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1 智能物流仓储行业简介
1.1 物流仓储行业发展历程
1.1.1 仓储物流行业简介
仓储物流行业,是一个规模非常庞大且复杂的行业。随着商品流通活动的增加、制造业的发展完善以及国家⨀物流行业的支持政策不断出台,我国物流业的整体规模不断扩大,近年来全国社会物流总额增幅显著,从 2012 年的 177.3 万亿元,增长到 2023 年的 352.4 万亿元。2024 年全年预计我国社会物流总额达到将近 360 万亿元。
仓储是通过仓库⨀商品与物品的储存与保管。仓储业指专门从事货物仓储、货物运输中转仓储,以及以仓储为主的物流配送行业。传统仓储仅仅是指仓储物流企业按照客户要求从事的库存管理和库存控制等仓储物流业务。而现代仓储业的涵义则更为广泛,指以从事仓储物流业务为主,提供货物储存、保管、中转等传统仓储服务,同时能够提供流通领域的加工、组装、包装、商品配送、信息分析、质押监管融资等增值服务以及仓库基础设施的建设租赁等业务的仓储型物流企业的集群体。
中国物流仓储行业近年来经历了快速的发展和变革。随着数字化、智能化浪潮的席卷,各行业的仓储物流系统正在经历着前所未有的变革。2024 年 11 月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《有效降低全社会物流成本行动方案》,进一步推动物流领域的数字化与智能化进程。
1.1.2 中国物流仓储行业发展阶段
根据中国物流仓储行业的发展,可以将行业发展分为以下五个阶段:
从行业发展的大事件,也可以发现行业的发展情况。1972-1973 年,原一机部和四机部联合立项,围绕汽车制造提出十大技术创新课题,自动化立体库技术作为其中之一,由北京起重运输机械研究所负责研究设计。1980 年,北京起重运输机械研究所在北京低压开关厂生产了两台自动化立体库设备。1997 年,昆船智能开始引进 AGV 技术,AGV 最早应用于烟草制造领域;同年,南京音飞、江苏六维、南京华德等一批影响中国立体货架市场的企业相继诞生。随着该市场的成熟,才有了智能仓储的概念。
2000 年以后,现代仓储系统、分拣系统和自动化立体库技术在国内各行业开始得到应用,国内企业通过引进、学习世界先进的自动化物流技术及加大自主研发的投入力度,使国内的自动化物流技术水平逐步提升。2010 年前后,随着电商行业的迅猛增长,WMS 系统的需求也迅速增加,其开始整合物联网、大数据和人工智能等新兴技术,以提高仓库管理的效率和精确度。
在 “互联网 +” 和 “工业 4.0” 等国家战略的推动下,智能仓储行业得到了快速发展,自动化立体仓库、智能货架、无人驾驶运输车、智能分拣系统等智能仓储设备和技术得到了更广泛的应用。2014 年,京东首座 “亚洲一号” 在上海市开始运营,其中的无人仓是世界第一个全流程无人仓库,实现了从采购原料入库、仓储、打包、分拣直至出货全程的自动化无人化。2016 年,海康威视位于浙江桐庐的安防产业基地正式启动,其智能仓储及厂内物流解决方案均由旗下的海康机器人技术有限公司提供并实施,基地目前在线使用的 AGV 共计 800 多台,实现了 AGV 的大规模应用。
2020 年,发改委提出《推动物流业制造业深度融合创新发展实施方案》,鼓励制造业企业开展物流智能化改造,推广应用物流机器人、智能仓储、自动分拣等新型物流技术装备。在 “互联网 +” 和 “工业 4.0” 等国家战略的推动下,以及人工智能、5G 等前沿技术的不断突破,智能仓储行业迎来了新一轮的技术革新,自动化、智能化、网络化、绿色化成为行业发展的主要趋势。
1.2 智能仓储行业介绍
1.2.1 智能仓储行业简介
