本刊記者 任 芳 王 玉/文

自動分揀機器人在義烏申通的應用實踐

本刊記者 任 芳 王 玉/文

隨著義烏申通業(yè)務量的快速增加，受制于人工成本的不斷攀升以及對揀選作業(yè)重要性的認知逐漸提高，尋找可行的機器換人方案勢在必行。2016年，一套顛覆原有作業(yè)模式的自動分揀機器人系統(tǒng)在義烏申通橫空出世，其技術(shù)創(chuàng)新引發(fā)業(yè)內(nèi)高度關(guān)注。

對快遞業(yè)來說，由于其作業(yè)對象的多樣性及不確定性、逐年飆升的作業(yè)量、作業(yè)量極度不均衡等因素，除了對物流系統(tǒng)的處理效率有了更高的要求，對系統(tǒng)的柔性化要求也越來越強烈。因此，快遞企業(yè)開始在應用最為成熟但柔性化程度較低的交叉帶分揀系統(tǒng)之外需找新的自動化物流系統(tǒng)解決方案。

幾年前，當亞馬遜的倉庫被打開后，一臺臺靈活運行的機器人快速穿梭在貨架之間，刷新了業(yè)界對于貨到人揀選技術(shù)的認知。如今，自動分揀機器人系統(tǒng)在物流配送中心的應用價值逐漸得到證明和認可，并很快在電商、服裝、快消品等行業(yè)推廣。

2016年，一套顛覆原有作業(yè)模式的自動分揀機器人系統(tǒng)在義烏市申通快遞有限公司（簡稱“義烏申通”）橫空出世，猶如石入靜湖，層浪迭起，其技術(shù)創(chuàng)新引發(fā)業(yè)內(nèi)高度關(guān)注。這些自動分揀機器人因行動靈活、動作敏捷、外形乖巧等特點，被大家昵稱為“小黃（橙）人”。2016年“雙11”當天，該系統(tǒng)（約600臺機器人，連續(xù)運作近18小時）幫助處理中心完成了55萬個訂單的揀選作業(yè)。這一驚人的效率讓在快遞行業(yè)獨領(lǐng)風騷十多年的交叉帶分揀機倍感威脅。

為了更好地呈現(xiàn)自動分揀機器人技術(shù)在快遞企業(yè)物流系統(tǒng)升級過程中的應用情況，本刊記者來到了“小黃人”系統(tǒng)的誕生地——義烏申通。義烏申通總經(jīng)辦主任陳振龍作為整個項目的基建負責人，全程參與了該系統(tǒng)的研發(fā)過程，他就機器人的實際表現(xiàn)和升級方向進行了詳細介紹，為快遞企業(yè)在相關(guān)技術(shù)的探索與應用方面提供一定的借鑒。

項目背景及概況

據(jù)介紹，義烏申通研發(fā)自動分揀貨機器人系統(tǒng)的考慮因素主要有以下幾個方面：

義烏申通園區(qū)

包裹到達處理中心后通過皮帶機供件到自動分揀機器人系統(tǒng)揀選工作站

義烏申通自動分揀機器人系統(tǒng)

自動分揀機器人系統(tǒng)揀選工作站

揀選工作站頂部安裝掃描設(shè)備

（1）業(yè)務規(guī)模不斷增長

在申通快遞的1770余個獨立網(wǎng)點中，義烏申通可以說是最為特殊的一個。義烏作為全球最大的小商品集散中心，以電商和快遞為經(jīng)濟發(fā)展支柱，快件量規(guī)模巨大。2016年，義烏申通包裹量約65萬件/天，因此盡管不是轉(zhuǎn)運中心，卻具備轉(zhuǎn)運中心的規(guī)模和功能，全國除西藏、甘肅、青海以外，其他各省市中轉(zhuǎn)部門均能實現(xiàn)自有車輛直線送達。在這種特殊背景及電商的快速發(fā)展下，義烏申通的業(yè)務規(guī)模不斷擴大，2016年完成訂單約1億件，銷售額超過3億元，在申通所有加盟公司中排在第三位。

（2）人力成本不斷上漲

一方面，人力成本普遍上漲是整個物流行業(yè)面臨的現(xiàn)狀；另一方面，快遞行業(yè)揀選作業(yè)往往需要熬夜甚至通宵達旦，同時對工人的記憶力和動作敏捷性都有更高的要求，因此相對于其他崗位員工，揀選作業(yè)人員招聘難度更大。除此之外，年輕員工離職率高，管理難度也相應加大。

