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物流自动化,现代物流的蜕变

2016/12/26 9:49:02来源:作者:

  在电商交易如此发达的今天,每到一个购物的狂热时间节点,如春节、双十一、中秋等国内人所认为的重要节点,面对电商推出的多种打折购物信息趋之若鹜,也同时在越来越网络购物的热潮中造就了一个新的名词:爆仓。快递拥堵,无法及时送达,在很大程度上减弱了人们网购的热情和对服务满意度的评价。面对这种情况,马云在退休了18天之后,忽然投资千亿元打造中国智能物流骨干网(CSN)——菜鸟网络平台,以期在24小时内实现全国任何一个城市24小时送达的物流服务;与此同时看到这个市场需求与空间还有苏宁“物流云”项目上的落地,到2015年建成60个物流基地以及12个自动化仓储物流中心,并最终完成全国2800多个县(区)以上地区深度辐射……我们往往注意到的是快递上门的最后一个时间限度,而这希冀快速送达的背后是包裹服务的信息系统、仓储物流中心、区域调拨、干线运输、中转、末端配送等等物流动作,同时在仓储环节存在储存、调试、盘点等一系列环节。这些各环节信息准确无误,高效输出送达,在当前无论是“菜鸟”还是“物流云”,要提高物流效率依靠还是信息与自动化控制技术的有效融合,才能实现大数据的智能分布调配、管理,信息的有效准确传输……
      
  网购平台逐步成为人们购物的常态选择之后,物流行业为自动化、信息化的两化融合开启了新的市场空间。智能化、自动化、高效化的物流线如何搭建?工业信息化与自动化技术助力现代物流的完美蜕变。

  本期专题我们特别邀请了业内相关深耕物流自动化行业的设备提供商,与您一起探讨物流自动化的现在与未来!
      
  市场分析——物流自动化设备发展的现状与未来。

  说到国内的物流,我们会想到众多的快递品牌,如EMS、顺风、申通等,也会想到另一些由快递引发的事件,如粗暴分捡、快递危险违禁品、物品掉包等一系列触目惊心的事……这是发生在中国21世纪的现代物流业还是中国的传统物流业所暴露出来的问题?随着电子商务的发展,网络购物逐渐成为购物主流后,第三方物流业的迅速需求使得在现代与传统之间,我们对物流质量的要求与物流设备水平是不相匹配的,也是随着新型的现代物流配送中心的建立而不断在转型、进步。那么在信息化与工业自动化技术发达的今天,现代物流的自动化应用发展水平如何?笔者在此整理了一些相关资料,与读者共同来了解一下物流自动化的发展概况。
 
  物流自动化设备发展现状。

  传统物流分为三种类型:第一种类型是运输,包括空运、铁路、公路、海运四种方式;第二类型是仓储;第三种类型是中转中心或物流中心。实际上是物流的某种环节或部分功能服务商,只能完成整个一体化物流服务的一个或几个环节,所以这种服务类型只能算作是传统的物流或传统储运。绝大多数传统物流企业都是以仓储、运输为主要物流业务,并将仓储和运输看成是两个独立的环节,因而物流功能简单、系统性差、整体效益低。而所谓的现代物流,不仅指原材料、产品等从生产到消费的全程实物流动,还包括伴随这一过程的信息流动,而且,现代物流应用计算机网络和信息技术,将原本分离的商流、物流、信息流和采购、运输、仓储、代理、配送等环节紧密联系起来,形成了一条完整的供应链。因此可以讲,现代物流又是货物流、信息流、资金流和人才流的统一。它着重于整个流通的商品运动,以企业整体最优为目的,是一种以信息为中心实需对应型的商品供应体系,是对商品运动的系统化管理。现代物流的发展催生了物流装备市场快速增长,自动化物流系统在各个行业表现出旺盛的需求。

  自动化物流装备按照功能可以划分为:自动化仓储设备、自动化输送设备、自动化搬运设备、自动化分拣设备等几大类,自动导引车(AGV)、堆垛机、输送机、穿梭车(RGV)等是具有代表性的产品。以下通过几种典型设备的发展水平分析我国物流装备的技术现状:

  1. AGV产品技术现状

  AGV作为物流装备中自动化水平最高的产品,几乎囊括了所有物流装备的技术内容。AGV在国内的技术发展过程,历经了引进技术或基于国外技术平台从事工程开发,到自主开发和掌握核心技术等阶段。

