大众娱乐中德智能技术博士研究生研究院中方院长

房殿军

仓储物流技术是企业建立先进合理的仓储物流系统的关键，市场需求和技术进步共同推动了全球仓储物流技术的快速发展。 本文作者基于30多年的行业观察和实践经验，总结了仓储物流技术的六大发展趋势——从自动化到高度柔性自动化、高密度、无纸化和自动化拣选作业、数字化和网络化、并对其特点进行了深入分析。

随着工业4.0的发展，产品定制化和个性化服务逐渐成为市场发展的重要趋势，这对现代物流系统提出了更高的要求。 仓储物流系统作为物流与供应链的核心环节，其运行效率、服务质量和运营成本一直是企业关注的指标。 高效合理的仓储物流系统可以帮助企业加快物料周转、降低成本、保证生产顺利进行，实现对资源的有效控制和管理。 现代“仓储”不再是传统意义上的“仓储”或“仓储管理”，而是经济全球化、供应链一体化背景下的仓储。 其目的是为了满足供应链上下游在具体有形领域的需求。 或无形场所，利用现代技术有效地计划、执行和控制物品的进出、库存、分拣、包装、配送及其信息的物流活动。 显然，仓储物流技术（）是企业建立先进、合理的仓储物流系统的关键。

仓储物流技术正经历着从机械化到自动化乃至智能化的发展阶段。 本文系统分析总结了其发展趋势的六大特点，也为物流装备企业和用户的相关物流活动提供参考。

1.从自动化到高柔性自动化

大众娱乐随着工业社会的不断进步，仓储物流技术逐渐从手工堆垛的平面仓库发展到自动化刚性立体仓库，再到高度柔性的自动化立体仓库。 在1917年第一台叉车发明之前，仓储物流作业一直都是人工操作。 叉车技术使仓储系统进入机械化立体仓库时代。 仓库的空间利用率得到了极大的提高，同时保留了高灵活性的特点。 1962年，世界上第一个基于堆垛机技术的自动化立体仓库出现。 此后，该技术进入了持续半个多世纪的快速发展阶段。 无人化作业、高效率、高空间利用率的优势，使得自动化立体仓库逐渐成为制造业和商业推荐的最佳仓储解决方案。 但传统自动化立体仓库存在刚性高的缺点，难以满足灵活多变的物流服务需求。 第三方物流服务公司一般不会采用这种自动化仓储技术。 尽管德国早在1980年就开始研发高度灵活的自动化“卫星车”（子母车）技术，但由于控制技术和算法的限制，效率与灵活性的博弈持续多年，使其无法实现与传统自动化水平相同。 图书馆竞争的水平。

2003年全球首创穿梭车技术（）的推出，将仓储物流技术带入高度灵活的自动化时代。 该穿梭车打破了隧道内只能一台堆垛机作业的限制，实现了多台穿梭车分层作业的灵活解决方案。 随着穿梭技术的发展，四向穿梭（4-）技术已成为主流。 “四向”是指穿梭机可以自主完成“前、后、左、右”操作。 四向穿梭车配有两组轮系，分别完成X方向和Y方向的运动。 不仅可以实现隧道内的进出操作，还可以实现同一楼层不同隧道之间的切换。 在垂直方向（Z方向），四向穿梭车可灵活匹配换层电梯，实现三维空间任意货位的存储和拣选。 四向穿梭车系统具有高柔性自动化的良好特点。 首先，它可以根据进出库的动态需求，灵活改变工作通道和货架层位。 同时可以根据工作量灵活增减班车数量，调整系统容量； 其次，当其中一辆穿梭车发生故障时，其他车辆可以接替完成作业，克服了堆垛机因故障导致整个隧道无法作业的致命缺点。 四向穿梭车系统集仓储和拣选于一体。 适用于低人流量、高密度的仓储作业，也可用于高人流量、高密度的动态拣选作业。 通过添加或删除穿梭机和电梯，可以增加或减少系统的运行能力。 以及其他辅助装置的数量线性调整。

