物流處理新技術

        概述

        電子商務的興起，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環節。電子商務的基本特征，包括訂單數量的龐大和訂購品種的不可預見、海量的SKU、苛刻的時效性需求以及小訂單行的特點等，決定了其對設備的要求與傳統業務有很大的不同。而大量的拆零作業催生出了“貨到人”多層穿梭車技術。此外，密集儲存技術的發展與冷鏈物流的需求密切相關。

多穿系統

        物流技術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。現在的情形是：配送中心的規模變得越來越大，日處理的訂單量越來越大，各種快速輸送技術、揀選技術和分揀技術則應運而生。很多新技術，如氣墊輸送技術、磁懸浮輸送技術、高速堆垛機技術、高速分揀機技術等，已經從研究室走向實用。

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

        未來配送的商品的形式可能也會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。未來的物流處理技術可能從關注存儲和分揀轉向如何高效的進行管道運輸控制等領域。

        關鍵技術

        （一）自動導引技術的全面應用

        ?  1. 現狀

        自動導引的搬運設備（如AGV）由于其靈活性和柔性，其應用場合非常廣泛。長期以來，由于受成本的影響，其應用僅限于高端應用場合，如卷煙生產等。隨著社會綜合成本的上升，自動化設備的成本相對價格下降，自動導航設備將迎來廣泛的應用機會。

        ?  2. 挑戰

        （1）智能化自動導引系統存在成本居高不下，對環境要求較高等問題，是限制其應用的關鍵問題；

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

        （3）多機調度、協同作業的等復雜業務需求模式和設備的自主適應能力之間的矛盾；

        （4）基于突發事件的設備應急響應系統的缺失。

AGV系統

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

        （2）短期（2020）新型導引系統開發（比如基于室內無線信號定位的導引系統、基于電子羅盤及慣導模塊的導引系統等）；

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

        （4）遠期（2030）基于突發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

        計算機和網絡技術的發展，促進了控制、計算機、網絡三者的結合和滲透，使得機器人遙操作技術成為工業控制、航空航天、軍事和遙外科醫療等眾多領域的研究熱點。近年來，隨著Internet傳輸技術和接入技術的發展，各種智能終端均可接入Internet進行通訊，使得基于Internet的遙操作技術有了更廣闊的應用前景。尤其是在虛擬現實、圖像編碼、力覺臨場感等方面的應用研究。

        ?  2 挑戰

        （1）已有的Internet遙操作系統對Internet引入的復雜時延考慮不夠，對于網絡延時、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題沒有很好的解決辦法。

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

        ?  3 目標

        （1）短期（2020）大時延的遙操作技術的開發。比如AGV在信號盲區的遙操作技術實現。

        （2）遠期（2030）虛擬現實和遙感應系統的無縫銜接技術，實現虛擬控制。

        （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

        托盤輸送設備是物流倉儲系統的關鍵設備之一，廣泛應用于自動化立體庫、機場行李系統、配送中心以及多層倉庫，傳統的托盤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/小時以內，在很多場合下，其輸送能力成為設計的難點。

        箱式輸送設備的情況與之類似，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，而且也應用于生產企業，市場應用非常廣泛。

箱式輸送系統

        大幅度提高輸送能力是客觀的需要，但目前的控制技術和設備原理均無法滿足要求。尤其是目前電子商務配送中心，日處理20-30萬件的能力，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。不排除托盤式AGV搬運系統顛覆傳統的托盤輸送系統的可能性。

        （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/小時的輸送。但噪音的控制和成本的降低是重點。不排除采用小型的AGV系統改變箱式輸送的整個模式。

        （3）存在于輸送系統中的最大問題是場地的干涉，因此研究移動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年開發出新型的快速氣墊式輸送系統，輸送速度可以達到15m/s，完全改變過去輸送的基本概念，有望得到應用；

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

        （3）預計到2030年新技術如磁懸浮技術將有望引入到輸送系統之中，尤其在AS/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，占地面積大且價格昂貴，主要依靠進口。解決國產問題和研究新型分揀系統勢在必行。

滑塊式自動分揀系統

        ?  2 挑戰

        （1）現有國產分揀效率較低，穩定性差，短期內難以撼動進口優勢；

        （2）新型分揀系統研究有很大技術難度。

        ?  3 目標

        （1）預計到2020年有望實現分揀能力超過2萬件/小時的高速分揀設備國產化并得到應用；

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

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

        （五）電子商務有關的物流新技術

        ?  1 現狀

        電子商務模式下，傳統物流難以滿足新需求的變化。銷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模式、存儲方式、包裝方式和配送模式。

某電商行業物流中心

        ?  2 挑戰

        （1）如何實現海量訂單快速處理；

        （2）如何實現高頻率小批量商品的高密度高效率存儲；

        （3）如何實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、服務時限的要求，適合于電子商務需求的儲存、揀選、分揀、配送等新技術，包括訂單處理新技術有根本性突破。

        （2）預計到2020年城市終端配送新模式和新技術出現。比如無人機進行城市終端配送的最終實現。新型的氣動輸送系統直接實現配送中心的訂單揀選點至終端客戶接收端的聯接。

        （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，機器人作業將在多方面取代人工作業。

        （六）新型包裝技術

        ?  1 現狀

        隨著經濟發展和人們生活水平的提高，商品的包裝技術對產品的影響尤顯重要，此外，綠色包裝的需求日漸迫切。對包裝材料的環保降解、保鮮等需求日益增加。電子商務和城市配送的興起，對各種產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）環保等傳統要求對包裝材料的影響，如何低成本的實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、制冷芯片等都無法確保配送產品的品質。

        （3）日益增長的品質要求和包裝材料、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，采用新的技術成果，使食品保存技術同包裝和流通技術相結合，突破傳統經驗和知識范圍，建立新理念和新模式。

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

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