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      Geek+的無人倉WMS構建邏輯

      時間:2019-02-25 09:17 | 作者:

        WMS系統是決定無人倉作業效率的關鍵因素之一。由于現階段的無人倉是人與機器人協同作業,這就意味著,新的WMS系統不僅要實現對人員和流程的管理,同時還要管理大量的機器人以及數據,更多的維度和需求對無人倉環境下的WMS系統也提出了更高的要求。

        

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        Geek+機器人家族

        隨著各種類型不同程度無人倉項目的逐步落地,具備移動搬運、分揀、揀選、存取等不同功能的機器人得到了越來越多的應用。機器人系統成為無人倉的重要實現形式和組成部分。Geek+作為中國機器人領域的領軍者,也是無人化、智能化物流科技的探索者和先行者,不僅為各行業客戶提供柔性、靈活、高效、準確的機器人智能物流解決方案,助力倉儲作業無人化;他們還在全國重點城市打造機器人自營倉,實踐最先進的機器人物流方案,加速無人倉的落地。

        在以機器人為主角的無人倉環境下,WMS(倉儲管理系統)作為無人倉的“大腦”具有哪些特點,面臨哪些挑戰和變化?在本專題中,北京極智嘉科技有限公司聯合創始人、產品副總裁劉凱憑借對物流機器人軟硬件的深入了解和豐富項目經驗,對此進行了詳細的分享。

        

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        他表示,無人倉WMS系統的功能更加復雜,既要管理人,又要管理機器人,同時還要管理流程和數據。WMS的能力與機器人系統甚至整個無人倉的運營效率息息相關。

        記者:首先請問您是如何理解“無人倉”的?機器人無人倉具有哪些特點?

        劉凱:我認為從目前行業發展和實踐來看,“無人倉”還處在概念階段,難以做到完全無人化。這一點通過對比工廠自動化和物流自動化的發展歷程便不難發現,工廠自動化要早于物流自動化很多年,但迄今為止盡管很多工廠已經實現了生產的高度自動化,但是真正的無人工廠卻不曾見;相應地,現階段的“無人倉”旨在減少用人數量,提高設備效率,優化作業流程,同時針對必須由人工操作的崗位,提高人員的作業效率;并且,無人倉比無人工廠對成本的要求更高,設備的使用率也是無人倉非常重要的考量因素。因此,綜合行業本身的發展以及客戶需求來看,真正的無人倉還尚待時日。

        

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        日本 ACCA 項目機器人倉

        從無人化的實現路徑來看,工廠自動化是通過大量機械臂的投用實現的,機械臂是標準化的機器人,可以由多臺標準機械臂組成一條生產線來實現規模化生產。但是在物流場景中,我們通過將原本AGV使用較為零散的場景標準化、模塊化,使更多的機器人實現集群工作,從而形成生產力。無人倉與人工倉庫在功能上并無二致,都包含貨物入庫、上架、庫內管理、訂單揀選、復核包裝、打包、搬運等作業流程,無人倉就是通過在每個流程里使用自動化設備替代人工。物流無人化應該分階段實現,目前主要聚焦在最耗費人力的揀選環節,通過柔性自動化的機器人系統大約節省2/3的人工。

        總的來看,機器人無人倉具備四大特點,即模塊化、標準化、柔性化,以及低成本、高效率,其中,柔性化是無人倉最重要的特點之一。傳統自動化倉庫一旦規劃建設完成,就很難突破設計產能;但是機器人倉庫可以通過增加機器人數量,增加臨時工位,來擴大產能;而標準化、模塊化則意味著機器人無人倉可以快速地批量復制,這些都是傳統自動化倉庫所不具備的優勢。

        記者:請介紹下Geek+目前有哪些典型的無人倉項目?

        劉凱:Geek+作為國內領先的機器人公司,我們也在積極幫助客戶布局無人倉或者機器人倉,目前我們的客戶覆蓋電商、制造、郵政快遞、快消、零售、3PL等十多個行業;同時在北京、杭州、昆山、成都、廣州、上海、南京、武漢等打造了自營倉,一方面為客戶提供多樣化的物流服務,另一方面為機器人的加速迭代提供更加豐富的場景。

        

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        中國郵政武漢處理中心內 Geek+ 機器人正在分揀

        

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        昆山機器人倉

        正是因為擁有大量的項目和豐富的應用場景作為支撐,目前,Geek+的機器人產品已經迭代至第五代,WMS系統升級至第三代,從而更好地助力了客戶提高作業效率,同時降低運營成本。從Geek+完成的上百個機器人項目來看,均取得了不錯的應用效果。在獲得客戶認可的同時,我們也始終處于資本的關注之下,2018年11月21日,Geek+ B輪融資全部完成交割,融資總額高達1.5億美元, 成為全球物流機器人領域B輪融資額最高的公司,這說明業界對物流無人化技術的市場前景看好。

        記者:請結合案例說明WMS系統對于無人倉而言具有何重要性?

        劉凱:在我看來,無人倉實際上就是“流程+算法+設備”。目前機器人技術,以及各類導航技術相對比較成熟,算法毫無疑問是無人倉的核心;這也意味著,WMS系統是決定整個無人倉作業效率的關鍵。

        以剛過去不久的2018“雙11”來說,在訂單量呈5~10倍增長的巨大壓力下,如果沒有強大系統的支撐,是不可能高效完成訂單處理作業的。WMS系統可以通過算法把更多的訂單組合在一起,實現批量揀選,使平時300件/時/工位的出貨效率上升到1000~2000件/時/工位;同時還可以通過預測數據預先做好商品揀選、出庫等;基于此,2018“雙11”期間,在采用了機器人系統的Geek+自營倉里,單個倉庫訂單處理峰值能力達到2萬單/小時,訂單導入速度達到10萬單/小時,平均揀選效率達到1000件/時/工位,WMS系統從接收訂單到貨物發運平均只需要30分鐘。

        

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        云集機器人倉內 Geek+ 機器人正在高效作業

        記者:無人倉的WMS系統與傳統WMS系統相比有何不同?應該如何構建無人倉環境下的WMS系統?

