自动分拣机器人在义乌申通的应用实践

本刊记者 任 芳 王 玉/文

自动分拣机器人在义乌申通的应用实践

本刊记者 任 芳 王 玉/文

随着义乌申通业务量的快速增加，受制于人工成本的不断攀升以及对拣选作业重要性的认知逐渐提高，寻找可行的机器换人方案势在必行。2016年，一套颠覆原有作业模式的自动分拣机器人系统在义乌申通横空出世，其技术创新引发业内高度关注。

对快递业来说，由于其作业对象的多样性及不确定性、逐年飙升的作业量、作业量极度不均衡等因素，除了对物流系统的处理效率有了更高的要求，对系统的柔性化要求也越来越强烈。因此，快递企业开始在应用最为成熟但柔性化程度较低的交叉带分拣系统之外需找新的自动化物流系统解决方案。

几年前，当亚马逊的仓库被打开后，一台台灵活运行的机器人快速穿梭在货架之间，刷新了业界对于货到人拣选技术的认知。如今，自动分拣机器人系统在物流配送中心的应用价值逐渐得到证明和认可，并很快在电商、服装、快消品等行业推广。

2016年，一套颠覆原有作业模式的自动分拣机器人系统在义乌市申通快递有限公司（简称“义乌申通”）横空出世，犹如石入静湖，层浪迭起，其技术创新引发业内高度关注。这些自动分拣机器人因行动灵活、动作敏捷、外形乖巧等特点，被大家昵称为“小黄（橙）人”。2016年“双11”当天，该系统（约600台机器人，连续运作近18小时）帮助处理中心完成了55万个订单的拣选作业。这一惊人的效率让在快递行业独领风骚十多年的交叉带分拣机倍感威胁。

为了更好地呈现自动分拣机器人技术在快递企业物流系统升级过程中的应用情况，本刊记者来到了“小黄人”系统的诞生地——义乌申通。义乌申通总经办主任陈振龙作为整个项目的基建负责人，全程参与了该系统的研发过程，他就机器人的实际表现和升级方向进行了详细介绍，为快递企业在相关技术的探索与应用方面提供一定的借鉴。

项目背景及概况

据介绍，义乌申通研发自动分拣货机器人系统的考虑因素主要有以下几个方面：

义乌申通园区

包裹到达处理中心后通过皮带机供件到自动分拣机器人系统拣选工作站

义乌申通自动分拣机器人系统

自动分拣机器人系统拣选工作站

拣选工作站顶部安装扫描设备

（1）业务规模不断增长

在申通快递的1770余个独立网点中，义乌申通可以说是最为特殊的一个。义乌作为全球最大的小商品集散中心，以电商和快递为经济发展支柱，快件量规模巨大。2016年，义乌申通包裹量约65万件/天，因此尽管不是转运中心，却具备转运中心的规模和功能，全国除西藏、甘肃、青海以外，其他各省市中转部门均能实现自有车辆直线送达。在这种特殊背景及电商的快速发展下，义乌申通的业务规模不断扩大，2016年完成订单约1亿件，销售额超过3亿元，在申通所有加盟公司中排在第三位。

（2）人力成本不断上涨

一方面，人力成本普遍上涨是整个物流行业面临的现状；另一方面，快递行业拣选作业往往需要熬夜甚至通宵达旦，同时对工人的记忆力和动作敏捷性都有更高的要求，因此相对于其他岗位员工，拣选作业人员招聘难度更大。除此之外，年轻员工离职率高，管理难度也相应加大。

（3）拣选作业重要性更高

拣选作业既是快递企业的作业核心，也是难点所在。即便再小的快递公司也至少有一两百个配送目的地，如果全部依靠人工来拣选，在极短的时间内要保证不错分错发，其难度可想而知。而且人有情绪，一个拣选工人的心情变化会直接影响到工作效率与工作质量甚至整个系统的运行效率。

因此，随着义乌申通业务量的快速增加，受制于人工成本的不断攀升以及对拣选作业重要性的认知逐渐提高，寻找可行的机器换人方案势在必行。2014年，义乌申通开始与杭州立镖公司共同研发适用于快递业分拣作业环节的机器人。

经过两年时间的研发及试运行，2016年3月，首个小黄人自动分拣机器人系统在义乌申通仓库内正式运行，2016年“双11”前夕，第二批自动分拣机器人系统也上线运行。两期项目共占地2600多平方米，机器人数量超过600个，最快运行速度为4米/秒，平均日处理能力约80万件（24小时作业）。考虑到公司的发展态势，目前整个项目还留有两套自动分拣机器人系统的运行空间，预计今年“双11”之前上线。

系统主要作业流程

自动分拣机器人系统针对重量为5kg以下，规格不超过600×600×600（mm）的小件包裹分拣作业，其主要功能模块包括自动充电及电量平衡系统、路径规划与控制系统、自动扫描拍摄系统、自动称重系统、自动等待与拦截系统等。该机器人系统位于分拣中心的二楼，一楼为集包作业区及装卸货平台，与该系统前端相连的自动化设备为爬坡皮带机，整个拣选作业的主要流程如下：

