物流處理新技術(shù)

        概述

        電子商務(wù)的興起，對物流倉儲設備提出了全新的要求，這種要求分布在供應鏈的各個(gè)環(huán)節。電子商務(wù)的基本特征，包括訂單數量的龐大和訂購品種的不可預見(jiàn)、海量的SKU、苛刻的時(shí)效性需求以及小訂單行的特點(diǎn)等，決定了其對設備的要求與傳統業(yè)務(wù)有很大的不同。而大量的拆零作業(yè)催生出了“貨到人”多層穿梭車(chē)技術(shù)。此外，密集儲存技術(shù)的發(fā)展與冷鏈物流的需求密切相關(guān)。

多穿系統

        物流技術(shù)追求的更快速度和更高效率，將極大的改變物流的訂單處理水平?，F在的情形是：配送中心的規模變得越來(lái)越大，日處理的訂單量越來(lái)越大，各種快速輸送技術(shù)、揀選技術(shù)和分揀技術(shù)則應運而生。很多新技術(shù)，如氣墊輸送技術(shù)、磁懸浮輸送技術(shù)、高速堆垛機技術(shù)、高速分揀機技術(shù)等，已經(jīng)從研究室走向實(shí)用。

        人們對于生活品質(zhì)的要求將越來(lái)越高，將要求有與之配套的物流支持，如維持產(chǎn)品新鮮的冷鏈物流將是一個(gè)大的方向，包裝的規范化也是未來(lái)追求的目標之一，個(gè)性化服務(wù)將走向兩個(gè)極端：一方面是產(chǎn)品規格的標準化將減少同質(zhì)化SKU的數量，另一方面則是個(gè)體采購的多樣化將加劇SKU的多樣性并減少每個(gè)SKU的配送量。

        未來(lái)配送的商品的形式可能也會(huì )有某種不確定性的變化，從傳統的成品配送可能變成原材料的配送（比如3D打印用的粉末），從傳統的紙箱包裝等變化為管道的粉末運輸等。未來(lái)的物流處理技術(shù)可能從關(guān)注存儲和分揀轉向如何高效的進(jìn)行管道運輸控制等領(lǐng)域。

        關(guān)鍵技術(shù)

        （一）自動(dòng)導引技術(shù)的全面應用

        ?  1. 現狀

        自動(dòng)導引的搬運設備（如AGV）由于其靈活性和柔性，其應用場(chǎng)合非常廣泛。長(cháng)期以來(lái)，由于受成本的影響，其應用僅限于高端應用場(chǎng)合，如卷煙生產(chǎn)等。隨著(zhù)社會(huì )綜合成本的上升，自動(dòng)化設備的成本相對價(jià)格下降，自動(dòng)導航設備將迎來(lái)廣泛的應用機會(huì )。

        ?  2. 挑戰

        （1）智能化自動(dòng)導引系統存在成本居高不下，對環(huán)境要求較高等問(wèn)題，是限制其應用的關(guān)鍵問(wèn)題；

        （2）苛刻的使用環(huán)境（如低溫、高熱、輻射、黑暗）對設備應用場(chǎng)景的局限；

        （3）多機調度、協(xié)同作業(yè)的等復雜業(yè)務(wù)需求模式和設備的自主適應能力之間的矛盾；

        （4）基于突發(fā)事件的設備應急響應系統的缺失。

AGV系統

        （1）短期（2020）特殊環(huán)境下的低成本導引系統開(kāi)發(fā)，如圖像導引、電磁波導引系統等；

        （2）短期（2020）新型導引系統開(kāi)發(fā)（比如基于室內無(wú)線(xiàn)信號定位的導引系統、基于電子羅盤(pán)及慣導模塊的導引系統等）；