2010年，德国弗劳恩霍夫物流研究所提出了“Move”穿梭车的概念，完成了世界上第一个可以在地面和货架上自主行驶的多功能智能搬运机器人。 研发。 “魔浮”穿梭车彻底打通了仓储物流系统与生产系统之间的“隔墙”，实现了仓储与生产的无缝衔接。 传统穿梭车（包括四向穿梭车）的运行仅限于仓库货架，无法在地面行驶。 要完成生产线的物料配送，必须经过中转环节。 “魔浮”穿梭车可以独立走出货架，像AGV小车一样将原材料直接运送到生产线，也可以将成品从生产线直接运输到成品仓库的货架上。 这是仓储物流技术迈向高度灵活自动化的重要一步。

大众娱乐“魔浮”穿梭机虽然可以在架子上、地面上行驶，但只能独立完成X、Y方向的水平运动，垂直方向的移动仍需要借用卷扬机。 为了进一步提高自动化仓储和物流技术的灵活性，弗劳恩霍夫物流研究所利用3D打印技术快速开发出攀爬搬运机器人的原型机。 机器人可以实现XYZ方向的自主运动，可以在货架上独立“爬”上爬下，不再依赖葫芦的帮助。 该技术将自动化仓储和物流技术的灵活性带到了制高点。 面对低成本个性化定制给物流系统带来的巨大挑战，高度灵活的自动化仓储物流技术提供了令人满意的解决方案。

2.高密度

随着城市化进程不断深入，土地稀缺问题日益严重。 工业、商业和社会不可或缺的仓储物流用地也日益紧缺。 高密度仓储物流技术已成为发展趋势。 一方面，传统货架越建越高，有的甚至超过40米，以充分利用仓库有限的占地面积。 此类仓储系统一般采用超高堆垛机来完成进出库作业。 另一方面是减少车道数量，实现货物大众娱乐水平和垂直方向的高密度存储。 这种三维密集型货架系统需要特殊的进出方式。 最大的问题是无法实现每件货物的直接出境操作。

目前，常见的三维集约化货架系统及仓储方式有以下几种：

1、贯通式货架和驶入式货架：叉车可以驶入贯通式货架或驶入式货架存取货物，减少了叉车所需的通道，可以在有限的仓库空间内放置更多的货架。 大大提高仓库的空间利用率和存储能力。 贯通式货架两侧都有通道，可实现先进先出（FIFO）存储策略； 而驶入式货架只配备单面通道，只能实现后进先出（LIFO）的存储策略。

2、后推式货架：此类货架与货物手推车配合使用。 托盘货物通过载货小车将货物一一向后推入货架。 当第一个货位上的货物被取走时，下一个货位上的货物会自动返回到第一个货位。 在此类货架系统中，叉车不必驶入存储通道，作业效率高，只需实现后进先出的存储策略。

3、重力货架：利用重力来存取货物。 重力式货架在存储通道内安装无动力滚轮，并以较小的向下角度安装。 货物靠自重自动从存储端滑至下出运端。 第一个货位的货物取走后，下一个货位的货物自动到位，实现先进先出的存储策略。

大众娱乐托盘穿梭车存储系统是一种半自动化仓储技术。 与贯通式货架、驶入式货架不同的是，叉车不必进入货架通道进行作业，而是配合托盘穿梭车在通道上进行作业。 这大大降低了叉车撞货架的事故率，并且车道的长度可以相应增加，进一步提高存储密度。

立式、卧式旋转自动化集装箱也是高密度仓储物流技术的分支，其中立式自动化集装箱应用最为广泛。 立式自动集装箱主要分为垂直旋转或垂直升降两种模式，适用于小零件的高密度存储以及符合人体工学的仓储和拣选作业。 定制的立式自动化集装箱可以充分利用仓库从地板到屋顶的高度，以最小的占地面积提供最大的存储容量。 与传统的固定货架仓储技术相比，自动化集装箱可节省高达75%的占地面积。

