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工业4.0技术:京东的AGV、立体库、机器人自动化仓库!

2017/2/22    来源:互联网        
关键字:工业4.0  自动化仓库  
    随着中国制造2025工业4.0概念的深化,生产、装备和物流行业正面临一次全面升级,作为工业4.0三大核心之一的智慧物流也得到了越来越多的关注。
 
    在京东正着力打造的智慧物流中心里,从入库、在库到拣货、分拣、装车的完整过程都无需人力参与,让库房拥有极高的效率和出色的灵活性。负责京东智慧物流研发的X事业部总裁肖军表示,“无人仓”代表着全新的第三代物流系统技术,将是京东物流应用质的飞越,其智能化体现为:数据感知,机器人融入,算法指导生产。
 
    随着中国制造2025和工业4.0概念的深化,生产、装备和物流行业正面临一次全面升级,作为工业4.0三大核心之一的智慧物流也得到了越来越多的关注。数据显示,2009-2014 年,全国社会物流总费用在 GDP中的占比由 18.1%下降至 16.6%,但与发达国家物流占 GDP约 10%的比例还有很大差距,提高物流效率,降低成本成为企业的明确追求。
 
    物流作为京东的核心竞争力一直引领着行业的发展,更不断从内部酝酿新的物流技术革命。在京东眼中,物流技术到目前的无人仓已经发展到了第三代:
 
    第一代物流技术适应于人工作业的仓库,典型特征是人作为入库、在库、出库的生产力;
 
    第二代物流系统技术以京东“亚洲一号”系列仓库投入使用作为标志,以适度自动化作为主要特征,主要应用了大量的自动化立体仓库(AS/RS)、输送线、自动分拣机等物流自动化设备,在这些环节提高了库内作业效率;
 
    第三代物流系统技术是以“无人仓”作为载体的全新一代智能物流技术,其核心特色体现为数据感知、机器人融入和算法指导生产,可以全面改变目前仓储的运行模式,极大提升效率并降低人力消耗。
自动入立体库
自动入立体库
 
无人仓之眼——数据感知
 
    由人、设备和流程等元素构成的仓库作业环境会随时随地产生大量的状态信息。过去,这些信息只能通过系统中数据的流转来进行监控,缺乏实时性,也难以对业务流程进行指导。而传感器技术的进步,带来了最新的数据感知技术,让仓库中的各种数据都可以迅速、精准的获取。
 
    “例如,传统的盘点是库内作业人员必须来到某一货位前,人工进行盘点。而通过视觉传感器拍摄库存照片,通过图像处理技术来分析实际库存和系统库存的差异,形成最终的盘点结果。”肖军说。京东已经在图像处理、认知感知等领域进行了大量的基础研发,可以迅速将传感器获取的信息转化为有效数据,而这些数据将成为系统感知整个仓库各个环节状态的依据,通过京东仓储管理系统的大数据、人工智能等模块,更好地生成决策指令,指导库内作业单元工作。
无人仓的四肢——机器人
无人仓的四肢——机器人
 
    从京东公布的无人仓视频看,从商品入库、存储到拣货、包装、分拣、装车的环节都无需人力参与,形态各异的机器人成了无人仓的主角,机器人融入正是无人仓的重要特色之一。
 
    占据仓库核心位置的立体货架可以充分利用空间,让仓储从“平房”搬进“楼房”,有效利用率宝贵的土地面积。在狭窄货架间运转自如的料箱穿梭车(shuttle)是实现高密度存储、高吞吐量料箱进出的关键。它在轨道上高速运行,将料箱精准放入存储位或提取出来,送到传送带上,实现极高的出入库速度。
 
    从立体货架取出的料箱会传送到一个机器人下面进行拣选,迅速把商品置入相应的包装箱内。这种灵巧迅捷的机械手是并联机器人,具备精度高、速度快、动态响应好、工作空间小等特色,能达到3600次/时的拣选速度。它用令人眼花缭乱的动作迅速进行拣货,保证了整个无人仓生产的高效率。
 
    无人仓中有大量貌似“扫地机”的机器人托着料箱有条不紊地忙碌着,这种AGV(自动导引小车)可通过地上的二维码定位进行导航,并结合系统的调度,实现了整个仓库的合理安排生产。相较于传统的输送线的搬运方案,通过AGV实现“货到机器人”的方式具有更高的灵活性。
AGV自动搬运
AGV自动搬运
 
    京东的无人仓中也有我们比较熟悉的机器人——六轴机器人可实现拆码垛,就是堆放和移动商品。码垛算法的指导下,每种商品都可以自动生成个性化的垛型,由机器人自动适配对每种商品自动码垛。
六轴机器人
六轴机器人
 
无人仓的大脑——人工智能算法
 
    除了丰富及时的数据和高效执行的机器人,闪烁着人工智能光芒的核心算法更是京东无人仓的“软实力”所在。例如在上架环节,算法将根据上架商品的销售情况和物理属性,自动推荐最合适的存储货位;补货环节,补货算法的设置让商品在拣选区和仓储区的库存量分布达到平衡;出库环节,定位算法将决定最适合被拣选的货位和库存数量,调度算法将驱动最合适的机器人进行货到“人/机器人”的搬运,以及匹配最合适的工作站进行生产……
 
    “整个无人仓技术的实现,算法是核心和灵魂,能使库内作业效率产生极大的提高。而这些算法的集合,将是人工智能在仓库的最好体现。”肖军表示。随着京东大数据和人工智能技术的迅猛发展,无人仓的“智力”还将持续提高,让仓储的运营效率不断逼近最优值。
 
    丰富的数据感知、人工智能算法决策和机器人系统组成了京东无人仓眼睛、大脑和四肢,面对大量货品的流动,进行有条不紊地冷静调配和操作。与传统的仓储模式相比,京东无人仓在运营效率、灵活性、吞吐量等方面跨上了一个新的台阶。不仅推动着京东自身物流技术的蜕变,更是树立了中国物流界的里程碑,成为行业引领者。
京东智慧物流的全景视图
京东智慧物流的全景视图
 
    关注京东无人仓的技术亮点和运行特色之外,我们更应该从智慧物流的角度综合看看京东今年陆续曝光的无人机、无人车。实际上,在5月份成立X事业部时,肖军就表示,京东眼中的智慧物流是基于海量精准的数据、智能融合的应用及全面开放的生态,构建高效的物流环境与平台,实现开放创新、协同创新的智能物流新业态。
 
    京东眼中的智慧物流是一个完整的体系,无人仓解决进货、存储、拣货、包装、分拣等环节,无人车主攻城市环境下的最后一公里配送,无人机则锁定乡村配送……单一环节的自动化升级会带来局部效率的提升,而京东拥有完整的物流体系,掌握每一个物流环节,并展开全面的智慧物流升级,通畅的数据流、天然地无缝衔接、完整的全局考量让京东的实践颇具特色和优势。相信这张智慧物流的大网会将京东在物流领域的优势进一步发挥,也让消费者拥有更便捷的购物体验。
责任编辑:李璐
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