  2. 堆垛机产品技术现状

  堆垛机是自动化仓储系统中的核心装备,目前市场需求的主流堆垛机产品已基本实现国产化,各厂家在堆垛机产品上广泛采用红外、激光、无线、伺服驱动、无接触供电甚至RFID等技术,堆垛机使用的基础技术、关键器件以及配套件与国际知名制造厂商已经十分接近,通用系列的技术规格和技术参数与国外产品相差不大。大多数国内厂家已经基本上具备制造高度在24米以下、承载量1000千克以下、行走速度达到180米/分的堆垛机的能力,单台设备可以满足45~50盘/小时的出入库能力需求,另有少数厂家可以制造30米高、承载4000千克的重载超高的堆垛机,代表堆垛机技术发展前沿的行走速度超过300米/分的高速堆垛机在国内也只有少数厂家完成了技术攻关。

  3. 输送和分拣设备技术现状

  随着国内物流装备技术发展进入快速增长阶段,技术水平要求不高的输送设备已经出现了相对专业的制造企业,并形成了规模化生产;但分拣设备技术水平与国外相差较大,国内还没有出现相对专业的高水平分拣设备供应商。以滑靴式分拣机为例,国内主流分拣机运行速度约为60米/分,分拣能力在5000件/小时以下,设备的噪声、分拣系统控制技术等方面较国外先进技术仍有较大差距。
 
  自动化物流发展趋势

  目前,中国的物流业发展依然滞后,第三方物流服务规模小、物流基础设施能力不足等瓶颈使得我国的物流成本远远高于美国。通过国际通用的衡量物流成本的指标(物流成本占GDP的比例)对比发现,美国的物流成本占GDP的比重为8%左右,而我国达到18%。作为推动物流中间环节的物流自动化设备,其设备市场改造升级,包括叉车、货架、托盘等物流装备产品。装备制造企业加大市场开发力度,研发高端产品、升级服务模式、开发新兴市场。随着连锁零售、电子商务、医药、烟草、快递等行业快速发展,物流配送中心数量大幅增加,对立体仓库、自动分拣系统、自动识别系统、手持终端以及设备系统集成需求旺盛,物流装备系统化、自动化、智能化、绿色节能、技术专业化、产品产业化趋势明显。

  就中国的物流产业现状而言,尚未产生UPS这样的市场化巨头。但对于中国小、散、乱的物流公司来说,或许能产生一个“底层体系”。未来,智能物流网将会作为这样一个“底层体系”而存在,其他的物流公司都可以在此之上,通过系统数据或优化自己的网络,或提升效率,或调整商业模式。

  国家经济的持续向好和对自动化立体仓库需求较高的烟草、医药、机械等行业的持续快速增长,未来自动化立体仓库面临着较大的市场需求。以医药行业为例,据国家统计局数据显示,截至2012年,我国工业总产值在2000万以上的企业数量为6075家,以10%的需求量计算,医药行业对自动化立体仓库的需求量就有607套,而目前的保有量不足200套,市场前景可观。自动化立体仓库的市场总值已经超过170亿元,根据中国物流技术协会信息中心调研情况,未来几年的自动化仓储市场需求将每年有17%的增长,预计到2015年,自动化立体仓库的市场规模将超过320亿元。
 
  企业观点——物流设备更新换代需要物流OEM/系统集成商提供高性价比方案

    随着电商业务的持续壮大以及多品类产品的交叉采购,大规模的物流配送中心的建立成为当前国内经济繁荣发展的一个缩影。在工业科技发展的背景下,信息化、自动化、大数据、云计算等技术都成为现代物流自动化发展的重要技术集成,可以说,物流自动化重要体现在运输、储存、装卸、搬运、包装、加工配送、信息处理等过程的各个方面,每一个环节自动化水平的提升都会带来巨大的市场空间。

  现代物流是物流、信息流、资金流和人才流的统一,然而在漫长的物流发展史中,在快速增长的物流需求和两化融合技术的推动下,国内物流业在进行升级改造及设备更新换代中也要经历一个综合性的更替发展过程。特别是在仓储和物流管理环节,旧的物流系统首先升级改造的部分应该是信息化的提高,因为信息化是自动化物流系统的前提和基础。我认为在这其中的信息化与自动化的两化融合中,作为自动化机器视觉设备提供商,我们所面临的挑战:首先是要提升物流系统和商品包装的标准化;其次是我国目前的物流自动化水平整体不高,很多物流设备需要更新换代,需要物流OEM/系统集成商依据中国物流的现状提供高性价比的解决方案。这同时也是难得的机遇,市场空间巨大,也有机会接触和学习国外的先进技术。