大众娱乐是一种新型的高密度仓储技术。 通常，标准尺寸的箱子（600mm×400mm×310mm/220mm）存放在垂直货舱中，并从仓库地面垂直向上堆放； 一组机器人在垂直储藏室顶部的铝制轨道上水平运行。 行走、装卸箱； 每个机器人有8个轮子，其中4个沿X轴方向行走，另外4个沿Y轴方向行走； 每个机器人配备4个钢缆提升装置，可将每个堆垛最上面的料仓垂直提升至货舱顶部； 每叠立式储物格最多可存放16个料箱（高度可达4.9米），每个料箱可存放单件物品或多件物品。 商品; 料箱可根据系统存储需要，轻松向X轴、Y轴方向扩展； 数千个物料箱相邻，每16箱存储密集的货格，无需车道，存储高密度。 可实现自动化存取和“货到人”的拆解拣选方案，场地使用相对灵活。 由于垂直码垛方式只能实现LIFO存储策略，因此必须依靠适当的存取策略和优化算法来减少机器人的补货操作，提高装卸效率。

3.无纸化、自动化拣选作业

拣货是仓储物流中的劳动密集型作业。 在一些电商物流中心，拣货甚至占到仓库运营成本的50%。 为了提高拣选效率、降低仓储物流总成本，近年来拣选方法和技术不断创新，拣选作业更加动态化，部分地区已经实现了拣选自动化。

传统的“人到货”（PTG）拣选仍然是常见的拣选方式，尤其是在产品种类繁多的电商物流中心，“人到货”拣选是客户订单履行的重要组成部分。 为了提高拣选效率、降低错误率，无纸化拣选已成为大趋势。 常用方法如下：

1.PDA手持扫描仪

大众娱乐2. Pick-to-Light光拣选系统（电子标签拣选系统）

大众娱乐3.语音拣选系统Pick-by-Voice（语音激活拣选系统）

4.增强型视觉拣选系统Pick-by-（增强现实拣选系统）

大众娱乐灯光拣选系统是主要依靠电子数字显示板和各种指示灯显示拣选信息的拣选方式，应用最为广泛。 其正常模式是：在订单驱动下，系统点亮需要拣货位置上的电子标签，指示操作人员在准确位置拣取准确数量。 操作员通过确认后将拣货信息实时传回系统，使拣货作业便捷、高效、无差错。 轻型拣选系统除了使用在固定货架上外，还可以配备在拣选小车上。 轻型拣选车一般配备车载平板电脑和扫描仪，可以指导操作人员同时拣选多个订单，正确选择货架上的货物，并将其放置到拣选车上的指定容器中。 轻型拣选车还可以配备扬声器系统，用语音引导人员拣选物品。

大众娱乐PDA手持扫描仪应用广泛，是实现无纸化出入库及拣选作业和实时信息的重要技术。 但在拣选大件物品时，操作员需要双手来拣货，手持扫描仪会影响操作。 语音拣选系统可以很好地解决双手操作的问题。 通过语音识别和合成技术，仓库工作人员可以直接与仓库管理系统（WMS）进行通信。 操作员无需观看PDA手持扫描仪的屏幕，而是直接按照语音指令在指定区域仓库中提取货物，并通过语音确认动作。 仓库管理系统直接识别操作人员的语音并进行相应的数据处理。 语音拣选系统可以将多个订单批量集中在一起，提高拣选效率。 在商品周转缓慢的仓库区域（C型商品拣选区），还可以将多个订单批量放入一辆语音拣选车中，提高整体作业效率，降低仓库运营成本。

大众娱乐增强型视觉拣选系统配备智能数据眼镜和相关控制软件，系统与仓库管理系统实时无缝交互。 根据拣选策略制定的拣选清单和优化行走路径将实时发送到工人佩戴的智能数据眼镜上，指导工人进行拣选。 订单完成后，增强型视觉拣选系统会确认订单并请求下一个新的拣选清单。

