物流处理新技术

        概述

        电子商务的兴起，对物流仓储设备提出了全新的要求，这种要求分布在供应链的各个环节。电子商务的基本特征，包括订单数量的庞大和订购品种的不可预见、海量的SKU、苛刻的时效性需求以及小订单行的特点等，决定了其对设备的要求与传统业务有很大的不同。而大量的拆零作业催生出了“货到人”多层穿梭车技术。此外，密集储存技术的发展与冷链物流的需求密切相关。

多穿系统

        物流技术追求的更快速度和更高效率，将极大的改变物流的订单处理水平。现在的情形是：配送中心的规模变得越来越大，日处理的订单量越来越大，各种快速输送技术、拣选技术和分拣技术则应运而生。很多新技术，如气垫输送技术、磁悬浮输送技术、高速堆垛机技术、高速分拣机技术等，已经从研究室走向实用。

        人们对于生活品质的要求将越来越高，将要求有与之配套的物流支持，如维持产品新鲜的冷链物流将是一个大的方向，包装的规范化也是未来追求的目标之一，个性化服务将走向两个极端：一方面是产品规格的标准化将减少同质化SKU的数量，另一方面则是个体采购的多样化将加剧SKU的多样性并减少每个SKU的配送量。

        未来配送的商品的形式可能也会有某种不确定性的变化，从传统的成品配送可能变成原材料的配送（比如3D打印用的粉末），从传统的纸箱包装等变化为管道的粉末运输等。未来的物流处理技术可能从关注存储和分拣转向如何高效的进行管道运输控制等领域。

        关键技术

        （一）自动导引技术的全面应用

        ❖  1. 现状

        自动导引的搬运设备（如AGV）由于其灵活性和柔性，其应用场合非常广泛。长期以来，由于受成本的影响，其应用仅限于高端应用场合，如卷烟生产等。随着社会综合成本的上升，自动化设备的成本相对价格下降，自动导航设备将迎来广泛的应用机会。

        ❖  2. 挑战

        （1）智能化自动导引系统存在成本居高不下，对环境要求较高等问题，是限制其应用的关键问题；

        （2）苛刻的使用环境（如低温、高热、辐射、黑暗）对设备应用场景的局限；

        （3）多机调度、协同作业的等复杂业务需求模式和设备的自主适应能力之间的矛盾；

        （4）基于突发事件的设备应急响应系统的缺失。

AGV系统

        （1）短期（2020）特殊环境下的低成本导引系统开发，如图像导引、电磁波导引系统等；

        （2）短期（2020）新型导引系统开发（比如基于室内无线信号定位的导引系统、基于电子罗盘及惯导模块的导引系统等）；

        （3）远期（2030）基于多机协调和多维信息融合的导引调度系统；

        （4）远期（2030）基于突发故障的自适应导引系统和自修复导引装备。

        （二）人机交互式智能设备的全面应用

        ❖  1 现状

        计算机和网络技术的发展，促进了控制、计算机、网络三者的结合和渗透，使得机器人遥操作技术成为工业控制、航空航天、军事和遥外科医疗等众多领域的研究热点。近年来，随着Internet传输技术和接入技术的发展，各种智能终端均可接入Internet进行通讯，使得基于Internet的遥操作技术有了更广阔的应用前景。尤其是在虚拟现实、图像编码、力觉临场感等方面的应用研究。

        ❖  2 挑战

        （1）已有的Internet遥操作系统对Internet引入的复杂时延考虑不够，对于网络延时、丢包、误码导致的控制性能、操作安全性乃至系统稳定性方面的问题没有很好的解决办法。

        （2）人工远程控制和设备自主控制的自由转换难以实现无缝衔接，对于最终的精细操作实现存在障碍。

        ❖  3 目标

        （1）短期（2020）大时延的遥操作技术的开发。比如AGV在信号盲区的遥操作技术实现。

        （2）远期（2030）虚拟现实和遥感应系统的无缝衔接技术，实现虚拟控制。

        （3）远期（2030）基于图像识别的自主控制和远程控制结合的高精确遥操作系统。

        （三）快速输送设备

        ❖  1 现状

        托盘输送设备是物流仓储系统的关键设备之一，广泛应用于自动化立体库、机场行李系统、配送中心以及多层仓库，传统的托盘输送系统由于速度低（一般在0.2-0.3m/s），输送能力一般维持在200托盘/小时以内，在很多场合下，其输送能力成为设计的难点。

        箱式输送设备的情况与之类似，速度一般为0.5-2.0m/s之间，输送能力约为1500件-3000件/小时左右。箱式输送设备不仅应用于物流中心，而且也应用于生产企业，市场应用非常广泛。

