国控广州物流中心的智能化升级改造

2021-12-27

物流技术与应用 2021年11期

文/本刊记者江宏

国药控股广州有限公司（简称“国控广州”）在原有自动化医药物流中心的基础上进行智能化升级改造，通过规划调整物流动线，引入AI技术和柔性智能物流系统，包括基于AI视觉识别+智能控制技术的机械臂拣选、自主移动机器人AMR“货到人”拣选系统、AI五面视觉扫描等，减轻了人工作业强度，节省了人力投入，提高了出库能力和作业效率，满足了客户对订单时效的要求，同时降低了总体运营成本。不用推倒重建、无需停工停产，国控广州物流中心的智能化升级改造思路，对于整个医药分销体系在商业模式变革下应用新技术提高生产力、降低成本，具有很强的行业示范意义。

医药物流的发展变化与国家政策紧密相关。进入21世纪后，随着GMP与GSP认证的全面推进，在政策支持下，医药行业掀起了以自动化和信息化为特征的现代医药物流中心建设大潮。近几年来，药品第三方物流审批制度取消、新版GSP发布、“两票制”全面推广、集中带量采购不断升级、新修订的《药品管理法》等一系列政策相继出台，以及数字化转型带来医药电商快速崛起，从不同方面重塑着医药流通行业格局，同时促进了医药供应链变革；而以自主移动机器人（AMR）和人工智能（AI）为代表的新一代智慧物流技术的落地应用，使医药物流中心进入智能化升级的新发展阶段。

国药集团始终走在医药物流行业前沿，对新技术赋能医药物流创新发展格外重视。国药控股广州有限公司作为国药集团一致药业股份有限公司（简称“国药一致”）的全资子公司，承担分销运营总部管控职能，并管理物流整体工作，具体物流运营由国药控股广东物流有限公司（即“国控广州物流中心”）负责。为了应对业务量持续增加及业态变化对出货要求不断提高的挑战，2021年3月，国控广州携手旷视科技对其广州物流中心进行升级改造。经过双方的周密规划和联合创新，该项目在原有库房AS/RS基础上，引入自主移动机器人AMR“货到人”拣选系统、AI视觉识别+智能控制技术的机械臂拣选、AI五面视觉扫描等技术，共同打造了医药流通行业首个融合3A（AS/RS+AMR+AI）技术的医药物流中心，极大地提高了运营效率、减少了作业人员、从而显著降低物流成本。不仅如此，该项目实现了现有库房的边运营边改造，为技术赋能传统医药物流中心升级探索了新路，积累了经验，起到良好的示范作用，将带动医药物流行业加快转型升级。

高效运作的国控广州物流中心

项目背景与需求

作为中国南区领先的药品分销及供应链服务提供商，国控广州致力于商业分销、医院纯销、终端直销、零售诊疗和物流配送等相关业态的协同发展。目前，国控广州在广东省内各城市设有10多个不同规模的自有仓库承担物流业务服务，其中规模最大的广州物流中心配送能力覆盖广东省并辐射全国，年处理订单业务额高达300亿元。

表1 国控广州物流中心概况

国控广州物流中心于2008年投入使用，属于较大体量、较为先进的自动化医药物流中心。经过12年的时间，到2019年底，其业务量比该项目规划时翻了一番，依靠加人加班已经触及运作能力提高的天花板。

“医药物流的发展变革与国家相关政策和物流技术发展息息相关，发展医药智慧物流势在必行。”国药控股广州有限公司副总经理马建聪作为广州物流中心改造项目的总负责人，对项目实施背景进行了具体分析。