随着仓储物流技术的发展，“货到人”（GTP）拣选系统的应用越来越广泛。 “货到人”拣选系统首先接入传统的自动化立体仓库（ASRS/）集装箱 两层托盘 堆叠，主要用于拣选供给生产线的原材料。 堆垛机自动从三维仓库中取出需要拣选的托盘/周转箱，并输送到连续输送机或其他搬运设备上。 货物被送到拣选站，操作员完成拣选，然后再次存入自动化立体仓库。 这种“货动、人不动”的拣选方式，大大减少了拣选员的行走距离，能够实现比“人到”模式高数倍的拣选效率，而且符合人体工学设计的拣选工位，可以大幅降低劳动强度和拣选效率。错误率。

大众娱乐随着四向穿梭自动化立体仓库的推广，“货到人”拣选系统的效率和灵活性得到了很大的提高，初步向智能化方向发展。 高端四向穿梭车运行速度超过4m/s，可以快速补充和运输拣选工位所需的周转箱并将其返回系统。 基于四向穿梭车的“货到人”拣选系统不仅适合制造企业，在电商、商超物流中心也日益受到青睐。

基于kiva机器人的“货（架）到人”拣选系统成为近年来电商物流的热点技术之一。 kiva机器人通过扫描地面条码进行定位，通过无线通讯系统接收指令，将货物所在的货架从仓库搬运到拣货站。 拣货员每小时可拣选和扫描300件物品，效率与传统“人对货”拣选作业相同。 3次以上，准确率可达99.99%。 基于kiva机器人的“货（架）到人”拣选系统为拣选和包装流程的进一步优化带来了空间。 在一些电商物流中心，kiva机器人将货架直接移至审核包装工作台，审核包装操作员完成拣货、二次分拣、包装审核三项任务。 这样的流程优化不仅减少了物流中心的人员投入，还减少了物流中心内部的物流工作量，提高了电商物流中心运营的整体效率，降低了总运营成本。

在大型物流中心，多台kiva机器人与多个拣选台的匹配是提高拣选效率的关键因素。 目前常用的规划方法有动态规划法、博弈算法、契约网络法等集装箱 两层托盘 堆叠大众娱乐，未来基于人工智能的规划方法也将具有良好的应用前景。

大众娱乐自动化拣选技术在烟草、医药物流领域也得到了广泛、成功的应用。 由于包装相对标准化，卷烟和部分医药产品适合在A型架拣选系统、通道拣选系统等中进行自动拣选。我国烟草行业的物流技术近年来发展迅速，其中卷烟纸箱分拣设备已达到处于世界领先地位。 根据卷烟灌装方式和烟仓部件结构的不同，自动化卷烟分拣设备主要分为立式卷烟分拣机、卧式卷烟分拣机、通道式卷烟分拣机和组合式卷烟分拣机。 烟气分选机。 立式卷烟分拣机的烟箱竖立设置，人工从烟箱侧面加烟； 卧式卷烟分拣机的烟箱呈一定角度设置，从烟箱尾部装填香烟。 可以一次填充多支香烟。 补货； 通道式分烟机的烟仓水平设置，从烟仓尾部补充香烟，可一次性自动补充整支； 组合式卷烟分拣机分为三种类型的卷烟。卷烟分拣线是将分拣机按照一定的方式组合而成，实现不同规格卷烟的自动挑选。