箱式输送系统

        大幅度提高输送能力是客观的需要，但目前的控制技术和设备原理均无法满足要求。尤其是目前电子商务配送中心，日处理20-30万件的能力，对输送设备提出了很高要求。

        ❖  2 挑战

        （1）新型快速托盘输送系统，仅靠提升速度是不够的，应有新的思路。一方面要改变控制原理，让输送更加快捷和平稳；另一方面要改变目前的输送原理，以便大幅度提升输送能力。不排除托盘式AGV搬运系统颠覆传统的托盘输送系统的可能性。

        （2）箱式输送系统能力的提升主要取决于控制和制造水平，期望快速输送系统可以完成5000件/小时的输送。但噪音的控制和成本的降低是重点。不排除采用小型的AGV系统改变箱式输送的整个模式。

        （3）存在于输送系统中的最大问题是场地的干涉，因此研究移动式输送系统有十分重要的意义（成模块化和单元化的输送设备，可自由组合），如变形AGV系统等。

        ❖  3 目标

        （1）预计到2020年开发出新型的快速气垫式输送系统，输送速度可以达到15m/s，完全改变过去输送的基本概念，有望得到应用；

        （2）预计到2030年移动式组合式输送系统（AGV）有望在未来大型配送中心中得到应用，颠覆了整个输送模式；

        （3）预计到2030年新技术如磁悬浮技术将有望引入到输送系统之中，尤其在AS/RS系统、AGV系统等可望率先得到应用。

        （四）快速分拣设备

        现有高速分拣设备种类繁多，主要有摆臂式分拣系统、滑块式分拣系统、交叉带式分拣系统、托盘式分拣系统、落袋式分拣系统等，但这些分拣系统的分拣能力均有限，占地面积大且价格昂贵，主要依靠进口。解决国产问题和研究新型分拣系统势在必行。

滑块式自动分拣系统

        ❖  2 挑战

        （1）现有国产分拣效率较低，稳定性差，短期内难以撼动进口优势；

        （2）新型分拣系统研究有很大技术难度。

        ❖  3 目标

        （1）预计到2020年有望实现分拣能力超过2万件/小时的高速分拣设备国产化并得到应用；

        （2）预计到2030年年看，高速分拣设备的关键技术有望取得突破，国产设备将部份取代进口设备；

        （3）预计到2030年年新型高速分拣系统有望出台，具体形式会出乎意料。比如AGV系统取代高速分拣系统满足物品分拣的柔性化和高速化的需求。

        （五）电子商务有关的物流新技术

        ❖  1 现状

        电子商务模式下，传统物流难以满足新需求的变化。销售扁平化导致的订单总数的海量化、单张订单的小型化将直接冲击现有物流的大批大量作业模式、存储方式、包装方式和配送模式。

某电商行业物流中心

        ❖  2 挑战

        （1）如何实现海量订单快速处理；

        （2）如何实现高频率小批量商品的高密度高效率存储；

        （3）如何实现高频率小批量的商品分拣配送和包装复核。

        ❖  3 目标

        （1）预计到2020年基于成本、服务时限的要求，适合于电子商务需求的储存、拣选、分拣、配送等新技术，包括订单处理新技术有根本性突破。

        （2）预计到2020年城市终端配送新模式和新技术出现。比如无人机进行城市终端配送的最终实现。新型的气动输送系统直接实现配送中心的订单拣选点至终端客户接收端的联接。

        （3）预计到2030年智能拣选系统将取得突破，基于制造难度和成本的降低，机器人作业将在多方面取代人工作业。

        （六）新型包装技术

        ❖  1 现状

        随着经济发展和人们生活水平的提高，商品的包装技术对产品的影响尤显重要，此外，绿色包装的需求日渐迫切。对包装材料的环保降解、保鲜等需求日益增加。电子商务和城市配送的兴起，对各种产品的配送提出了特定需求（比如低温、高强度、可回收利用等）。

        ❖  2 挑战

        （1）环保等传统要求对包装材料的影响，如何低成本的实现可降解的包装材料。

        （2）特殊需求（比如低温配送）对包装材料的要求，现在的保温盒、干冰盒、制冷芯片等都无法确保配送产品的品质。

        （3）日益增长的品质要求和包装材料、保温材料的落后水平之间的矛盾。

        ❖  3 目标

        （1）近期（2020）食品包装将脱离传统束缚，采用新的技术成果，使食品保存技术同包装和流通技术相结合，突破传统经验和知识范围，建立新理念和新模式。

        （2）近期（2020）新型电子技术、化工技术、流通技术等引发的包装方式的变革。

        （3）远期（2030）高效的自动化和智能化物流设备和包装材料之间的无缝衔接，通用型自动包装设备和高效的专用设备出现。