  随着国内物流自动化的发展需求,康耐视集国内外多年的物流项目经验针对不同客户需求都提供了成熟的解决方案。值得一提的是,康耐视针对物流自动化分拣应用,推出了创新的视野扩展器Xpand15和Xpand25,针对物流应用中的大视野应用,具有非常高的性价比,可以为客户节约成本。这也是康耐视视觉读码在物流行业的一个明显的优势。

  随着物流行业需求的不断细分,康耐视顺应物流业的发展趋势与应用特点,每年都会投入大量的资金用于新产品的研发,推出定制化产品以满足客户的特定应用。根据我个人理解,标准化的硬件,定制化的固件是也康耐视一直投入大量精力在持续进行的工作,也是一贯秉持的方针,也是我们未来的发展方向。
 
  冷链物流的机遇与行动。            

  物流是物品从供应地向接收地的实体流动过程中,根据实际需要将运输、储存、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信号处理等功能有机结合起来,实现用户要求的过程。
     
  物流技术是指流通技术或物资输送技术,它和生产技术不同,生产技术是为社会生产某种产品的物质技术;而物流技术是把生产出的物资进行移送、储存、为社会提供无形服务的技术。也就是说,物流技术的作用是把各种物资从生产者一方转移给消费者,它包括硬技术和软技术两方面。物流技术是与现实物流活动全过程紧密相关的,其水平的高低直接关系到物流活动功能的完善和有效的实现。

  物流技术的硬技术是物流设备,它是现代化企业主要物流作业工具之一,是合理组织批量生产和机械化流水作业的基础。物流设备门类全,型号规格多,品种复杂。一般以设备所完成的物流作业为标准,把设备分为:包装设备、仓储设备、集装单元设备、装卸搬运设备、流通加工设备及运输设备。按对物流的不同特殊要求分,还可以分为冷链物流、敏捷物流和军事物流。冷链物流是指通过冷链运输将冷藏冷冻类食品、特殊要求的医药品、疫苗及血液制品在生产、贮藏、运输、销售直到消费前的各个环节始终处于规定的低温环境下进行。冷链运输质量的好坏直接关系到每个人的生命安全。

  1.冷链运输的现状

  美国、日本及西欧国家的食品冷链运输率达80%~90%,东欧国家约50%,而我国只有10%左右。据了解,2012年我国因丢弃腐烂食品造成的浪费达到700亿元人民币,占食品生产总值的20%之多。这种浪费主要是由于缺少冷链运输体系,导致一些食品在运输过程中因无法长期保鲜而被丢弃造成的。对于药品而言,温度偏离将导致药品质量的劣化,甚至发生毒性变异;多肽、蛋白类药品冻结会使效价降低,影响疗效,疫苗冻结活性丧失,甚至产生有害毒素。对于冷链运输我们必须掌握其温度情况,传统的监控方式则是采用温度记录仪来测量并记录整个车厢的温度,即每台运输车辆放一台或者多台温度记录仪来测量并记录运输过程中的温度,当货物到达运输目的地后,将温度记录仪与电脑通过有线连接的方式将数据导入计算机,再进行数据统计与分析,例如找出最大值、最小值以及曲线趋势等。传统的温度记录仪有价格昂贵、体积庞大、无法对单个箱体进行测温、无法自动识别产品信息以及需要有线连接和人工干预才能导出数据等缺点,无法满足现代冷链运输行业温度监控的要求。

  除了温度外,冷链运输行业还面临一个责任区分问题,有一位冷链运输的负责人曾经发出这样的感慨:“我们企业的冷藏运输和冷藏库都按照食品达标温度控制”,但从供应商那里接货的时候,经常发现供应商没有把货物按照相应的温度来操作,遇到这个情况,我们会把货物重新冷冻,然后运输到各个门店,但一旦在门店出现问题,客户就把责任转嫁到我们头上。”而另一方面,对于一些责任心不强的企业,为了节省费用,在客户装入货物的时候打开冷机,运输过程中主观认为差不多了就关掉制冷设备,快到目的地时再打开冷机,不能做到全程开机,当货物交付时,货物虽然表面冻的不错,实际上已经变质了。所以责任区分问题也是一个急需解决的问题,即当产品到达接收方出现产品质量不符合要求时,必须判断出是否是由于货物运输温度不符合要求导致的。正是出于这样的担心,目前国内一些大的医药公司,宁可花大价钱高成本来自建物流也不愿意采用第三方的冷链运输企业,显然这样做付出的成本是昂贵的。