（1）供件

拣货人员直接将包裹订单面朝上放置在拣货工作站待命的机器人上，机器人自动称重包裹，上方的扫描设备对包裹面单进行扫描并上传系统，机器人接收指令后出发

包裹到达分拣中心后，直接卸货至爬坡皮带机，由拣选工作站工作人员根据包裹分拣情况来控制供件节奏，包裹经皮带机输送至二楼的拣货区工位（拣选工作站）。

（2）放件

拣货员直接将包裹订单面向上放到在拣货区排队待命的自动分拣机器人顶部托盘上，机器人上方的摄像头读取订单信息，同时机器人自动完成包裹称重，相关信息直接显示在拣货区的显示屏上并上传上位控制系统。

（3）拣货

上位控制系统根据包裹信息为自动分拣机器人分配拣货路线。机器人在运行过程中自动扫描前方障碍（如其他运行的机器人）并自动避障。机器人运行至目的地格口时，停止运行并侧翻顶部托盘，包裹顺着滑道落入一楼集包区域。目的地格口按城市设置，共计300个左右（目前为每个城市一个格口，随着业务量的增加，未来系统也可以灵活调节格口数量，如一个城市多个格口）。

（4）集包装车

集包工人打包完毕后，将包裹放上传送带，传送带与自动装车皮带机配合，实现包裹的自动装车。

系统亮点及应用效果

与快递行业普遍应用的交叉带分拣机相比，分拣机器人系统作为新型的自动分拣技术，实现了高达18000件/小时（单套系统）的拣选效率，并且在系统灵活性、易扩展性等方面更具优势，具体来说有以下优点：

一是系统拓展性强。交叉带分拣机系统格口是固定的，而自动分拣机器人系统可以根据业务增长的需要进行拓展。

二是零错分率。据介绍，该系统自上线运行以来，一年多时间内没有发生错分错发包裹，极大地提高了分拣正确率。

三是解决了快递行业暴力分拣问题，很好地保证了货物的安全。

四是节省人力。如处理每天60万件的包裹量，在没有机器人系统的助力下，分拣中心需要增加至少300个拣货工人。

五是系统升级优化空间巨大。交叉带分拣机技术已经非常成熟了，其升级优化的空间较小，而自动分拣机器人系统仅运行了一年多时间，其效率得到大幅提高。因此，该系统未来有可能成为快递业乃至整个物流行业的主流分拣设备。

六是应用场景更多。陈振龙表示，除了分拣环节，该机器人系统将来还可以广泛应用到快递企业转运中心的派件环节。这对于提升整个流程的物流效率和自动化技术的投资回报都有很大的帮助。

系统局限性及升级方向

（1）优化无线网络

陈振龙坦言，自动分拣机器人系统作为基于互联网技术的新型分拣解决方案，除了机器人本体开发、系统算法这些核心技术外，也受制于互联网相关技术的局限。自动分拣机器人系统通过无线网络与上位系统连接，其运行过程需要实时保持网络通畅。如果机器人不能有效接收到信号便会出现宕机现象，不能正常工作，因此系统对网络的稳定性依赖非常大。随着后期项目机器人数量的进一步增加，通信密度加大，对无线网络的要求更高。因此，进一步提高无线网络的能力将是系统扩容将要解决优化的首要问题。

机器人载着包裹奔赴目的地格口

到达目的地格口时侧翻托盘，将包裹卸下

包裹沿滑道落入集货区

集货区工人将包裹封包放置到输送线上，再通过自动伸缩装车皮带机装车发运

（2）提升效率

其次便是效率的进一步提升。目前正式运行的两套机器人系统中，2016年3月上线的首套系统机器人数量占据大部分，而拣选效率更高的第二套系统机器人的数量更少且作业时间更短。据陈振龙介绍，这样做的目的是为了充分容错，搜集数据并实时上传，为该系统性能的进一步升级做准备。在设备自身技术升级的同时，机器人生产材料也会进一步升级，如将现有的铝板托盘升级为更加光滑的玻璃材质等，预计明年该系统分拣效率将有大幅度提高。

（3）全流程自动化

此外，则是整个拣选流程各环节的自动化匹配。例如在拣选区可以利用可360度旋转的机械手来替代人工将包裹放置在机器人托盘上。同时，未来一楼的集货区也可以采用中转箱+输送线的方式自动集货并装车。陈振龙表示，未来5~10年快递行业分拣作业将发生翻天覆地的变化，很可能转运中心只需要三个人：一人管理系统，一人现场巡查，一人检修设备。也就是说，转运中心可以实现无人化，甚至关灯操作。实际上，就技术本身而言目前就可以实现以上构想，但考虑到快递行业微薄的利润和综合成本，高度自动化技术在快递业应用还不太现实，但是这将是整个行业物流系统升级的发展方向。

（4）大重件包裹分拣自动化

义乌申通还在积极研发针对大件重件货物的机器人系统，预计样机有望于今年年底面世。

（5）升级信息系统

此外，信息系统也是义乌申通正在努力提升的重点。陈振龙强调：未来快递公司或者物流公司发展的核心将是软件、是数据、是信息系统能力。对此，义乌申通已经建立了100多人的IT团队，并着手开发物流管理软件以及能与总公司和客户高效对接的信息系统等。值得一提的是，这些软件开发人员都必须深入到一线体验各环节的物流操作，“因为闭门造车是行不通的，只有深刻了解各环节的真实状况后才能把系统做好。”