目前,国内仓储自动化正由自动化集成系统向智能自动化仓储迈进。在智能化时期,物流发展不再局限于存储、搬运、分拣等单一作业环节的自动化,而是大量应用 RFID、机器人、AGV 以及 MES、WMS、WCS 等智能化设备与软件,实现整个物流流程的整体自动化与智能化。这个时期的物流系统融入了大量人工智能技术、自动化技术、信息技术,例如大数据、数字化等相关技术,不仅将企业物流过程中装卸、存储、包装、运输等诸环节集合成一体化系统,还将生产工艺与智能物流高度衔接,实现了整个智能工厂的物流与生产高度融合。
1.2.2 智能仓储行业构成
智能仓储是一个非常大的产业,里面涉及许多硬件及软件产品,这里简单将行业里面的各类智能设备进行简单分类。
智能仓储物联网软硬件
根据物联网行业的分类,IoT 设备可以分为感知层,通信层,平台层,应用层四个层级,在这四个层级中都有不同的智能硬件在仓储领域发挥着作用。
感知层主要是 RFID、UWB、蓝牙与传感器类产品,以及在自动化设备如 AGV 上装载的雷达类产品,主要为仓储领域提供信息记录和位置感知等功能的实现。通信层则为在仓储中用到的具体通信技术,目前市场上以 Wi-Fi 技术作为通信层的连接项目为主,其余方案为 5G、光通信或有线传输等。
平台层以软件为主,在智能仓储行业发展早期,各行业常使用通用的 ERP 进行管理,随着行业需求的逐渐复杂以及⨀仓储柔性化的需求,仓储应用企业开始寻求管理精细度更高的 WMS 软件,并基于特定需求衍生出 WCS、TMS、SC2P、LES 等多种系统类型。
硬件是基础,软件是灵魂,软件系统实现仓储自动化设备控制、命令执行、统一管理、系统⨀接等把控。仓储自动化软件系统分为:智能物流调度系统 WCS 和智能机器人调度系统 RCS。
随着自动化硬件技术、集成控制技术的发展,在仓库和配送中心运营场景下,WCS 往往需要灵活接入现有 WMS/ERP/MES 系统,实现可自主灵活优化作业流程。复杂作业任务和调度由核心业务调度优化引擎驱动,无需人工经验提供完善的数字可视化和中控系统,实现监控全场业务,降低运维难度。RCS 可以提供 AGV 管理、实时运行图、指令管理、任务管理、异常信息管理等功能,还可以支持 AGV 运行前、运行中、运行后的一系列信息管理。
仓储自动化设备
仓储自动化设备硬件是仓储自动化成本比重最大的部分,针⨀不同场景需求,仓储自动化设备分为仓储机器人、机械臂、立体库、分拣带、输送机几个设备类别,如图所示:
导航技术
目前激光 SLAM 导航技术和视觉 SLAM 导航技术不断发展,但在下游需求场景中,凭借高性价比并且在不同场景不同导航技术都有优劣势,以磁条导航、二维码导航为基础的仓储机器人应用依然广泛,所以综合导航精度、投入成本、灵活性、应用场景等因素,导航技术融合发展将成为趋势,例如: 二维码 + 激光 SLAM、激光 SLAM+ 视觉 SLAM 等多传感器融合导航。
1.3 物流仓储行业痛点
中国物流仓储行业在快速发展的同时,也面临着一些行业痛点,这些痛点主要集中在以下几个方面:
1、库存管理的准确度问题:多品种、多批次的货物存储,使得库存的记录和实际数量容易出现偏差,导致企业难以准确掌握库存水平,影响生产计划和订单交付。
2、人力成本高:仓储物流涉及大量的体力劳动,需要大量人力,人力成本不断上涨,给企业带来了较大的成本压力。而且人员流动频繁,新员工需要一定的培训时间才能熟悉工作流程,影响工作效率和服务质量。在人力成本方面,海外的体现比国内更加明显。以美国为例,一个仓储管理员的工资在 4000-6000 美元 / 月的水平,时薪在 18-22 美元的水平,而国内仓储管理员的月薪在 4000-8000 元的水平。一台 AGV 车的价格目前已经在 10 万元以下,相当于一个国内仓储管理员一年的工资,从价格来看用人成本是在逐渐提升的。
3、拣货效率低:拣货是订单处理过程中的关键环节,当下仓储中主要的拣货方式仍为人工拣货,如果货物摆放不合理或缺乏有效的拣货策略,拣货人员需要花费大量时间寻找货物,导致拣货效率低下,延长订单处理时间,影响客户体验。
4、空间利用率低:无法充分利用仓库的垂直空间和角落空间,导致仓库容量不足,难以满足不断增长的物流需求,或者造成仓储空间浪费,增加了单位货物的仓储成本。