一方面，两票制和带量采购政策实行后，对于药品流通企业来说，渠道商的优势将不复存在，商业功能弱化，而物流和金融的重要性进一步凸显。随着渠道扁平化，大批量、整托盘的出库模式转变成零散的、碎片化的出库操作方式，原有AS/RS物流系统设备和作业流程需要进行相应调整。同时由于药品降价，医药流通企业要完成同样的营收必须增加物流量，成本压力增大。能否控制好运输、配送以及库存等物流成本，将决定未来医药流通企业的价值空间。“与普通商品相比，医药物流具有作业精准、服务质量要求高、物流全程可追溯等特点，这使医药物流管理更加复杂化与精细化。医药流通企业既要遵守更高的服务标准，保障服务质量，还要关注运营成本。只有借助自动化、数字化、智能化技术，才能进一步实现供应链优化与物流降本增效。”马建聪总结说。

另一方面，随着物流技术智能化升级提速，技术赋能物流受到各方面的高度重视。由于人力成本持续上涨，国控广州物流中心面临运营成本不断上升的压力，而且越来越高的劳动强度也影响了员工满意度。2020年9月，国家发改委会同相关部门印发《推动物流业制造业深度融合创新发展实施方案》，提出“鼓励企业开展物流智能化改造，推广应用物流机器人、智能仓储、自动分拣等新型技术装备；统筹推进现代流通体系硬件和软件建设”的号召。国控广州物流中心积极响应，决定加快智能技术与物流的进一步融合，在行业中率先打造智能物流系统。

按照规划，国控广州物流中心智能化升级项目将努力实现以下目标：

一是提高产能。2019年，在物流作业高峰时期，广州高唐仓极限出库件数已达到3万件/天。根据集团规划，预计未来4年，广州区域业务量会增加到500亿元，存储量45万箱，日均出库箱4万箱。国控广州物流中心亟待补上1万箱的产能缺口，为集团业务发展提供有力支撑。

二是提高订单满足率。每年1月份订单高峰时间段，国控广州物流中心的出库效率都受到影响，主要表现为超出作业限值的拣货任务无法按时完成，导致该部分订单无法按时配送，或出现单货不同步的现象，物流订单满足率在90%左右。通过引进与实际场景相适应的智能技术，广州物流中心希望提高出库及时率，实现100%的物流订单满足率。

三是提升员工满意度。引入自动化与智能化技术，不仅可以节省人力，而且可以降低人工作业强度，提高员工满意度而避免人员流失。

此外最为关键的是，国控广州物流中心升级改造必须在不影响业务正常运营的情况下进行。因为一旦物流中心停产，不仅会给企业造成经济损失，更会带来影响广东区域药品供应的重大问题。

改造方案与主要作业流程

为了确保项目的顺利与成功，国控广州物流中心采取审慎的态度，广泛征集改造方案，并经过长达半年时间的可行性评估论证，最后选择了旷视科技的Meg 3A智慧物流解决方案（AS/RS+AMR+AI）。双方通力合作，针对技术难点共同攻关创新，于2021年6月完成了项目实施。

国药控股广州有限公司物流中心总经理梁颖康经历了项目全过程，对改造内容了如指掌，主要包括5个方面：

1.高唐-柯木塱两仓双向联通运作

高唐仓与柯木塱仓在物理上为独立的两栋仓库,相距近200米。由于业务需要，原来两仓出入库作业层面存在交叉。为促进两仓的库区联通与作业融合，使不增加库区面积就可以提高产能，通过改造高唐仓收货输送线、建设架空连廊、搭建双层输送线、采用箱式提升机等方式，高唐仓与柯木塱仓实现了协同运作。

改造后，高唐仓收货至柯木塱仓——货车在高唐仓收货延长线处投货，根据上架任务，投货口处的自动贴标机在货物上贴入库标签，连廊输送线将带有楼层信息入库标签的货物分别运至柯木塱仓的2、3、4楼。从柯木塱仓2楼转至3、4楼的货物通过箱式提升机实现。