  2、我们的行动

  综上所述,我们看到物流自动化每个环节的需求,都会给工业自动化行业带来巨大的市场空间和发展机遇,昆仑海岸经过冷静的分析和思考,决定将RFID射频技术与测温传感器及记录温度的记录器集于一体,决定研制一种即能识别、又能测温,过程可全追溯的RFID温度标签,并将这一原始创新成果迅速做到产业化生产。目前有两类产品能满足市场的需要:一款900M卡片式温度采集卡是将RFID和实时温度测量结合而研制的一款全新产品,在通过64位ID号完成物资身份识别的同时又对其所处的环境温度进行周期测量,并用接收端以无线方式实时提取环境温度值,可直观地判断环境温度是否超出允许范围,实现全过程温度监控,从而保证产品品质。本产品采用全密封防水防潮设计,可广泛应用于冷链运输行业在运输过程中的温度监控,如疫苗、血液制品及保鲜食品等,也可用于冷库温度监控以及所有对环境温度测量有特殊要求的不同行业。
      
  随着物联网的发展,新兴产业链已迅速崛起,同时也引起了从政府到整个行业的高度重视,传感器作为物联网的感知层会给传感与测量领域带来更多新的商机,市场应用范围将不断扩大。未来几年,物流自动化技术应用到的传感器技术逐渐聚焦到小型化、低功耗、高精度和快速服务相应的技术创新点上,昆仑海岸一定会紧握时代脉搏,紧跟国家政策指引的方向,不断树立可靠、专业、真诚服务的企业形象,为广大客户提供高质量的优质产品。
 
  解决方案分享——DataMan读码器帮助消费品公司提高读取失败的时间

  在一家大型首饰直销公司的仓库里,拾放机正在将首饰盒放置到两条输送带上,由输送带将它们输送到包装站。安装在输送带上方的读码器读取每个首饰盒上的一维条码,然后,根据此识别结果,每个首饰盒将被转移到相应的包装站。该首饰公司以前安装的是激光扫描仪,用于读取原计划张贴到首饰盒上的A质量与B质量条码。然而,该公司无法从其生产商那里获取A质量与B质量条码,而其安装的激光扫描仪又无法读取C质量与D质量条码。因此,这些扫描仪仅可读取96.5%的条码,该公司需要安排两名全职工人专门处理读取失败的情况。
   
  系统集成商Cornerstone Automation公司参与了这个项目,其收集了一天内无法读取的所有首饰盒,要求康耐视提供解决方案。康耐视DataMan读码器能够读取扫描仪无法读取的所有条码。集成有DataMan读码器的全新系统将读取率提高到了99.9%以上,每周节省了75小时处理读取失败的时间。
 
  条码读取挑战
   
  首饰盒的尺寸约为3英寸宽x3英寸深x1.5英寸高(7.62厘米x7.62厘米x3.81厘米)。生产商将尺寸为0.5英寸宽x1英寸长(1.27厘米x2.54厘米)、质量不佳的一维条码张贴到首饰盒盖的前端,因此,条码是面向前方的。装有体积较大的产品的首饰盒存放在输送带任意一侧安装的7英尺高(2.13米)自动订单选择配送机的存储箱里。当系统运行一波订单时,配送机会自动弹出所需的首饰盒,将首饰盒放置到输送带上。而体积较小的产品则存储到常规货架上。这部分订单被传送给拾放机,其将人工收集这些产品,并将它们放置到输送带上。首饰盒的高度略有不同,因此,将它们盖朝下放置到输送带上,以便最大限度地减少输送带上方条码的高度变化。系统不会使条码朝向任何特定方向。当条码到达包装区域时,转向机会将每个首饰盒推离输送带,进入负责该首饰盒订单的包装站。
   
  这套自动化系统非常高效,但在很大程度上依赖读码器读取以每分钟60个首饰盒的速度从输送带上传输下来的每个首饰盒上条码的能力。当条码被读取后,贴标机将印刷3英寸x3英寸(7.62厘米x7.62厘米)的较大标签,并将其张贴到首饰盒底部。激光扫描仪用于控制将首饰盒转向相应包装站的转向机,其可轻松读取这种尺寸较大的标签。过去,扫描通道被定位在包装站的上游。包装站采用四台激光扫描仪,每台指向首饰盒的一个侧面,以读取尺寸较小的标签。

