技術(shù)的發(fā)展也迎來春天。
總體來說，我國倉儲物流自動化技術(shù)走過了一個“從無到有”、“從低端到高端”、“從簡單到復(fù)雜”、“從單一到多樣化”、“從局部到全局”的發(fā)展過程。
從無到有：最早的研發(fā)選擇了堆垛機和分揀機產(chǎn)品，此后擴展到AGV、miniload、kiva等眾多產(chǎn)品。從引進模仿到自主研發(fā)，逐漸解決了“有無”問題，并發(fā)展到今天這種百花齊放的局面。
從低端到高端：以堆垛機為例，最早的堆垛機采用雙速電機，單板機控制，逐步進步到采用變頻電機，PLC控制，直到今天的高速堆垛機采用伺服電機。堆垛機的行走速度也從最初的20m/min，逐步發(fā)展到60、80、120、160、200、240m/min，未來還有可能更高。堆垛機的認址技術(shù)也發(fā)生過多次改變，從打孔認址、認址片認址，到激光器認址，再到條形碼認址等。堆垛機的性能參數(shù)，可靠性參數(shù)得到大幅度提升。其它的產(chǎn)品，如輸送機、分揀機、AGV等，無一不是這樣。
從簡單到復(fù)雜：所謂簡單，一方面是產(chǎn)品形式簡單，性能簡單，構(gòu)成簡單；另一方面是系統(tǒng)簡單，作業(yè)流程簡單。物流系統(tǒng)設(shè)計也是如此。以前的設(shè)計可能僅僅是一座單一的立體庫，而現(xiàn)在，我國自行設(shè)計的超過10萬平方米的大型自動化物流中心已經(jīng)不是個例，我們對大型物流中心的規(guī)劃集成能力與日俱增，即使與世界一流企業(yè)相比也毫不遜色，具有很強的競爭能力，這是以前所不敢想象的。
從單一到多樣化：產(chǎn)品不僅簡單，還表現(xiàn)在形式和規(guī)格單一，適應(yīng)性差。產(chǎn)品的豐富程度事實上反應(yīng)了行業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平。到目前為止，我國生產(chǎn)的倉儲物流自動化裝備，幾乎可以涵蓋整個產(chǎn)品系列，這是我國倉儲物流技術(shù)發(fā)展水平的最好例證。尤其是近年來，針對貨到人揀選，機器人、kiva、無人機、3D識別的研究，我國的物流技術(shù)水平迅速邁上了新臺階。
從局部到全局：物流自動化技術(shù)的應(yīng)用，并非一開始就涉及所有的環(huán)節(jié)。最早的研究應(yīng)用，是在儲存環(huán)節(jié)和輸送環(huán)節(jié)，因為這是最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，逐漸發(fā)展到揀選與配送環(huán)節(jié)，再后來關(guān)注到裝、卸貨以及包裝環(huán)節(jié)。現(xiàn)在，基于3D技術(shù)的自動拆垛、自動組盤以及自動裝車技術(shù)，已經(jīng)引起行業(yè)的重視。
市場需求旺盛，行業(yè)人才濟濟，這是對當(dāng)前我國倉儲物流自動化行業(yè)最恰當(dāng)?shù)脑u價。2015年以來，隨著資本的大舉介入，我國倉儲物流自動化行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出前所未有的繁榮景象，一大批高素質(zhì)的人才涌入，一大批新興企業(yè)迅速崛起，物流技術(shù)水平得以迅速提升。
三、與世界先進水平的差距
盡管我國倉儲物流技術(shù)研究與應(yīng)用取得了長足發(fā)展，并且在個別行業(yè)領(lǐng)域如電商、煙草等，已經(jīng)領(lǐng)先于世界。可以說，經(jīng)過物流人的努力，我國倉儲物流技術(shù)水平是與世界先進水平差距最小的行業(yè)之一。這主要取決于兩個關(guān)鍵因素：其一是我國制造業(yè)水平的快速提升，倉儲物流市場需求持續(xù)攀升；其二是整個行業(yè)競爭充分，缺乏壟斷企業(yè)所致。