“货到机器人”拣选系统可以说是相对于“货（货架）到人”的又一先进技术。 随着工业机器人视觉技术和抓取技术的发展，仓储物流作业中最复杂的拆装、拣选环节逐渐成为工业机器人技术应用的下一个重要前沿。 “货到机器人”拣选系统通常通过输送线或AGV连接自动化立体仓库和拣选机器人系统。 在自动化运输环节，“货到机器人”和“货到人”系统的实现方式相同，即货物从立体仓库完成自动化搬运到拣选工位。 在拣选过程中，“货到机器人”拣选系统采用机器人自动拣选，即由机器人识别、抓取货物并将其放入指定容器中。 与“货到人”拣选系统下的人工拣选方式相比，“货到机器人”拣选系统下的机器人不仅可以长时间重复拣选动作，节省人力，而且可以大大提高拣选效率效率并确保准确性。 因此，在劳动力成本日益走高的趋势下，“货到送机器人”拣选无疑将成为仓储物流系统的下一个热点。 目前，“货到送机器人”拣选技术还存在一些技术瓶颈，应用案例也相对较少。 大多数物流中心的货物数量庞大、规格多样、包装多样、尺寸重量差异较大，这对机器人的装夹技术提出了很高的要求。 以目前的技术水平，“货到机器人”的拣选系统还无法满足这些不规则货物的拣选需求。 但随着行业研发的不断投入，不规则物品全自动拣选的技术瓶颈必将在不久的将来被克服。

移动拣选机器人是自动化拣选的最高水平，也是世界仓储物流技术领域的重要技术发展方向。 移动拣选机器人配备自主导航系统，利用3D视觉和机器深度学习技术，完成移动拣选机器人的精确定位和智能识别抓取货物，并将选定的货物自主运输到指定位置。 移动拣选机器人可以替代繁重的体力劳动，实现物流中心“机器人到站”的拣选作业方式。 目前其应用范围还很有限，主要用于规范包装货物的拣选。

4. 数字化和网络化

大众娱乐进入工业4.0时代，企业想要实现数字化转型，就应该从物流数字化入手。 物流贯穿企业的整个业务流程，而作为物流的核心环节，仓储物流系统的数字化是企业数字化建设的重中之重。 智能传感器技术、信息物理系统（CPS）、窄带物联网（NB-IoT）和5G技术正在不断应用于仓储物流的数字化建设。 下面一一介绍该方向的四项主要技术。

1.智能物流按钮（）

智能物流按钮是仓储物流系统数字化、网络化的一项创新技术。 可用于货架、拣选车等物流设备。 例如，在拣货线上按下智能物流按钮进行补货，可以简化整个物流和供应链流程：自动化立体仓库启动出库作业，AGV小车自动将货物运送到拣货线上。 同时，仓库管理系统可以将需求变化的信息自动发送到供应商的物流系统，从而助推供应链上游企业的物流和生产。

2.智能物流标签（）

与传统RFID标签相比，智能物流标签具有更强的功能。 它们具有一定的独立决策能力，能够实现报警和控制物流过程的功能。 智能物流标签可广泛应用于周转箱、托盘、集装箱等物流容器上。

大众娱乐3、智能周转箱技术（inBin）

通过在周转箱上安装传感和智能控制单元，使物流单元实现智能化。 inBin智能箱不仅可以独立管理箱内货物，还能及时向上级系统报告智能箱的状态，实现自动索取、补货的功能。 基于智能箱的输送系统可以采用分散控制技术，使智能箱不再是被动单元，可以反向向输送系统发出命令。 在智能箱的指挥下，输送系统可以自动将箱子运送到目的地。

4. 物联网技术（IoT）

大众娱乐物联网技术可以满足智能物流网络化的需求，也是实现整个物流过程数字化的关键。 与基于WiFi和蓝牙技术的物联网数据精度较低、功耗较高相比，窄带物联网技术是专门为物联网设计的窄带射频技术，支持广域低功耗设备的蜂窝数据连接网络。 也称为广域网（LPWA），具有室内覆盖、低成本、低功耗的特点。 窄带物联网支持海量连接，为仓储物流系统数字化、网络化创新应用带来活力。 窄带物联网技术支持智能物流单元和智能物流设备之间的低层相互通信和决策，真正实现仓库内部的密集网络连接，提高仓储物流信息交换的效率和准确性。 中国在5G技术方面处于全球领先地位。 5G无线电接口技术（RIT）解决方案基于3GPP新无线电（NR）和窄带物联网技术。 其中，NR重点满足增强移动宽带（eMBB）和低时延高可靠（URLLC）两种场景的技术需求。 NB-IoT满足海量机器连接（mMTC）场景的技术需求。 我国大力发展的新型基础设施项目将进一步推动窄带物联网建设，为我国企业物流数字化、网络化建设奠定良好基础。