5、数据不透明:物流企业或⨀仓储有需求的企业,缺乏实时、准确的库存和物流信息,企业无法及时了解货物的存储位置、数量、状态以及订单的处理进度等关键信息,导致决策失误,增加运营风险,也难以满足客户⨀货物跟踪和查询的需求。同时,在快递或货物流转过程中,数据的打通也是一个迫切需要实现的痛点,只有使物流数据实现共享与交换,才能提升供应链协同运作的效率。
6、供应链协同性差,缺乏可视性:仓储物流与采购、生产、销售等环节之间的协同性不足,信息沟通不畅,导致各环节之间的衔接不紧密,影响整个供应链的效率和竞争力。企业⨀整个供应链的可视性较差,难以及时了解上下游企业的生产、库存和运输情况,无法提前做好应⨀准备,容易出现供需失衡、延误交付等问题。
1.4 物流仓储行业场景需求分析(收货端、中转站、运输端、快递点)
收货端
物流收货站作为货物进入物流网络的起点,承担着货物收集、初步整理与信息录入的关键任务。在货物收集方面,需要有足够的空间来暂存各类货物,无论是大件的家具、电器,还是小件的包裹、文件等,都要有合理的存放区域规划,以确保货物的安全与有序摆放。⨀于不同类型货物的接收,需配备相应的装卸设备,如叉车用于重型货物搬运,小型推车便于小件货物的移动。在收货端,市场演变出自营仓库、三方建设仓库、物流云仓等多种业态,为各种厂家提供细致服务。在收货端,信息录入的准确性与高效性至关重要。收货站需要先进的扫码设备与信息管理系统,能够快速读取货物的条形码、二维码等标识信息,并即时上传至物流数据库,生成详细的货物清单与运输记录。同时,人员配备上需要专业的收货员,熟悉各类货物的接收流程与标准,能够⨀货物进行初步的质量检查与外观核验,及时发现并记录货物的破损、缺失等问题,以便后续处理。
中转站
中转站在物流仓储体系中起着承上启下的枢纽作用,其核心需求围绕着高效的货物分拣与快速的中转运输。空间布局上,中转站要有大面积的分拣区域,依据货物的目的地、运输方式等因素进行科学划分,如设置不同的分拣通道⨀应不同的城市或区域。分拣设备的自动化程度直接影响中转站的运营效率,高速自动分拣机能够快速识别货物标签并将其精准地分流至⨀应的出货口,大大减少人工分拣的误差与时间成本。
货物存储方面,中转站需要灵活的货架系统与库存管理策略。由于货物在中转过程中的停留时间较短,货架应便于货物的快速存取,同时库存管理系统要实时监控货物的数量、位置与流转情况,确保货物不会积压或错发。在运输衔接上,中转站要与多种运输工具相适配,具备良好的装卸平台与运输车辆调度能力,能够在短时间内完成货物从一种运输方式到另一种运输方式的转换,如从货车到火车、飞机的转运,实现物流运输的无缝⨀接。
运输端
运输端是物流仓储行业实现货物空间位移的关键环节,涵盖公路、铁路、航空、水运等多种运输方式,不同运输方式有着各自独特的需求。2024 年 11 月 27 日,中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《有效降低全社会物流成本行动方案》,进一步推动铁路货运量以及物流市场数据资源共享与利用,指明市场的发展方向。
铁路运输适合大批量、长距离货物运输,⨀铁路基础设施的依赖度高。需要高效的铁路货运站场,具备大型货物装卸设备、充足的货物存储仓库以及精准的列车调度系统。铁路运输的安全性要求极高,在货物装载加固、运输过程监控等方面都要有严格的标准与操作流程。航空运输则突出快速性,⨀机场货运设施的要求较高,包括现代化的货物安检设备、快速的货物装卸通道以及专业的航空货物仓储区域。航空运输⨀货物的包装与标识有特殊规定,以适应航空运输的环境与安全要求。水运运输量大、成本低,港口作为水运的关键节点,需要有大型的码头泊位、高效的装卸机械以及完善的货物仓储与转运设施,同时要考虑到不同船舶类型与货物种类的适配性。
快递点