        （3）遠期（2030）基于多機協(xié)調和多維信息融合的導引調度系統；

        （4）遠期（2030）基于突發(fā)故障的自適應導引系統和自修復導引裝備。

        （二）人機交互式智能設備的全面應用

        ?  1 現狀

        計算機和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了控制、計算機、網(wǎng)絡(luò )三者的結合和滲透，使得機器人遙操作技術(shù)成為工業(yè)控制、航空航天、軍事和遙外科醫療等眾多領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，隨著(zhù)Internet傳輸技術(shù)和接入技術(shù)的發(fā)展，各種智能終端均可接入Internet進(jìn)行通訊，使得基于Internet的遙操作技術(shù)有了更廣闊的應用前景。尤其是在虛擬現實(shí)、圖像編碼、力覺(jué)臨場(chǎng)感等方面的應用研究。

        ?  2 挑戰

        （1）已有的Internet遙操作系統對Internet引入的復雜時(shí)延考慮不夠，對于網(wǎng)絡(luò )延時(shí)、丟包、誤碼導致的控制性能、操作安全性乃至系統穩定性方面的問(wèn)題沒(méi)有很好的解決辦法。

        （2）人工遠程控制和設備自主控制的自由轉換難以實(shí)現無(wú)縫銜接，對于最終的精細操作實(shí)現存在障礙。

        ?  3 目標

        （1）短期（2020）大時(shí)延的遙操作技術(shù)的開(kāi)發(fā)。比如AGV在信號盲區的遙操作技術(shù)實(shí)現。

        （2）遠期（2030）虛擬現實(shí)和遙感應系統的無(wú)縫銜接技術(shù)，實(shí)現虛擬控制。

        （3）遠期（2030）基于圖像識別的自主控制和遠程控制結合的高精確遙操作系統。

        （三）快速輸送設備

        ?  1 現狀

        托盤(pán)輸送設備是物流倉儲系統的關(guān)鍵設備之一，廣泛應用于自動(dòng)化立體庫、機場(chǎng)行李系統、配送中心以及多層倉庫，傳統的托盤(pán)輸送系統由于速度低（一般在0.2-0.3m/s），輸送能力一般維持在200托盤(pán)/小時(shí)以?xún)?，在很多?chǎng)合下，其輸送能力成為設計的難點(diǎn)。

        箱式輸送設備的情況與之類(lèi)似，速度一般為0.5-2.0m/s之間，輸送能力約為1500件-3000件/小時(shí)左右。箱式輸送設備不僅應用于物流中心，而且也應用于生產(chǎn)企業(yè)，市場(chǎng)應用非常廣泛。

箱式輸送系統

        大幅度提高輸送能力是客觀(guān)的需要，但目前的控制技術(shù)和設備原理均無(wú)法滿(mǎn)足要求。尤其是目前電子商務(wù)配送中心，日處理20-30萬(wàn)件的能力，對輸送設備提出了很高要求。

        ?  2 挑戰

        （1）新型快速托盤(pán)輸送系統，僅靠提升速度是不夠的，應有新的思路。一方面要改變控制原理，讓輸送更加快捷和平穩；另一方面要改變目前的輸送原理，以便大幅度提升輸送能力。不排除托盤(pán)式AGV搬運系統顛覆傳統的托盤(pán)輸送系統的可能性。

        （2）箱式輸送系統能力的提升主要取決于控制和制造水平，期望快速輸送系統可以完成5000件/小時(shí)的輸送。但噪音的控制和成本的降低是重點(diǎn)。不排除采用小型的AGV系統改變箱式輸送的整個(gè)模式。

        （3）存在于輸送系統中的最大問(wèn)題是場(chǎng)地的干涉，因此研究移動(dòng)式輸送系統有十分重要的意義（成模塊化和單元化的輸送設備，可自由組合），如變形AGV系統等。

        ?  3 目標

        （1）預計到2020年開(kāi)發(fā)出新型的快速氣墊式輸送系統，輸送速度可以達到15m/s，完全改變過(guò)去輸送的基本概念，有望得到應用；

        （2）預計到2030年移動(dòng)式組合式輸送系統（AGV）有望在未來(lái)大型配送中心中得到應用，顛覆了整個(gè)輸送模式；

        （3）預計到2030年新技術(shù)如磁懸浮技術(shù)將有望引入到輸送系統之中，尤其在A(yíng)S/RS系統、AGV系統等可望率先得到應用。

        （四）快速分揀設備

        現有高速分揀設備種類(lèi)繁多，主要有擺臂式分揀系統、滑塊式分揀系統、交叉帶式分揀系統、托盤(pán)式分揀系統、落袋式分揀系統等，但這些分揀系統的分揀能力均有限，占地面積大且價(jià)格昂貴，主要依靠進(jìn)口。解決國產(chǎn)問(wèn)題和研究新型分揀系統勢在必行。

