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  • 白红星:凯乐士助力零售物流智慧升级

    来源:凯乐士 | 2021-04-23 16:34 | 作者:凯乐士

    近日,由亚太物流权威媒体《物流技术与应用》杂志主办,以“变革与深耕”为主题的“2021全国电商与零售物流发展论坛暨第十届快速消费品供应链与物流高峰会”在无锡山水丽景酒店盛大开幕。在樱花盛开的季节,来自全国的零售、电商、快消品、第三方物流、冷链等企业,以及物流系统集成及技术设备供应商和物流信息化技术供应商、物流咨询规划机构等相关领域从业者共聚无锡,探讨全国零售、电商以及快消品供应链与物流发展的热点话题,引发了与会代表的强烈反响与积极讨论。

      会上,凯乐士科技副总裁/人工智能研究院院长白红星先生以《凯乐士助力零售物流智慧升级》为题进行了分享。针对零售和快消行业,他结合凯乐士在国内外的具体案例,利用视频、图片等生动的形式,全面介绍了凯乐士的托盘解决方案和料箱解决方案,对于相关企业的物流系统建设和改善可以带来很多启示。以下为主要演讲内容。

      

      凯乐士助力零售物流智慧升级

      大家好!在正式分享之前,我简单介绍一下凯乐士。凯乐士定义为智能物流时代的核心产品供应商与技术服务集成商。智能物流时代主要是针对前一次工业3.0的自动化物流设备而言,融入了很多智能的因素,主要分为三个层次。

      第一个层次是计算智能,包括很多仓储管理系统,调度系统里面的一些算法;

      第二个层次是感知智能,可能会用到很多传感器,尤其是视觉类的传感器,使得原来的开环控制变成闭环控制,使得它的柔性、可靠性会更强,同时成本也会更低;

      第三个层次是综合智能,实时大规模协同,包括像仓储机器人,比如说3D视觉的机械手、AGV、穿梭车,包括像超大规模的智能调度系统,以及数字孪生、自动运维系统等等。

      凯乐士依靠自己的实力和口碑,从2014年创办开始快速发展,得到了众多客户和投资方的亲睐,专注于提供高端物流装备、物流中心的整体解决方案,依托国际品质的穿梭车、AGV、分拣机等智能装备,以及国内领先的规划设计、软件系统集成服务,为华为、中兴、欧莱雅、雅士兰黛、一汽、奔驰、上汽、九州通、云南白药、天士力、奥康、波司登、海尔、美的、网易考拉等等这些客户建设了两百多座的现代物流中心。投资方包括顺丰、九州通、招商局集团等等。已经在全球建立了完整的研发生产供应链和服务网络,可以提供从规划咨询、系统开发、设备集成到实施上线的一站式服务,包括运营管理方面的指导优化等等。

      今天,针对电商和新零售领域,我们主要分享托盘解决方案和料箱解决方案。

      一、托盘解决方案

      1、托盘立体自动化存储是新建大型物流中心的首选。

      托盘解决方案中,大家首先想到的,或者市场占有率最高的就是堆垛机立体仓库,我们通过对比发现,同样的存储量(大概10万件货物),主要是托盘形式存储,大概折合5000多个托盘,在这种情况下,建自动化立体仓库比用叉车高架库存,或者是楼层平库更划算。因此,到目前为止,以托盘存储为主,同时吞吐量不是特别大(比如库存周转天数是30天),在这种情况下堆垛机的能力完全不是问题,堆垛机立体仓库仍然是一个非常划算的选择。当然有几个新的趋势:

      


    •   第一:更高、更密。我们给客户做的项目,尤其是十年前,基本上没有超过24米的单层立体仓库,一是土地成本没那么高,二是超过24米的堆垛机国内案例比较少,不是特别成熟,进口的又特别贵;现在的情况发生了变化——土地越来越贵了,而堆垛机的技术进步了(基本上35米以下的选国内的堆垛机也没什么问题),在这种情况下,我们做了大量的24米甚至30米的堆垛机立体库。

        


    •   第二:配合机械手的全自动拆垛。堆垛机U型拣选是比较常用的方式,托盘转出来之后只拣几件货再回库存储,尤其是品种比较多,又没有足够的库存储的时候,这个还是非常适合的。过去不用机械手做这件事,是因为对于流通企业来说品种太多了,并且品种在不断地变化,而且尺寸本身也有误差,箱子的质量也是千差万别,在这种情况下过去用机械手做自动是不太现实的,所以过去的机械手拆垛码垛基本上只存在于生产企业的产线或者成品库,都是很规范的。但是现在不一样了,通过 3D视觉相机可以照到托盘,自动识别货物,货物距离机械手底座的距离,以及托盘上每一个箱子的大小,在这种情况下,机械手有了自己的“眼睛”,会自动做闭环的反馈,能够适应上万种不同的箱形,快速地拆垛。机械手可以做到500次循环/小时,并且可以抓多箱,平均可以抓到两箱多,所以处理量超过1200箱/小时,这个效率相当于4个人工,如果两班倒相当于8个人,基本上一年左右就可以收回成本。新上的很多自动化立体仓库,凡是配在库拣选的,用机械手拣选已经成为不仅仅是减轻工作量,更是更高性价比的选择。

        


    •   第三:视觉自动盘点。原理是通过堆垛机在不忙的时候,可以扫商品码、货位码和托盘码,做“三码合一”的校验,目前数量的盘点还不是特别理想,但是至少可以确认货物是否在货位,货物放置的位置是否正确。此外,视觉还有一个作用,因为货架的地角有沉降,导致衡量比原来既定的位置有下沉,这种情况下通过视觉技术可以做实时自动校验,使得堆垛机能够适应整个立库的货架,有些地方不一样高,它一样能够非常准确无误地进行操作。