柯木塱仓发货——通过箱式提升机和输送线，运送到高唐仓集货区进行发货。后期可以通过波次管理，来增加高唐仓集货区的利用效率。

2.基于AI视觉识别+智能控制技术的立体仓库机械臂整箱拣选

改造前，自动化立体仓库一层北侧配有1台RGV和输送线系统，用于立体仓库空托盘回收。考虑到当前立体仓库存在2楼箱拣任务量大且人工搬箱作业繁重等问题，在立体仓库一层北侧安装了带AI视觉识别技术的3台机械臂以及3套自动贴标系统，代替原来的整箱拣选人工作业，实现了立体仓库2000+个SKU的箱拣自动化；同时,拆除了原有的RGV和输送线系统，新增1套U型在线拣选托盘输送机系统，新增与机械臂配套的箱式输送线及螺旋输送机。

改造后，立体仓库整箱拣选流程为：仓储控制系统（WCS)下发在线拣选出库任务至设备层，设备层接收任务并生成设备的本地拣选出库任务，调度堆垛机、输送机输送托盘至机械臂拣选位。机械臂接收任务后，通过视觉相机对当前待拣货物进行识别抓取，放至自动贴标机的等待位。货物触发输送线上感应光电，被运输至自动标签机贴标位置张贴出库标签。完成出库标签张贴的货物，通过输送线、螺旋输送机运送至分拣口，等待分拣、集货。

据了解，立体仓库自动拣选的关键技术在于具有AI视觉识别+智能控制的AI机械臂。立体仓库存储的2000多个SKU的货物尺寸、垛型不同，且货物包装箱颜色、顶部封箱胶条式样、包装扎带式样种类繁多，针对如此复杂的作业场景，机械臂通过AI视觉判定货物边界，实现精准抓取，并可实现毫秒级的识别速度，单台拣选速度高达600箱/小时。AI视觉机械臂具备学习功能，相机识别过一次的箱型，无需二次识别，下次机械臂可实现自动抓取。此外，针对立体仓库存储货物重量在10～30kg，机械臂通过设置阶梯式运行速度模式，针对不同重量的货物可自动选择安全的运行速度。

自动化立体仓库AS/RS

基于AI视觉识别+智能控制技术的机械臂进行整箱拣选

柯木塱仓的货物通过箱式提升机和输送线，运送到高唐仓集货区进行发货

3.柯木塱仓 AMR 自主搬运的智能化作业

引入“货到人”系统，包括AMR机器人、拣货工作站（含操作台、播种墙、指环扫描枪等）、充电桩、单层托盘支架及多层货架以及仓储控制系统（WCS）等，帮助提升补货入库、拣选入库和盘点理货环节的效率。通过AMR机器人背着货架排队上架和出库等操作，实现了搬运过程的自动化和智能化作业。

数十台旷视科技智能搬运机器人MegBot-T800，采用全新一代柔性底盘，在保证运行效率和稳定作业的前提下，地面适应性强；采用二维码和高精度惯性单元复合导航的方式，可达到亚厘米级定位控制，深度学习检测算法可对地面二维码的损坏、遮挡、污浊、反光等情况作出更好的适应，易于系统维护。作业流程如下：

● 上架入库环节，由人工先将需补货的商品进行配盘，AMR搬运托盘支架抵达补货缓存位，再由作业人员对商品扫码商品码和货位码进行绑定。

● 拣选出库环节，系统调度AMR搬运目标货架抵达工作站，作业人员根据显示屏和电子标签的提示完成拣选与分拨，系统扣减库存，自动打印相应标签并直接复核，再调度AMR搬运货架回货架存储区。

●盘点环节，系统调度AMR将货架运送至工作站，工作人员扫描商品条码进行盘点，若系统显示盘点结果与库存信息一致，则结束盘点任务；若结果与库存信息不一致，由工作人员进一步处理。盘点完成后，AMR将货架运送至货架区缓存。

●在理货环节，系统调度AMR将货架运送至工作站，由工作人员进行理货，释放库存资源。工作人员处理完成确认后，AMR将货架运送至货架区缓存。

收货验收

AI五面视觉扫描

4.AI五面视觉扫描系统

药品电子监管码（简称“药监码”）信息采集，是实现药品追溯和流通管理的有效途径，是国家药品监督管理的难点。

国控广州物流中心原来整箱拣选出库时，需要人工逐箱扫描药监码，耗费较多作业时间。针对这个行业普遍存在的操作难题，本次改造在高速分拣机前端，部署了AI五面视觉扫描系统，可对高速运行中的药品原箱进行自动扫描识别，读取前、后、左、右、顶5个面的所有条码，并经过有效的信息过滤，将药监码和物流码进行绑定，回传给WMS系统，同时将纸箱进行快速分拣。