（3）揀選作業(yè)重要性更高

揀選作業(yè)既是快遞企業(yè)的作業(yè)核心，也是難點所在。即便再小的快遞公司也至少有一兩百個配送目的地，如果全部依靠人工來揀選，在極短的時間內(nèi)要保證不錯分錯發(fā)，其難度可想而知。而且人有情緒，一個揀選工人的心情變化會直接影響到工作效率與工作質(zhì)量甚至整個系統(tǒng)的運行效率。

因此，隨著義烏申通業(yè)務量的快速增加，受制于人工成本的不斷攀升以及對揀選作業(yè)重要性的認知逐漸提高，尋找可行的機器換人方案勢在必行。2014年，義烏申通開始與杭州立鏢公司共同研發(fā)適用于快遞業(yè)分揀作業(yè)環(huán)節(jié)的機器人。

經(jīng)過兩年時間的研發(fā)及試運行，2016年3月，首個小黃人自動分揀機器人系統(tǒng)在義烏申通倉庫內(nèi)正式運行，2016年“雙11”前夕，第二批自動分揀機器人系統(tǒng)也上線運行。兩期項目共占地2600多平方米，機器人數(shù)量超過600個，最快運行速度為4米/秒，平均日處理能力約80萬件（24小時作業(yè)）?？紤]到公司的發(fā)展態(tài)勢，目前整個項目還留有兩套自動分揀機器人系統(tǒng)的運行空間，預計今年“雙11”之前上線。

系統(tǒng)主要作業(yè)流程

自動分揀機器人系統(tǒng)針對重量為5kg以下，規(guī)格不超過600×600×600（mm）的小件包裹分揀作業(yè)，其主要功能模塊包括自動充電及電量平衡系統(tǒng)、路徑規(guī)劃與控制系統(tǒng)、自動掃描拍攝系統(tǒng)、自動稱重系統(tǒng)、自動等待與攔截系統(tǒng)等。該機器人系統(tǒng)位于分揀中心的二樓，一樓為集包作業(yè)區(qū)及裝卸貨平臺，與該系統(tǒng)前端相連的自動化設(shè)備為爬坡皮帶機，整個揀選作業(yè)的主要流程如下：

（1）供件

揀貨人員直接將包裹訂單面朝上放置在揀貨工作站待命的機器人上，機器人自動稱重包裹，上方的掃描設(shè)備對包裹面單進行掃描并上傳系統(tǒng)，機器人接收指令后出發(fā)

包裹到達分揀中心后，直接卸貨至爬坡皮帶機，由揀選工作站工作人員根據(jù)包裹分揀情況來控制供件節(jié)奏，包裹經(jīng)皮帶機輸送至二樓的揀貨區(qū)工位（揀選工作站）。

（2）放件

揀貨員直接將包裹訂單面向上放到在揀貨區(qū)排隊待命的自動分揀機器人頂部托盤上，機器人上方的攝像頭讀取訂單信息，同時機器人自動完成包裹稱重，相關(guān)信息直接顯示在揀貨區(qū)的顯示屏上并上傳上位控制系統(tǒng)。

（3）揀貨

上位控制系統(tǒng)根據(jù)包裹信息為自動分揀機器人分配揀貨路線。機器人在運行過程中自動掃描前方障礙（如其他運行的機器人）并自動避障。機器人運行至目的地格口時，停止運行并側(cè)翻頂部托盤，包裹順著滑道落入一樓集包區(qū)域。目的地格口按城市設(shè)置，共計300個左右（目前為每個城市一個格口，隨著業(yè)務量的增加，未來系統(tǒng)也可以靈活調(diào)節(jié)格口數(shù)量，如一個城市多個格口）。

（4）集包裝車

集包工人打包完畢后，將包裹放上傳送帶，傳送帶與自動裝車皮帶機配合，實現(xiàn)包裹的自動裝車。

系統(tǒng)亮點及應用效果

與快遞行業(yè)普遍應用的交叉帶分揀機相比，分揀機器人系統(tǒng)作為新型的自動分揀技術(shù)，實現(xiàn)了高達18000件/小時（單套系統(tǒng)）的揀選效率，并且在系統(tǒng)靈活性、易擴展性等方面更具優(yōu)勢，具體來說有以下優(yōu)點：

一是系統(tǒng)拓展性強。交叉帶分揀機系統(tǒng)格口是固定的，而自動分揀機器人系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務增長的需要進行拓展。