        


    •   第四:托盘穿梭板部分替代堆垛机。比如(1)密集存储;(2)流量要求比较高,堆垛机的效率无法满足要求,但是穿梭板可以通过增加数量来提高存取能力,当然垂直搬运会成为瓶颈,有待解决;(3)月台集货暂存排序;(4)托盘侧边拣选暂存;(5)替代RGV,做库内或者库间的搬运;(6)在库的货到人或者货到机械手拣选;(7)当库比较异形的的时候,比如“L型”、“C型”、三角型库房用堆垛机不是特别合适;(8)施工周期比较短,后期还要扩展等等。

        


      托盘穿梭板库侧边拣选应用:创新采用隧道式侧边拣选,隧道内两侧的货物都可以被拣到,前提是托盘货物不能特别高。如果托盘货物只有一米三,拣整箱还是能方便地被人拣到;

      托盘穿梭板在多个小型冷库密集存储应用:在商超行业,很多时候冷链需要不同的温区,需要隔成不同的库房,根据业务量有些开,有些不开,这样情况下用堆垛机就不太适合了,也需要密集存储,同时进和出比较密集,在这种情况下隔成多个小库房之后,通过四向穿梭板可以调到不同的库区作业,使得每一个库区都可以应对瞬时流量,整体的设备数量又不至于特别多。在高处还是做了架空,用穿梭车替代RGV的功能,下层可以走叉车,应对峰值的出入库需求。可以整托出库,也可以做在线拣选再回库存储。

      接下来分享最近刚刚上线的青岛利群的淮安物流中心的3D效果展示,使用堆垛机立库加上密集库(使用的托盘子母车)。利用仿真技术优化了环穿的调度算法,使效率提升50%以上。大量的工作量使用这个设备自动处理,用的人工大大减少,同时整体吞吐量也极大地提高。

      其中,在堆垛机库前端的环形穿梭车轨道长度不是很长,能容纳的环形穿梭车密度是有限的,在这种情况下要达到一个非常高的效率(设定的效率是320托/小时),这对于很对国产的环穿设备商来说,是很难做到的。

      分析之后发现有以下原因:转弯速度慢,走形的加速度,最小的间隙,托盘装卸货时间,调度规则优化,如果这些都不优化,大概最大只能做到160~180托/小时,优化之后大概可以到220~240托/小时,最后一个是最关键的,经过调度优化,可以做到300多托/小时,我们做了子系统的全流程仿真,每一台设备实时的效率、利用率都做了测试。最终选择了最适合的算法,确实能够达到320托/小时以上的效率,甚至在测试的时候达到过380托/小时。

      二、箱式解决方案

      1、件箱及零货周转箱自动化密集存储已现普及趋势

      我们也给客户做过对比发现,从前期建设投资来说,本身就是具有比较高的性价比。在运行过程中,我们也做过对比,性价比也是非常高的。

      凯乐士箱式穿梭车技术源自欧洲,供应链80%是来自于欧洲的产品。我们也是目前为止全世界箱式四向穿梭车案例最多的公司,使用的是超级电容技术,在过程中能做到动能回收,超级电容的特点是快充慢放,十秒钟可以充电差不多90%,能够持续使用三分钟以上。所以每个循环基本上不是去放货就是取货,最后都会回到原点,每个循环一分钟左右,所以每个循环之后在存取货的同时就可以完成充电了。

      四向穿梭车最复杂的是在于,所有的车之间是对等的,它既不按照巷道切分,也不按照层来切分,所以它们之间的调度,互相之间都有耦合和影响,所以调度会非常复杂。

      所以在刚刚讲到的人工智能三个层次中的第一个层次——计算智能这方面,我们就做了大量的调度技术研究,包括货位和暂存位的调度技术、任务分配调度技术、穿梭车路径调度技术;并且做了整个调度系统的分布式集群技术。

      2、件箱自动库可配合多品类小件全自动拣选(包括零配件、成品小包装等)

      跟箱式穿梭车配合,机械手的小件拣选应该是国内运用案例最多的一个公司,而且覆盖了像化妆品、鞋服、快递、医药多个行业。

      拣选效率:根据投放到多少个不同的周转箱里面,以及从多少个周转箱拣选都有关系,比如保守500~600个小件/小时,最高的话达到1000个小件/小时以上。

      箱式穿梭车库案例——奥康鞋服物流中心,有十几万个箱位,最大的好处就是特别符合柔性化的设计,因为整个库只有一个存储引擎——箱式存储引擎,它不需要托盘再往箱补货,并且换季不需要移库。此外还有南京5G设备工厂的成品和零配件库,1期有9万个箱位。以及其今年刚刚完成验收的俄罗斯中转场项目,俄罗斯副总理到现场参观后给予了高度的赞扬。应该说,我们也是为中俄关系的进一步发展做出了自己的贡献。此外,还有国内最早应用四向穿梭车库的医药行业案例,以及网易考拉天津保税仓。凯乐士的案例还有很多,欢迎大家到无锡凯乐士工厂来看一看,多交流指导,谢谢!

      白红星个人简介

      白红星博士,毕业于清华大学自动化系,现任凯乐士科技副总裁,人工智能研究院院长,曾任九州通集团首席物流规划师、遂宁物流产业技术研究院院长。

      白博士是物流中心规划设计领域数学建模与计算机仿真分析的首倡者与推动者,在智能物流技术研究、物流作业模式创新等方面取得了不俗的成绩。曾作为牵头人,承担过四川省科技厅重大科技项目——现代物流关键和共性技术研究课题。并荣获过“汉阳英才”、“硚口英才”、“影响遂宁·十大杰出创新人物”、中国物流与采购联合会“十大创新人物”等荣誉称号。


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