滑塊式自動(dòng)分揀系統

        ?  2 挑戰

        （1）現有國產(chǎn)分揀效率較低，穩定性差，短期內難以撼動(dòng)進(jìn)口優(yōu)勢；

        （2）新型分揀系統研究有很大技術(shù)難度。

        ?  3 目標

        （1）預計到2020年有望實(shí)現分揀能力超過(guò)2萬(wàn)件/小時(shí)的高速分揀設備國產(chǎn)化并得到應用；

        （2）預計到2030年年看，高速分揀設備的關(guān)鍵技術(shù)有望取得突破，國產(chǎn)設備將部份取代進(jìn)口設備；

        （3）預計到2030年年新型高速分揀系統有望出臺，具體形式會(huì )出乎意料。比如AGV系統取代高速分揀系統滿(mǎn)足物品分揀的柔性化和高速化的需求。

        （五）電子商務(wù)有關(guān)的物流新技術(shù)

        ?  1 現狀

        電子商務(wù)模式下，傳統物流難以滿(mǎn)足新需求的變化。銷(xiāo)售扁平化導致的訂單總數的海量化、單張訂單的小型化將直接沖擊現有物流的大批大量作業(yè)模式、存儲方式、包裝方式和配送模式。

某電商行業(yè)物流中心

        ?  2 挑戰

        （1）如何實(shí)現海量訂單快速處理；

        （2）如何實(shí)現高頻率小批量商品的高密度高效率存儲；

        （3）如何實(shí)現高頻率小批量的商品分揀配送和包裝復核。

        ?  3 目標

        （1）預計到2020年基于成本、服務(wù)時(shí)限的要求，適合于電子商務(wù)需求的儲存、揀選、分揀、配送等新技術(shù)，包括訂單處理新技術(shù)有根本性突破。

        （2）預計到2020年城市終端配送新模式和新技術(shù)出現。比如無(wú)人機進(jìn)行城市終端配送的最終實(shí)現。新型的氣動(dòng)輸送系統直接實(shí)現配送中心的訂單揀選點(diǎn)至終端客戶(hù)接收端的聯(lián)接。

        （3）預計到2030年智能揀選系統將取得突破，基于制造難度和成本的降低，機器人作業(yè)將在多方面取代人工作業(yè)。

        （六）新型包裝技術(shù)

        ?  1 現狀

        隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的提高，商品的包裝技術(shù)對產(chǎn)品的影響尤顯重要，此外，綠色包裝的需求日漸迫切。對包裝材料的環(huán)保降解、保鮮等需求日益增加。電子商務(wù)和城市配送的興起，對各種產(chǎn)品的配送提出了特定需求（比如低溫、高強度、可回收利用等）。

        ?  2 挑戰

        （1）環(huán)保等傳統要求對包裝材料的影響，如何低成本的實(shí)現可降解的包裝材料。

        （2）特殊需求（比如低溫配送）對包裝材料的要求，現在的保溫盒、干冰盒、制冷芯片等都無(wú)法確保配送產(chǎn)品的品質(zhì)。

        （3）日益增長(cháng)的品質(zhì)要求和包裝材料、保溫材料的落后水平之間的矛盾。

        ?  3 目標

        （1）近期（2020）食品包裝將脫離傳統束縛，采用新的技術(shù)成果，使食品保存技術(shù)同包裝和流通技術(shù)相結合，突破傳統經(jīng)驗和知識范圍，建立新理念和新模式。

        （2）近期（2020）新型電子技術(shù)、化工技術(shù)、流通技術(shù)等引發(fā)的包裝方式的變革。

        （3）遠期（2030）高效的自動(dòng)化和智能化物流設備和包裝材料之間的無(wú)縫銜接，通用型自動(dòng)包裝設備和高效的專(zhuān)用設備出現。