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多AGV物流分拣原理与案例分析

2019-08-06 20:26 性质:转载 作者:丰链云 来源:丰链云官微
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我国物流分拣环节基本还处于人工分拣阶段,这导致了物流分拣环节需要消耗大量的人力物力。电商和快递业的快速发展,物流分拣的效率很大程度上影响着这些行业的发展速度。一般而言,...

  我国物流分拣环节基本还处于人工分拣阶段,这导致了物流分拣环节需要消耗大量的人力物力。电商和快递业的快速发展,物流分拣的效率很大程度上影响着这些行业的发展速度。一般而言,物流分拣环节所需人力占物流中心人力50%以上,所需时间占物流中心作业时间40%以上,所需综合成本占物流中心成本的15~20%。

  人工分拣存在差错率高、人工成本高、分拣效率低等的缺点。由于分拣作业劳动强度大、动作单一、工作压力大,人工分拣的效率受到分拣人员熟练度和心情的影响。而导致物流效率低下的一个重要原因就是物流在发出之前在仓库的分拣就耽误了大量的时间。物流发出之前的物流分拣不仅耗费了大量的时间,而且还投入的大量的人力物力和财力,仓库中物流分拣的工人劳动强度大、动作单一重复、工作环境恶劣,而且工人在单调重复的高强度工作之下也会导致分拣工作的出错率大大增加。

  所以,以自动化设备代替人工分拣是行业发展的必然。

一、传统分拣方法与问题

  目前,大量的分拣完全由人工来完成。待分拣的货物到达仓库后,由物流工作人员扫描快递包裹上的条形码将物流信息录入系统,然后在根据物流信息将一个个物流包裹按堆进行分类,待一堆货物数量较多时,再一次性的将这一堆货物运送至相对应的仓库区域。往往会由于工作人员的操作失误或者是注意力不集中导致货物堆放混乱或者是货物损坏,物流分拣的货物损坏率和错误率大大增加。

  完全人工的分拣方式之外,比较主流自动化分拣方式为交叉带分拣,采用直线动力驱动的小车队沿着环形轨道高速运动,将贴有标签的货物经过扫描器读码进行分拣,适用于电商、服装、快递行业等大中型场地。结构上,交叉分拣带由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口四大部分组成。

  交叉分拣机采用传统机械式设计,原理简单,结构比较坚固,分拣动作轻柔、准确。优点是在订单量足够大的时候,分拣效率最高,并且适用于各类大中型货物,所以受到客户青睐,成为分拣设备中的主流。但缺点也是明显的:占地面积大,且对场地的平整度要求较高;造价成本高昂,输送模块易损坏,维修成本也较高,开机运行成本较高,缺少灵活性。传统自动化分拣机和立体仓库具有较高的自动化程度,自动化分拣系统占地面积大,一旦建成不能改变,灵活性和鲁棒性差。

  目前,快递公司的主流分拣设备主要还是依靠着大型的物流分拣设备,虽然具有较高的物流分拣效率,但是物流分拣设备的大型化就决定了工作场地的大型化,这样就大大的限制了物流分拣的适用范围。我国的自动化物流分拣的发展还处于大型化的阶段,主要适用于大型仓库,进行大批量大包裹的自动化物流分拣。

  随着分拣需求的扩大,小包裹、小型化的物流分拣应用越来越广。分拣机由于占地面积一般都在20000m2 以上,传输长度都在 50m 以上,再配备相应的机电一体化设备和控制硬件,建立 10-15m 高的立体仓库,自动分拣机显得更加庞大,难以适应当前电商、快递小型化分拣的要求。

  可见,对于大多数中小型企业来说,建立一个属于自己自动化物流分拣系统的前期投入成本太高,高成本极大的制约了物流分拣自动化发展进程。

二、AGV分拣方法

  AGV通常也称为AGV小车,是装有电磁或光学等牵引装置,沿指定路线自动前行的运输车,一般通过电脑控制其行进路线。按导引方式,AGV可分为电磁、磁带、惯性、激光及视觉导引;按驱动方式,AGV可分为单轮驱动、差速驱动及全方位驱动;按移载方式,AGV可分为叉车式、轨道式、牵引式、驮举式、拣选式以及机器人式。