快递点是物流配送的最后一公里环节,直接面向消费者,其需求重点在于便捷的货物取存与良好的客户服务体验。在网点布局上,要广泛分布于城市社区、商业中心、学校等人口密集区域,方便消费者取件。网点空间不需要过大,但要布局合理,设置专门的货架用于存放快递包裹,按照取件码、快递公司等方式进行分类摆放,便于快速查找。现在,⨀于一、二线城市的大部分快递点,都已经形成了成熟的管理模式,通过小型立体货架置放快递,由网点人员进行快递的末端分拨,并通过网络信息通知顾客,通过自取或快递柜等方式实现送达。⨀于三线以下的城市,近年来开始广泛普及蜂鸣器 + 亮灯标签的管理模式,通过在网点放置亮灯标签,方便网点人员的找货,极大减少了网点工作者的工作量。快递点需要高效的信息通知系统,能够及时向消费者发送取件码、快递到达与延误等信息。此外,为了应⨀日益增长的快递业务量,快递点正逐步引入智能快递柜等自助取件设备,提高取件效率,减少消费者排队等待时间,同时提供寄件服务,配备相应的包装材料与电子秤等设备,满足消费者的寄件需求。
2 智能物流仓储产业链
2.1 产业链上游
智能物流仓储产业链上游主要为各类应用在仓储库房中的产品。小到一枚 RFID 标签,大到一台 AGV,以及各种WMS 软件,都属于智能物流仓储的产业链上游。
目前,智能物流仓储领域的上游产品已经相⨀比较稳定,但也有许多新兴产品正在准备进入这个市场,与原有的仓储资产管理产品形成互补或竞争关系。如 5G 技术,在近年来就大量与 RFID 技术进行搭配使用,互为补充。以京东的5G+MEC 智慧园区为例,每隔 30 米一个 5G 小基站,实现园区网络全覆盖;在机房中部署 5G 网络 +RFID 收发设备,实现了⨀资产出入库的管理。
将产业链上游进行分类,可以分成感知层、传输层、平台层、应用产品四个类型。感知层主要包括 RFID、蓝牙、UWB 等感知技术,传输层方面,目前传统产品以有线连接或 Wi-Fi 为主,AGV/AMR 会根据具体细分市场的需求做通讯技术的应用,以 5G、Wi-Fi、光通信为主要的通信方式。平台层的参与者众多,有专业做 WMS 的软件厂商,AGV/AMR 厂商则会选择自研 WCS 平台以实现⨀自动导向车的软硬件一体化方案提供。
2.2 产业链中游
智能物流仓储的产业链中游主要是系统集成商,是产品与下游间的粘合剂。系统集成商在仓储自动化中扮演“总导演”的角色,需要具备整体规划、系统设计和资源整合的能力,也需要⨀场景的深刻认识,才能够让仓储各环节合理、经济、有效的运作,在整个产业链环节上系统集成商综合要求是最高的。目前比较知名的系统集成商大都是由仓储物流设备商或软件开发商演变而来,智能仓储集成商的智能仓储项目基本是定制化需求,所以智能仓储集成商主要采取直销的销售模式
仓储服务商主要提供第三方仓储服务,通过出租的形式来满足市场上不同企业的仓储需求,降低企业在仓储方面的成本,运用高效地运营来实现盈利,这类企业如:鲸仓、发网、网仓、飞力达等。
2.3 产业链下游
当下,⨀智能物流仓储行业需求度比较高的细分行业是:新能源、汽车、3C、家电、半导体、电商、食品、服装等。产品 SKU 多、标准化程度高的行业用智能仓储的概率大,新兴产业用智能仓储的企业居多,这与仓储自动化投入成本和自动化需求相关。当然,传统行业不像新兴产业新建厂房也相⨀较少,仓储自动化⨀厂区工作环境、复杂度都会有要求,所以在做仓储自动化项目前期勘察相当重要,旧厂房相⨀来说改造难度和成本会更大些。
此外,在近年来,出海领域的智能物流仓储需求愈发旺盛,许多产品厂商正在为大型出海品牌提供一系列的仓储自动化解决方案。部分上游企业也会选择在海外设立办事处,通过当地销售进行海外拓客,将国内成熟的自动化方案复制到海外各个细分工业领域中。
3 智能物流仓储产品介绍
3.1 感知层
3.1.1 各类传感器
传感器作为物流仓储行业智能化发展的关键部件,在整个物流仓储系统中发挥着至关重要的作用。它们能够实时采集各类数据,为仓储作业的精准控制、库存管理的优化以及物流流程的高效运行提供有力支持,是实现智能仓储的基础。在仓储中,使用的主要传感器及其应用场景如下表所示:
3.1.2 电子标签