大众娱乐5. 透明度和可预测性

通过数字化、网络化建设，实现仓储物流的可视化管理。 下一步是让整个流程透明化，并准确预测未来的业务。 所谓透明性，在于了解系统中为什么会发生某些事情，进而建立系统的行为逻辑和规范，为系统优化奠定基础。 为了实现透明度，必须首先捕获和分析实时系统数据，即必须建立系统的数字图像（ ）。 通过透明度，可以实现流程优化，提高物流速度、效率和质量，降低物流成本。

基于仓储物流流程数据的完整性和实时性，可以进行“流程挖掘”，挖掘数字化的优化潜力。 所谓“流程挖掘”就是对实际流程进行展示、监控和优化。 即从企业信息系统（如仓库管理系统）中的实时信息和事件日志中提取知识并查找模式。 这样，就可以挖掘埋藏在流程和系统深处的“内幕信息”：谁、什么、何时、何地、为什么、如何……这些“内幕信息”可以帮助审计、分析和改进现有的业务流程。 市场上有各种各样的“流程挖掘”软件工具，例如，公司特定的软件。

Twin （Twin）是一种创新的系统技术。 这是一个3D仿真过​​程，它充分利用了物理模型，传感器信息，操作历史记录和其他数据，以整合多学科和多物理数量。 仓库物流系统的数字双胞胎是虚拟空间中相应物流设备和系统的数字表达，因此可以在此数字物流系统上研究实际物理系统的可能情况，并在借助下生动地展示增强现实和虚拟现实技术。 。 所有数据模型都可以实现双向互连。 真实物理系统的状态和参数将通过与智能仓储和物流系统集成的网络物理系统回到数字模型中，以便在生命周期的各个方面的数字模型都保持一致，从而实现了控制物理系统。 实时评估和监视状态和绩效。 数字双胞胎模型可用于快速和低成本地模拟和优化物理系统，并通过改变系统控制策略和规则来寻求更好的解决方案； 同时，使用数字双技术的反馈功能，优化的控制方案（包括PLC和机器人控制程序）直接嵌入到物理系统中。 基于数字双胞胎模型的各种模拟，分析，数据挖掘以及人工智能技术的应用可以确保其对实际物理系统的适用性。

在电子商务时代，客户订单是高度随机的，导致对电子商务物流中心的业务需求发生巨大波动，这给仓库和物流系统的资源分配带来了巨大挑战。 物流需求预测分析基于数字化和新的预测方法对于仓库和物流系统的构建和运营至关重要。 目前，关于预测方法的大多数研究都集中在基于数据科学和大数据技术的启发式预测方法和预测分析方法上。

6.智力

仓储和物流技术发展的下一个目标是情报。 也就是说，基于数字化和透明度，模仿生物学和人类智力，以使仓储和物流系统具有感知，分析，学习和做出决定的能力； 甚至使用“深度学习”技术，使系统能够以其自身处理复杂物流问题的能力进行思考，推理，判断和解决问题。

大众娱乐近年来，德国弗劳恩霍夫物流研究所一直在研究物流领域的生物“群体智能”。 Swarm 源自对鸟类，鱼类和其他动物的群体行为的研究，并寻求解决物流中心中大量“蜂窝”处理机器人的协作操作的解决方案。 使用中央控制方法实时控制数千个机器人，需要大量的计算能力和无延迟的通信技术。 机器人之间的紧急情况甚至会使中央控制计算机瘫痪。

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