  AGV 是一种具有安全可靠、自动化程度高、灵活调度等优点的自动化物流设备,满足物流分拣作业的要求。AGV分拣机器人能连续大批量地分拣货物,相对于交叉分拣机拥有更低的分拣误差率。在整个分拣过程中,AGV分拣作业可基本实现无人化。当中间某一环节出现故障时,只需要卸下修理,其他部分可继续实现作业。

  2018年以来,京东、亚马逊、阿里巴巴、申通、顺丰等电商巨头和快递业龙头对分拣机器人、AGV、无人仓等大幅投入,高度柔性化的AGV系统越来越受到企业的青睐。

  使用AGV机器人可以节省三分之二的人力,每台AGV平均速度为3.5米/秒,充满电以后可以运行4个小时,充电时间为20分钟。2018年9月,菜鸟与圆通速递的超级机器人分拨中心在圆通杭州转运中心正式启用,2000平方米的场地内,350台机器人昼夜作业,每天可分拣超50万包裹。AGV物流分拣系统将物流工人从单调重复的高强度工作之中解放出来,大大的提高了物流分拣的效率和准确性。

  AGV分拣大幅降低物流分拣成本,是物流行业和电商行业降本增效的利器。

  自动化分拣系统相对于传统的物流分拣主要有以下几个优点:

  1、工作时间不受限制,可连续不断工作,大批量分拣货物。

  2、分拣误差率极低。传统分拣信息辨识依靠人工用肉眼进行,而重复和高强度以及连续不断的工作经常会让人产生疲劳,错误率较高。自动分拣过程中信息的识别是扫描仪扫描快递包裹上面的条码,极低的分拣误差率。

  3、分拣工作可以释放大部分人力劳动或者只需要少量的工作人员,最大限度的减少工作人员的数量。

  4、极大的降低了物流分拣的成本。

三、多 AGV 物流分拣系统实例

  多AGV物流分拣系统是最近几年出现的一种自动化物流分拣模式,适用于分拣小型快递包裹。多 AGV 物流分拣系统自动化程度高,极大的降低了人工成本,将人从繁重、重复的劳动中解放出来,而且弥补了传统自动化分拣设备灵活性和鲁棒性太差的缺点。

  Kiva机器人是 Kiva systems公司的机器人项目,2012 年亚马逊公司斥资 7.75 亿美元收购 Kiva systems 公司,Kiva 机器人专注于网上大量订单的仓储分拣工作,将“人找货”作业模式改变成“货找人”作业模式,效率是之前的 3 倍。

  Kiva 机器人是一种AGV,其自身重约 145 公斤,其顶部升降圆盘能够搬起重达 340 公斤的货架,在它的顶部和底部安装有两个摄像头,顶部摄像头用于识别货架底部的二维码并确定货架编码正确,底部摄像头识别地面上的二维码并计算出导航角和编码值。Kiva 机器人根据导航角控制自己沿固定路线行驶,根据二维码编码值的唯一性可以确定位置坐标。Kiva 机器人采用了基于 ADI 公司的 Blackfin BF548 处理器的视觉系统,实现了对仓库地面的智能导航。Blackfin BF548 处理器具有高性能、低成本和广泛的外设连接能力的特点,正是这些特性确保了 Kiva 机器人能够动态、快速和高效的导航。

  在大型的配货仓库中,“人找货”的配货模式存在效率低下、员工劳动量大和人力成本高的缺点,基于 Kiva 机器人的“货找人”配货模式不仅提高了配货效率、减少了人力成本,而且提高了仓库的利用率。

  Kiva 机器人的出现给自动化物流分拣带来了新的思路和方法。2016 年,国内初创团队立镖机器人公司提出了一种新的自动化分拣模式——多 AGV 物流分拣系统,多AGV 物流分拣系统采用 300 台快递分拣机器人协同将包裹从分拣入口搬运至对应的分拣出口,这种自动化分拣系统用于分拣 5KG 以下的小件包裹。

四、发展对策

  在制造行业的仓储物流过程中,装载、运输、卸载环节消耗掉了大量的人力、物力,AGV 作为自动化搬运设备对优化运输系统结构、提高运输效率、降低成本起着关键的作用。随着工业 4.0 时代的到来,制造系统的柔性和鲁棒性显得愈发重要,多 AGV 系统作为现代制造系统的一个关键子系统,承担了物料的运输和供给工作,有效提高了整个系统的柔性和生产效率。

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