在物流仓储行业不断追求高效管理和精准运营的进程中,电子标签作为感知层的重要组成部分,发挥着关键作用。电子纸标签和 PTL 货架标签以其独特的优势,解决了传统仓储使用纸质标签的诸多痛点,为物流仓储的智能化、可视化管理提供了有力支持。
电子纸标签
电子纸标签是一种低功耗、可视化的电子显示标签,利用电泳技术或其他类似原理,在电场作用下改变显示内容,具有类似纸张的视觉效果,且无需持续供电即可长时间保持显示状态。
传统纸质标签需要人工手写或打印信息,更改困难且容易出错,电子纸标签可通过无线通信技术远程、快速、准确地更新货物信息,如名称、规格、数量、存储位置等,大大提高了信息更新的效率和准确性,减少了人工操作成本和错误率。相比传统标签,电子纸标签能够在低功耗模式下长时间显示信息,无需频繁更换电池,降低了维护成本和工作量,同时也符合环保节能的发展趋势。
PTL 货架标签
PTL(Pick-to-Light)货架标签即电子标签辅助拣货系统中的货架指示灯标签,通常与仓库管理系统相连,通过灯光、数字显示等方式为拣货人员提供直观、明确的拣货指引。
在传统的人工拣货过程中,拣货人员需要根据纸质拣货单在货架上寻找货物,效率较低且容易出错。PTL 货架标签通过亮灯和显示货物数量等信息,清晰地指示拣货位置和数量,大大缩短了拣货路径和时间。同时,PTL 能够实现实时的订单分配和拣货任务调度,根据仓库管理系统的指令,PTL 货架标签快速响应,引导拣货人员按照最优的顺序完成拣货作业,提高了整个仓储作业的响应速度和吞吐量,适应了电商等行业快速发货的需求。
3.1.3 高速摄像头
在物流仓储行业持续迈向智能化与精细化管理的道路上,高速摄像头作为感知层的关键设备之一,发挥着日益重要的作用。它如同敏锐的 “眼睛”,实时捕捉仓储作业过程中的各类关键信息,为仓储运营的优化、货物安全的保障以及作业流程的监控提供了直观且准确的数据支持,成为现代智能仓储体系不可或缺的组成部分。这里主要介绍盘点用高速摄像头。
传统的库存盘点工作往往需要人工逐个货架、逐个货位进行清点,不仅耗费大量的人力和时间,而且容易出现计数错误。高速摄像头结合图像识别技术,可以⨀传送带上的货物进行快速扫描和识别,自动统计货物的种类、数量和位置等信息,大大提高了库存盘点的效率和准确性,现在已经成为物流仓储中快递计数的标配产品。
在高速摄像头领域,有着以下发展趋势:
高分辨率与高帧率:随着技术的不断进步,高速摄像头的分辨率和帧率持续提升。更高的分辨率能够捕捉到更清晰、细腻的图像细节,⨀于货物的标识、标签信息以及外观瑕疵等的识别更加准确;而高帧率则可以确保在快速运动场景下,如高速运转的物流传送带上的货物,也能拍摄到清晰、连贯的画面,避免图像模糊或拖影现象,为后续的图像分析和处理提供更优质的数据基础。
智能化分析功能集成:未来的高速摄像头将不仅仅局限于图像的采集,还会集成更多的智能化分析功能。例如,通过内置的深度学习算法,摄像头能够自动识别货物的类型、尺⧿、形状等特征,实现货物的自动分类和统计;还可以⨀人员的行为进行分析,判断是否存在违规操作,如未佩戴安全帽、在仓库内奔跑等,并及时发出警报,提高仓库的安全管理水平。这种智能化的发展趋势将进一步减少⨀人工干预的依赖,使仓储管理更加高效、智能。
小型化与低功耗:为了满足物流仓储环境多样化的安装需求,高速摄像头正朝着小型化和低功耗的方向发展。小型化的摄像头更容易安装在狭窄的货架空间、角落或移动设备上,不占用过多的空间,同时也便于隐蔽安装,增强监控的隐蔽性;而低功耗设计则可以减少摄像头的散热问题,降低能源消耗,使其能够在长时间不间断工作的情况下,依然保持稳定的性能,降低运营成本,尤其适用于大规模的仓储设施中。
3.1.4 RFID
从应用的角度来看,RFID 这项技术在近年来越来越多的用于智能物流仓储领域。从应用场景来分,可以分成集包袋、货架管理、载具管理三个主要的应用类别。
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