  然而,激光扫描仪很难读取质量下降、角度变化、位置不同的条码,这是因为它们每次只能看到一条扫描线,其读取非理想形状的条码的能力非常有限。结果,这种激光扫描仪无法读取的条码达到约3.5%,即每天有2000多个首饰盒上的条码会读取失败。该公司必须安排人工来处理这些无法读取的条码,他们需要手动将特别印刷的标签张贴到每个首饰盒上。即使当激光扫描仪运行非常好时,两名工人也需要做好处理任何读取失败的准备,因为具有不可读条码的产品将不会到达包装站。这会阻止包装机完成订单,直到人工处理好读取失败。

  转向基于视觉的技术
   
  该首饰公司要求Cornerstone Automation公司帮助提高他们生产线上质量较差条码的读取率。康耐视公司的读码器提供了经济实惠的全新解决方案,成功解决了这一挑战。条码读取技术背后的基本原理是,读码器采集图像,并使用一系列算法处理图像,使其更易于读取。典型的算法会搜索整个代码图像,并确定其位置和方向,以便轻松读取。其他算法会处理由于材料类型和表面差异而导致的条码质量下降。另外,基于图像的读码器还可以读取含有更大量数据的二维码,如DataMatrix码,从而提供冗余,这样,即使在代码受到损坏的情况下,也能够读取代码。
   
  “我们找到了康耐视公司,询问他们是否能够帮助解决读取失败的问题,”Cornerstone Automation公司的一位合作伙伴Michael Doke说道,“康耐视要求我们收集激光扫描仪一天内无法读取的所有条码。康耐视提供了基于视觉的读码器,设置好之后,它能够读取激光扫描仪读取失败的每个条码。”康耐视推荐了一款DataMan固定式读码器来解决此应用。这款DataMan读码器的分辨率为1280 x 1024像素,并提供可变焦液态镜头和自动对焦技术,非常适合这种需要较大景深的应用。该液态镜头使用两种等密度液体,其中,油为绝缘体,水为导电体。液-液界面的电压变化导致曲率发生变化,其反过来会改变所安装的光学镜头的焦距。即使当相机与代码的距离出现变化时(出现变化的原因在于,条码可能张贴在产品上的任意位置),液态镜头也能够将代码始终保持在焦距内。
   
  采用基于图像的技术读取条码时,共需四个步骤:采集条码的图像;定位图像中的条码;生成一个信号;解码该信号。直到现在,基于图像的读码器一直受到一些因素的限制,包括保真度较差及用于定位条码和提取一维信号以供解码的图像分析方法的速度低下。康耐视DataMan读码器中使用的HotbarsTM技术重新定义了读码过程的信号生成阶段。软件解码算法必须向解码器提供质量良好的“信号”,以确保其能够被读取。Hotbars技术专注于信号生成,以使解码变得效果更佳、速度更快。其提高了信号质量,并极大地提高了信号采集速度。
   
  Hotbars技术的速度比用于生成信号的传统方法快约20倍。由于速度提高,解码算法拥有了更多时间来进行解码,其反过来又使DataMan能够快速读取严重损坏的条码,且无需特殊的硬件技术。当Hotbars技术与成像领域内的一些技术进步相结合时,包括高强度LED、液态镜头和百万像素传感器,将产生一台先进的读码器,在提供固态数字技术的同时,性能也不亚于光电机械激光扫描仪。

  实施解决方案

  将四台康耐视读码器设置在四个不同的方向,每台与首饰盒保持12至16英寸(30.48至40.64厘米)的距离,并与输送带呈20o角。将四台读码器配置为群组触发模式,以确保四台读码器同时采集图像,然后将它们各自的读取结果组合在一起,构成一个综合结果。这四台读码器连续开启,并配置为自触发模式,以便一旦它们探测到一个代码,就能够自触发读取。每当任何读码器检测到一个代码,主读码器就会生成一个读取结果,并将其传输到工业PC,从而简化了收集和处理多台读码器读取结果的任务。全新的读码器提供99.9%以上的读取率。读取率显著提高后,以前经安排专门手动处理标签读取失败的两名员工现在可以执行更多其他生产任务了。最终的效果是,该首饰直销公司顺利解决了一大难题,并显著降低了分销成本。