二是零錯分率。據(jù)介紹，該系統(tǒng)自上線運行以來，一年多時間內(nèi)沒有發(fā)生錯分錯發(fā)包裹，極大地提高了分揀正確率。

三是解決了快遞行業(yè)暴力分揀問題，很好地保證了貨物的安全。

四是節(jié)省人力。如處理每天60萬件的包裹量，在沒有機器人系統(tǒng)的助力下，分揀中心需要增加至少300個揀貨工人。

五是系統(tǒng)升級優(yōu)化空間巨大。交叉帶分揀機技術(shù)已經(jīng)非常成熟了，其升級優(yōu)化的空間較小，而自動分揀機器人系統(tǒng)僅運行了一年多時間，其效率得到大幅提高。因此，該系統(tǒng)未來有可能成為快遞業(yè)乃至整個物流行業(yè)的主流分揀設(shè)備。

六是應用場景更多。陳振龍表示，除了分揀環(huán)節(jié)，該機器人系統(tǒng)將來還可以廣泛應用到快遞企業(yè)轉(zhuǎn)運中心的派件環(huán)節(jié)。這對于提升整個流程的物流效率和自動化技術(shù)的投資回報都有很大的幫助。

系統(tǒng)局限性及升級方向

（1）優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)

陳振龍?zhí)寡?，自動分揀機器人系統(tǒng)作為基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型分揀解決方案，除了機器人本體開發(fā)、系統(tǒng)算法這些核心技術(shù)外，也受制于互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的局限。自動分揀機器人系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)與上位系統(tǒng)連接，其運行過程需要實時保持網(wǎng)絡(luò)通暢。如果機器人不能有效接收到信號便會出現(xiàn)宕機現(xiàn)象，不能正常工作，因此系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性依賴非常大。隨著后期項目機器人數(shù)量的進一步增加，通信密度加大，對無線網(wǎng)絡(luò)的要求更高。因此，進一步提高無線網(wǎng)絡(luò)的能力將是系統(tǒng)擴容將要解決優(yōu)化的首要問題。

機器人載著包裹奔赴目的地格口

到達目的地格口時側(cè)翻托盤，將包裹卸下

包裹沿滑道落入集貨區(qū)

集貨區(qū)工人將包裹封包放置到輸送線上，再通過自動伸縮裝車皮帶機裝車發(fā)運

（2）提升效率

其次便是效率的進一步提升。目前正式運行的兩套機器人系統(tǒng)中，2016年3月上線的首套系統(tǒng)機器人數(shù)量占據(jù)大部分，而揀選效率更高的第二套系統(tǒng)機器人的數(shù)量更少且作業(yè)時間更短。據(jù)陳振龍介紹，這樣做的目的是為了充分容錯，搜集數(shù)據(jù)并實時上傳，為該系統(tǒng)性能的進一步升級做準備。在設(shè)備自身技術(shù)升級的同時，機器人生產(chǎn)材料也會進一步升級，如將現(xiàn)有的鋁板托盤升級為更加光滑的玻璃材質(zhì)等，預計明年該系統(tǒng)分揀效率將有大幅度提高。

（3）全流程自動化

此外，則是整個揀選流程各環(huán)節(jié)的自動化匹配。例如在揀選區(qū)可以利用可360度旋轉(zhuǎn)的機械手來替代人工將包裹放置在機器人托盤上。同時，未來一樓的集貨區(qū)也可以采用中轉(zhuǎn)箱+輸送線的方式自動集貨并裝車。陳振龍表示，未來5~10年快遞行業(yè)分揀作業(yè)將發(fā)生翻天覆地的變化，很可能轉(zhuǎn)運中心只需要三個人：一人管理系統(tǒng)，一人現(xiàn)場巡查，一人檢修設(shè)備。也就是說，轉(zhuǎn)運中心可以實現(xiàn)無人化，甚至關(guān)燈操作。實際上，就技術(shù)本身而言目前就可以實現(xiàn)以上構(gòu)想，但考慮到快遞行業(yè)微薄的利潤和綜合成本，高度自動化技術(shù)在快遞業(yè)應用還不太現(xiàn)實，但是這將是整個行業(yè)物流系統(tǒng)升級的發(fā)展方向。

（4）大重件包裹分揀自動化

義烏申通還在積極研發(fā)針對大件重件貨物的機器人系統(tǒng)，預計樣機有望于今年年底面世。

（5）升級信息系統(tǒng)

此外，信息系統(tǒng)也是義烏申通正在努力提升的重點。陳振龍強調(diào)：未來快遞公司或者物流公司發(fā)展的核心將是軟件、是數(shù)據(jù)、是信息系統(tǒng)能力。對此，義烏申通已經(jīng)建立了100多人的IT團隊，并著手開發(fā)物流管理軟件以及能與總公司和客戶高效對接的信息系統(tǒng)等。值得一提的是，這些軟件開發(fā)人員都必須深入到一線體驗各環(huán)節(jié)的物流操作，“因為閉門造車是行不通的，只有深刻了解各環(huán)節(jié)的真實狀況后才能把系統(tǒng)做好。”