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深度干貨:倉儲物流技術趨勢都有哪些?

來源:物流技術與應用 | 2020-11-27 16:34 | 作者:房殿軍

隨著工業4.0發展,產品定制與個性化服務已逐漸成為市場發展的重要趨勢,這對現代物流系統提出了更高要求。倉儲物流系統(Warehousing Logistics Systems)作為物流與供應鏈的核心環節,其作業效率、服務質量和運營成本一直是企業重點關注的指標。


高效合理的倉儲物流系統,可以幫助企業加快物資流動的速度,降低成本,保障生產順利進行,并可以實現對資源的有效控制和管理。


現代“倉儲”已經不是傳統意義上的“倉庫”、“倉庫管理”,而是在經濟全球化與供應鏈一體化背景下的倉儲,是以滿足供應鏈上下游需求為目的,在特定的有形或無形場所,運用現代技術對物品進出、庫存、分揀、包裝、配送及其信息進行有效計劃、執行和控制的物流活動。顯然,倉儲物流技術(Warehousing Logistics Technologies)是企業建立先進合理倉儲物流系統的關鍵。


倉儲物流技術正在經歷從機械化到自動化,乃至智能化的發展階段。本文就其發展趨勢的六大特點進行系統分析與總結,同時也為物流裝備企業及用戶的相關物流活動提供借鑒。



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從自動化到高柔性自動化


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隨著工業社會不斷進步,倉儲物流技術也逐漸由人工堆放平面庫,到自動化剛性立體庫,再到高柔性自動立體庫發展。


在1917年首臺叉車發明之前,倉儲物流運作一直處于手工作業狀態。叉車技術讓倉儲系統進入了機械化立體庫時代,庫房的空間利用率得到了極大提升,同時保留了高柔性的特點。


1962年,世界首座基于堆垛機技術的自動化立體庫出現;此后,該技術進入了長達半個多世紀的高速發展階段。無人、高效和空間利用率高等優點,使自動化立體庫逐步成為制造業和商業推崇的最佳倉儲解決方案。


然而,傳統自動化立體庫具有剛性高的短板,很難滿足靈活多變的物流服務的需求,第三方物流服務公司一般不采用這項自動化倉儲技術。盡管早在1980年德國就開始研發高柔性的自動化“衛星車”(子母車)技術,但受控制技術和算法的限制,效率和柔性的博弈持續多年,使其一直沒有達到與傳統自動化立體庫抗衡的水平。


2003年世界首臺穿梭車技術(Multishuttle)的面世,讓倉儲物流技術真正進入高柔性自動化時代。穿梭車打破了一個巷道內只能有一臺堆垛機作業的限制,實現了多臺穿梭車分層作業的柔性解決方案。


隨著穿梭車技術的發展,四向穿梭車(4-direction shuttle)技術成為主流。


“四向”指的是穿梭車可以自主完成“前后左右”的運行。四向穿梭車配備兩套輪系,分別完成X方向和Y方向的運動,既可以實現在巷道內的出入庫作業,又可以實現在同一層的不同巷道切換。在垂直方向(Z方向),四向穿梭車可通過與換層提升機的靈活匹配,實現立體三維空間內任意貨位的存儲和揀選。


四向穿梭車系統具有較好的高柔性自動化的特點。首先,其可以根據出入庫動態需要靈活變更作業巷道和貨架層面;同時,可以按照作業量柔性增減穿梭車的數量來調節系統能力;其次,當其中某輛穿梭車出現故障時,可由其他車輛替代完成作業,克服了堆垛機因故障導致整個巷道無法作業的致命短板。


四向穿梭車系統集存儲與揀選于一體,既適合低流量、高密度的存儲型業務,也可用于高流量、高密度的動態揀選型作業,系統作業能力可以通過增減穿梭車和提升機以及其他輔助設備的數量來線性調節。


2010年德國弗勞恩霍夫物流研究院提出了“魔浮”穿梭車(Multishuttle Move)的概念,完成了世界上首輛既能在地面上又能在貨架上自主行駛的多功能智能搬運機器人的研發。


“魔浮”穿梭車徹底打通了倉儲物流系統與生產系統之間的“隔墻”,實現了倉儲與生產的無縫對接。傳統穿梭車(包括四向穿梭車)的作業局限在倉庫的貨架上,不能在地面上行駛,要完成生產線的物料配送,必須經過中轉環節。而“魔浮”穿梭車可以自主走出貨架,像AGV小車一樣直接把原材料送到產線,或者將成品直接從產線運送到成品庫的貨架上。這是倉儲物流技術走向高柔性自動化的重要一步。


“魔浮”穿梭車雖然實現了貨架和地面上的行駛,但它只能自主完成X方向和Y方向的水平運動,在垂直方向運動仍需借用提升機來實現。


為了進一步提升自動化倉儲物流技術的柔性,弗勞恩霍夫物流研究院利用3D打印技術快速實現了攀爬搬運機器人RackRacer的樣機研發。該機器人可以實現XYZ方向的自主運動,在貨架上可以上下自主“攀爬”,不再依靠提升機的幫助。這項技術將自動化倉儲物流技術的柔性推向了制高點。


面對低成本個性化定制給物流系統帶來的巨大挑戰,高柔性自動化倉儲物流技術給出了滿意的解決方案。



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高密度化


隨著城市化進程的不斷深入,土地的稀缺性問題日益嚴重,作為工業、商業和社會不可或缺的倉儲物流用地也日趨緊缺,高密度倉儲物流技術成為發展趨勢。


一方面,傳統的貨架越建越高,有的甚至超過40米,以充分利用倉庫有限的占地面積。這樣的倉儲系統一般利用超高堆垛機來完成出入庫作業。


另一方面,是減少巷道的數量,實現貨物在水平和垂直方向的高密度存放。這種三維密集型貨架系統需要采用特殊的出入庫方式,其最大的問題是無法實現對每件貨物的直接出庫作業。


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目前,常見的三維密集型貨架系統和出入庫方式有如下幾種:


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