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(huán)節(jié)。電子商務的基本特征，包括訂單數(shù)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(tǒng)業(yè)務有很大的不同。而大量的拆零作業(yè)催生出了“貨到人”多層穿梭車技術。此外，密集儲存技術的發(fā)展與冷鏈物流的需求密切相關。

多穿系統(tǒng)

        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?，F(xiàn)在的情形是：配送中心的規(guī)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(guī)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(guī)格的標準化將減少同質化SKU的數(shù)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(tǒng)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(tǒng)的紙箱包裝等變化為管道的粉末運輸?shù)?。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(xiàn)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(zhàn)

        （1）智能化自動導引系統(tǒng)存在成本居高不下，對環(huán)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(huán)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(xié)同作業(yè)的等復雜業(yè)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(fā)事件的設備應急響應系統(tǒng)的缺失。

AGV系統(tǒng)

        （1）短期（2020）特殊環(huán)境下的低成本導引系統(tǒng)開發(fā)，如圖像導引、電磁波導引系統(tǒng)等；

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

        （4）遠期（2030）基于突發(fā)故障的自適應導引系統(tǒng)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(xiàn)狀

        計算機和網絡技術的發(fā)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(yè)控制、航空航天、軍事和遙外科醫(yī)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(fā)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(xiàn)實、圖像編碼、力覺臨場感等方面的應用研究。

        ?  2 挑戰(zhàn)

        （1）已有的Internet遙操作系統(tǒng)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(tǒng)穩(wěn)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(xiàn)無縫銜接，對于最終的精細操作實現(xiàn)存在障礙。

        ?  3 目標

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

        （2）遠期（2030）虛擬現(xiàn)實和遙感應系統(tǒng)的無縫銜接技術，實現(xiàn)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(tǒng)。

        （三）快速輸送設備

        ?  1 現(xiàn)狀

        托盤輸送設備是物流倉儲系統(tǒng)的關鍵設備之一，廣泛應用于自動化立體庫、機場行李系統(tǒng)、配送中心以及多層倉庫，傳統(tǒng)的托盤輸送系統(tǒng)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(yè)，市場應用非常廣泛。

箱式輸送系統(tǒng)

        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(zhàn)

        （1）新型快速托盤輸送系統(tǒng)，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(wěn)；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(tǒng)顛覆傳統(tǒng)的托盤輸送系統(tǒng)的可能性。

        （2）箱式輸送系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)改變箱式輸送的整個模式。

        （3）存在于輸送系統(tǒng)中的最大問題是場地的干涉，因此研究移動式輸送系統(tǒng)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(tǒng)等。

        ?  3 目標

        （1）預計到2020年開發(fā)出新型的快速氣墊式輸送系統(tǒng)，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(tǒng)（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(tǒng)之中，尤其在AS/RS系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)等可望率先得到應用。

        （四）快速分揀設備

        現(xiàn)有高速分揀設備種類繁多，主要有擺臂式分揀系統(tǒng)、滑塊式分揀系統(tǒng)、交叉帶式分揀系統(tǒng)、托盤式分揀系統(tǒng)、落袋式分揀系統(tǒng)等，但這些分揀系統(tǒng)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(tǒng)勢在必行。

滑塊式自動分揀系統(tǒng)

        ?  2 挑戰(zhàn)

        （1）現(xiàn)有國產分揀效率較低，穩(wěn)定性差，短期內難以撼動進口優(yōu)勢；

        （2）新型分揀系統(tǒng)研究有很大技術難度。

        ?  3 目標

        （1）預計到2020年有望實現(xiàn)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(tǒng)有望出臺，具體形式會出乎意料。比如AGV系統(tǒng)取代高速分揀系統(tǒng)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(xiàn)狀

        電子商務模式下，傳統(tǒng)物流難以滿足新需求的變化。銷售扁平化導致的訂單總數(shù)的海量化、單張訂單的小型化將直接沖擊現(xiàn)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(zhàn)

        （1）如何實現(xiàn)海量訂單快速處理；

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

        （3）如何實現(xiàn)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(xiàn)。比如無人機進行城市終端配送的最終實現(xiàn)。新型的氣動輸送系統(tǒng)直接實現(xiàn)配送中心的訂單揀選點至終端客戶接收端的聯(lián)接。

        （3）預計到2030年智能揀選系統(tǒng)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

        ?  1 現(xiàn)狀

        隨著經濟發(fā)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(huán)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(zhàn)

        （1）環(huán)保等傳統(tǒng)要求對包裝材料的影響，如何低成本的實現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(xiàn)。