        劉凱:由于現階段的無人倉是人與機器人協同作業,這就意味著,新的WMS系統不僅要具備傳統WMS系統的功能,實現對人員和流程的管理,同時還要管理大量的機器人,以及數據。其中對機器人的管理主要包括機器人調度以及機器人效率分析,對人的管理則體現在更加關注人工效率,如工位貢獻率,機器人作業節奏能否滿足工位操作效率需求等;對數據的管理主要是指通過分析倉庫運行數據,找到效率及算法的瓶頸所在,從而反向改進、優化機器人系統算法,提升效率,并不斷分析、驗證、優化提升,形成優化閉環。此外,隨著無人倉的規模越來越大,WMS也會管理更多的物流設備實現高效集成,例如多個分區揀選情況下的產能匹配優化,前后作業流程節奏的控制等。

        

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        WMS系統通過數據分析,盡可能地減少操作人員,減少設備,用更少的設備替換更多的人工,這也是最優化的邏輯,具體包括多種算法;如,在規劃層,做好倉庫布局規劃,使機器人的路徑最優;在調度層,通過對機器人路徑的預估和合理調度減少交通擁堵,從而提高機器人執行每一條路徑的效率,降低機器人的使用數量;調度層之上則是訂單的處理,通過數據分析訂單結構,把多個訂單結合在一起使得機器人搬運路徑最短;以及將多個類型的商品存儲在同一個貨架, 即盡可能從一個貨架中揀出更多的訂單商品,這也能夠降低貨架搬運次數,減少機器人的使用數量。

        WMS系統是多種邏輯的疊加和需求的滿足。首先,分析客戶場景的需求,如以整箱揀選還是拆零揀選為主,或者整箱與拆零混合揀選。其次,驅動算法進行相應地配置;例如根據訂單結構中整箱存儲于拆零存儲區所占的比例,推薦不同的上架策略。第三,訂單揀選,根據不同的場景得到不同的命中算法;如訂單需求量是100件(一箱的容量),那么系統會優先命中整箱出貨。

        盡管人工作業也涉及算法,但是機器人無人倉中的算法更多、更復雜,并且靈活性更強。除以上算法之外還有一些通用的算法,比如人、庫存、機器人、貨架等設備均被視為資源池,如何通過算法以最少的資源(指人的揀貨動作最少,機器人搬運貨架的次數最少,同時機器人搬運的距離最短)去匹配訂單池中所有的訂單,即三個節點組成一個最優化網絡的過程。可見,由于WMS既要管理人員,還要管理設備和流程,整個系統資源分配的難度會更大,如每個分區機器人的數量分配,訂單比例分配,以及二者的關系等等,均需要算法策略來優化。無疑,更多的維度和需求對無人倉環境下的WMS系統也提出了更高的要求。

        記者:您如何看待未來市場對無人倉的需求?無人倉的實現還面臨哪些挑戰?

        劉凱:無人倉主要是由電商迅猛發展下的訂單揀選巨大需求所拉動的,現在無人倉已經應用到各個行業,包括無人化倉儲、無人化分揀、無人化線邊庫等物流環節。總的來說,我認為目前市場對于無人倉的需求還是非常實在的,因為它的確能夠幫助企業解決很多問題。

        不過,如前面提到的,目前在揀選環節,已經有2/3的作業由機器人替代了人力,但是剩下的作業仍需要人工完成,利用機械臂實現完全自動化揀貨是行業發展的必然趨勢,但是在感知技術等方面目前尚待突破。此外,盡管機器人無人倉的柔性化程度大大提高,但是仍不及人工靈活,在面積非常狹小卻對柔性要求很高的環境下,還是人工操作更加適合。將機器人方案與人工方案結合能夠更好地應對爆款訂單和訂單波峰,比如設置人工爆款區人工揀選,再到機器人區接力揀選或者合并訂單。

        記者:未來在物流無人化領域,Geek+有何進一步發展計劃?

        劉凱:Geek+一直在不斷追求技術和模式上的創新。例如,針對某快遞分撥中心面積不大的局限,我們提出了三層閣樓式機器人系統解決方案,頂層做小件分揀;中間層做大件分揀以及頂層分流下來的包裹集包;一層則是收發貨區。還有基于S20機器人的落地式的柔性分揀方案,這兩種創新方案均是全球首創。

        未來,Geek+還將基于已推出的揀選、存取、搬運、分揀四大機器人系統,并與行業更多的伙伴進行生態合作,比如機械臂揀貨,為物流服務商或終端客戶提供一整套的智慧物流解決方案。在具體產品上,高位無人叉車將是我們計劃推出的新產品。

        

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        Geek+ 無人叉車

        此外,隨著末端配送需求的大幅增加以及人力成本的持續上升,Geek+也將充分利用在機器人和AI技術上的優勢,向無人配送領域拓展。總的來說,Geek+的愿景是成為全球領先的AI公司,提供AI機器人解決方案和服務,打造智慧物流,為客戶和合作伙伴創造價值。


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