然而，從客角度觀分析，我國倉儲物流技術(shù)與世界先進水平還有較大差距，并且很難在短時期內(nèi)徹底改觀。綜合起來，有如下幾方面的差距。
1. 基礎(chǔ)研究與核心零部件
關(guān)鍵零部件包括電機減速器、PLC及控制元器件、自動識別裝置、機器人本體等。
電機減速器是物流裝備的關(guān)鍵零部件之一，雖然國產(chǎn)電機減速器在20多年前即有應(yīng)用，但效果并不理想，以至于到現(xiàn)在為止，關(guān)鍵設(shè)備的電機減速器主要采用德國產(chǎn)品。這一現(xiàn)狀還將延續(xù)很長一段時間。與此相關(guān)的還有軸承、滑觸線、扁電纜、齒形帶等配套產(chǎn)品。
PLC及控制元器件的應(yīng)用主要以SIEMENS等品牌占據(jù)絕對優(yōu)勢，中國國產(chǎn)品牌幾乎可以忽略不計，差距難以用時間來度量。
自動識別裝置包括激光測距裝置、激光導(dǎo)航裝置、條碼掃描裝置、光學(xué)鏡頭、光電開關(guān)、照相機、RFID系統(tǒng)、3D相機等一系列產(chǎn)品和技術(shù)。這些產(chǎn)品和技術(shù)在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越重要，歐美日產(chǎn)品還處于絕對控制地位，國產(chǎn)品牌短期內(nèi)看不到希望。
機器人在物流系統(tǒng)中應(yīng)用越來越頻繁，但機器人本體的研究還處于初始階段，ABB、庫卡、安川等品牌占據(jù)絕對優(yōu)勢。
此外，應(yīng)當(dāng)看到，除了產(chǎn)品性能外，行業(yè)的慣性及競爭態(tài)勢，將導(dǎo)致這些差距不可能在短期內(nèi)得到縮小，并將步入一個惡性循環(huán)之中。
2. 關(guān)鍵設(shè)備的性能指標
AS/RS（自動化立體倉庫）、分揀機、AGV等關(guān)鍵設(shè)備于技術(shù)，盡管出現(xiàn)了全面國產(chǎn)替代的可能，但差距依然明顯。最大的差距在于設(shè)備的成熟性和多樣性等方面。導(dǎo)致這種結(jié)果的根本原因在于，很多國內(nèi)企業(yè)的設(shè)備生產(chǎn)時間普遍太短，研發(fā)經(jīng)費不足，缺少專門人才，產(chǎn)品沒有經(jīng)過嚴格的試驗和實際應(yīng)用的檢驗。時間、機會和研發(fā)的方法論都成為制約技術(shù)進步的重要因素。
以分揀機為例，國產(chǎn)交叉帶分揀機盡管有數(shù)十年的歷史，但產(chǎn)品的關(guān)鍵指標——可靠性、穩(wěn)定性、噪音等，一直不能與進口設(shè)備相提并論。所以，大型的機場行李系統(tǒng)和包裹分揀系統(tǒng)幾乎被國外產(chǎn)品壟斷。其它產(chǎn)品，如堆垛機、miniload、穿梭車等，情況都大同小異。
有些關(guān)鍵設(shè)備，僅僅是在實驗室里研究了出來，還沒有定型，沒有經(jīng)過疲勞和可靠性試驗，離量產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用還有很長時間的路要走，將要遇到的困難和問題還有很多。
除此之外，國內(nèi)很多企業(yè)還很年輕，經(jīng)驗不足，導(dǎo)致在設(shè)計、生產(chǎn)工藝、材料、關(guān)鍵配套件、控制系統(tǒng)、試驗方法等多方面都存在巨大差距，尤其是人才和經(jīng)驗方面，并非短期可以彌補。
3. 關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)明
物流系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備，幾乎沒有一項是中國人的原創(chuàng)。從貨架、托盤、叉車等傳統(tǒng)設(shè)備，到自動化立體庫、分揀機、AGV、穿梭車、機器人、無人機等自動化設(shè)備，到激光器、光電開關(guān)、RFID、電機減速器、齒形帶、3D識別技術(shù)、自動導(dǎo)航技術(shù)等，這些概念和產(chǎn)品幾乎都不是中國人的原創(chuàng)。盡管這些技術(shù)存在的歷史不是很長，我們完全有機會提出自己的創(chuàng)新理念，但是沒有。這不能不說是一個巨大的差距。
針對以上差距，我們必須正視現(xiàn)實，從基礎(chǔ)做起。開動腦筋，不斷創(chuàng)新，總有一天會有中國自己的重大創(chuàng)新和發(fā)明。
創(chuàng)新需要積累和靈氣，更需要對需求的深刻理解。物流技術(shù)是一個實用性很強的技術(shù)，解決這種需求需要時間、資金、耐心、以及開放的思維。
4. 世界知名企業(yè)與全球競爭力
衡量一個企業(yè)或產(chǎn)品技術(shù)水平的重要指標是國際市場的占有率和競爭力。與歐美日設(shè)備大量進入中國不同，我們的物流設(shè)備，盡管在本土有一些競爭優(yōu)勢，但在國際市場上卻仍然缺乏與世界一流企業(yè)同臺競技的能力。一方面有品牌效應(yīng)的因素，但更為重要的還是產(chǎn)品的技術(shù)水平和性能。只有一些低端產(chǎn)品，如貨架、輸送機、叉車等有一些機會，其它產(chǎn)品還無從談起。
另一個衡量指標是企業(yè)規(guī)模，中國到目前為止還沒有一家集成商或生產(chǎn)廠商，其營業(yè)收入能夠進入世界前十名（叉車除外）。也說明我國物流技術(shù)與裝備企業(yè)的規(guī)模還太小，并且行業(yè)集中度不高，市場過于分散，這些都是差距所在。
以上四個方面，是差距明顯的方面，此外標準化問題也是體現(xiàn)行業(yè)巨大差距的基礎(chǔ)性指標，我國盡管出臺了很多與物流有關(guān)的標準，但這些標準的權(quán)威性、技術(shù)水平和接受度顯然是不夠的，有待繼續(xù)努力。
四、倉儲物流技術(shù)的發(fā)展趨勢
從行業(yè)應(yīng)用看，我國倉儲物流技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)從“適度自動化+高度信息化”階段過渡到“高度自動化+高度信息化”階段，并開始向智能化演變。這是大的方向。
從技術(shù)發(fā)展層面而言，更大的規(guī)模，更高的柔性，更高的自動化水平，更高的效率，更低的成本，無疑是發(fā)展趨勢。自動化、無人化、智能化成為發(fā)展的總趨勢。
總體而言，物流技術(shù)的發(fā)展，將會在以下幾個方面有較大的突破：
1. 柔性化技術(shù)與單元化技術(shù)的全面應(yīng)用
倉儲物流中的柔性化技術(shù)，如AGV、kiva、四向穿梭車、子母車、3D組盤技術(shù)等，未來還有可能是可行走的機器人、無人機等。有些是高度柔性化的，有些則是半柔性化（與完全柔性涉及的指標存在差距，如路線不能隨意調(diào)整等）的。其主要特點表現(xiàn)在：（1）其路徑是非固定的；（2）設(shè)備數(shù)量是可增減的；（3）設(shè)備用途是多方面的。以AGV為例，最早的AGV系統(tǒng)僅用于物料搬運，然而今天的AGV（包括kiva），可以用于搬運、輸送、儲存、揀選等多個方面。未來，AGV大面積取代叉車和輸送機的可能性很高。
以周轉(zhuǎn)箱和托盤為載具的“單元”，將在整個供應(yīng)鏈體系中保持一致的形態(tài)，完成快速對接，大幅度提升倉儲物流效率。載具的共用體系的建立只是遲早之事。
2. 貨到人揀選技術(shù)將成為拆零揀選的主流技術(shù)
貨到人揀選（未來可能是貨到機器人揀選）技術(shù)在近幾年受到廣泛重視并快速發(fā)展，但還遠沒有達到普及的水平。這一技術(shù)以巨大的優(yōu)越性，將會在拆零揀選（不僅限于拆零揀選）環(huán)節(jié)發(fā)揮巨大的作用。尤其以多種形式的穿梭車和kiva為代表的存取技術(shù)取得了突飛猛進的進步。kiva機器人已經(jīng)被認為是揀選系統(tǒng)中使用最廣泛的自動化技術(shù)之一，成為引領(lǐng)世界物流技術(shù)發(fā)展的潮流。穿梭車技術(shù)，包括多層穿梭車和四向穿梭車等多種形式，也是近年來發(fā)展最迅速的技術(shù)之一，其在大型配送中心，尤其在電子商務(wù)配送中心，將起到關(guān)鍵作用。
3. 自然導(dǎo)航和3D識別技術(shù)在物流系統(tǒng)中普遍應(yīng)用
自然導(dǎo)航技術(shù)廣泛應(yīng)用在自動駕駛技術(shù)上，是一種比激光導(dǎo)航更加優(yōu)越的導(dǎo)航技術(shù)。kiva在電商等眾多類型的倉儲物流系統(tǒng)中都有應(yīng)用。但kiva基本采用二維碼+磁條導(dǎo)航技術(shù)，這是一種成本相對較低的導(dǎo)航技術(shù)，缺點是柔性較差。自然導(dǎo)航技術(shù)完全克服了過去那種需要預(yù)定義系統(tǒng)和環(huán)境的思路，可以模擬汽車在一段陌生的公路上行走。當(dāng)然，由于倉庫是一個封閉系統(tǒng)，比起公路來要規(guī)范許多，因此，自動導(dǎo)航的難度相對降低很多。
3D識別技術(shù)之所以重要，主要在于它解決了空間定位問題，使得自動揀選、自動碼垛與拆垛、自動裝車與卸車變得可能，可以預(yù)見，3D技術(shù)的全面應(yīng)用，將對倉儲物流技術(shù)產(chǎn)生革命性的影響。
4. 傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)不是以前的意義
如AS/RS系統(tǒng)，除了高度、速度等將有重大突破外，立體庫的規(guī)模將會越來越大。此外，庫前區(qū)的技術(shù)革命也會有重大變化，比如AGV將取代叉車作業(yè)和輸送機作業(yè)就會是一次設(shè)計理念上的大突破。未來的AS/RS系統(tǒng)將會變得更加柔性化，系統(tǒng)也會更加簡單。
Miniload技術(shù)將會有更大的市場。隨著拆零業(yè)務(wù)比例的上升，以箱為單位的作業(yè)系統(tǒng)會更加受到重視。穿梭車也是如此。
隨著AGV技術(shù)的不斷成熟，叉車改造為自動叉車具有巨大的市場空間。
隨著冷鏈市場的需求增大，適合于-18°C甚至更低環(huán)境的自動化系統(tǒng)需求會越來越大，而這一方面的技術(shù)目前還非常短缺。
此外，高速分揀系統(tǒng)、自動包裝系統(tǒng)等都將獲得更大的發(fā)展。
5. AI技術(shù)將得到全面應(yīng)用
各式各樣的機器人參與物流作業(yè)的各個環(huán)節(jié)，將引發(fā)一場物流作業(yè)的革命。如雙足機器人在物流各環(huán)節(jié)的應(yīng)用，將對當(dāng)前難以處理的廂式貨車的裝卸作業(yè)發(fā)揮意想不到的作用。未來幾十年中，將是AI從概念全面走向?qū)嵱玫臅r期。智能物流的一個顯著特征就是AI的全面應(yīng)用。對于AI技術(shù)對于社會和物流技術(shù)的巨大推動作用，可能所有的想象和預(yù)測都會過于保守，現(xiàn)在僅僅能看到端倪，還無法突破巨大的想象空間。
總而言之，更高的存儲效率、更快的作業(yè)效率、更準確的揀選作業(yè)以及作業(yè)更加輕松，是物流系統(tǒng)追求的目標。充分利用空間，提高物流作業(yè)效率與客戶服務(wù)體驗，是技術(shù)發(fā)展的底層動力。所有技術(shù)的進步都是為了提高服務(wù)水平這樣一個共同目標。
詳細請咨詢客服。