5.软件系统升级

一是对WMS系统进行升级，实现WMS系统对机械臂、AMR、自动扫码设备等智能设备的管理，首次实现了同一物流中心根据不同智能设备特性，同时存黑盒和白盒（所谓白盒，是指库存数据对物流设备来说都是看得到的；所谓黑盒，是指系统只给设备作业指令）等多种设备管理模式。完成新版 WMS的辅助平台的开发，在保证系统满足GSP 质量管理要求的基础上，优化现场操作流程，提高作业效率。

二是新增WCS系统。国控广州物流中心采用了基于AI的智慧物流操作系统，对AMR机器人、AI机械臂、自动扫码装置、堆垛机、输送线等物流设备进行统一管理，并打通WCS、WMS、RCS等多层设备控制系统。

项目难点

据梁颖康介绍，国控广州物流中心改造项目主要面临三大挑战：

1.改造难度高

新增AMR、带AI视觉识别技术的机械臂、托盘输送线、箱式输送线和AI五面视觉扫描装置等众多设备。且AI视觉识别拆码垛机械臂在医药领域应用较少，基本没有可参考的先例，需要双方协作创新。

2.改造不能影响业务正常运行

项目需要在不影响业务正常运行的情况下，对原有物流设备及系统进行改造：新增设备及系统须与原有设备及系统进行对接，改造时间和空间非常有限。在时间上，改造都是利用业务作业完成后、周末及节假日的时间，真正部署的时间很短。在空间上，新建项目有一些解决不了的问题可以通过增加库区或空间等加资源的方式解决，而老仓库改造项目可以腾挪的空间主要是通过设计来实现的。如，机械臂一般是跟立体仓库绑定的，像这个项目中将机械臂和AMR进行协同是一种新的尝试，需要实现两套系统的对接。

AMR机器人仓

作业人员在 AMR机器人仓进行整箱拣选

AMR机器人仓的机械臂进行整箱拣选

旷视科技AMR

3.调试时间短,设备和系统需要无缝切换

设备及系统改造须根据基建配套改造的进展情况进行，整个项目的新旧系统切换只用了2天时间。而且设备一上线就要满负荷运行，没有爬坡时间。但从效果来看，项目整体做到了快速部署、无缝切换、系统可控。

梁颖康认为该项目的顺利实施颇为不易，既需要丰富的经验与专业技术能力，更需要业主方和实施方的全力配合，包括人员作业安排，必须在什么时候结束部署，什么时候要配合测试时间和班次的调整等等，时间要求是非常紧凑的。以实施方面为例，业主方和实施方要共同进行仔细测算后进行分段、分模块切割，并为每个模块都设计一个作业时限，比如一天半的时间必须要安装完成，同时还要预留一些时间。他说：“我们通常在星期五晚上结束运作之后，给他们24小时去安装新设备，星期天做并线后的运行验证，如果发现有问题立即做一些原来的复原，所有方面都要考虑完善并制定好方案。”

实施效果

经过严密论证、精细管理，国控广州物流中心改造项目顺利实施，并取得了显著成效：

1.物流效率提升,仓库产能扩大

从单个仓库、传统AS/RS+人工拣选，到双仓联通、AS/RS+AMR+AI共同作业，仓库整体效率提升25%，储存密度提升15%，作业提前2小时即可完成，无需新增仓库作业面积即可满足当前业务需要，节约了仓库租赁成本，预计未来五年节约成本总计2000 万元。

2.操作人员作业效率和整仓人均效能双双提升,降低人工作业强度

从员工日均负重30000斤，到机械臂自动拆码垛实现无人化作业，效率提升106%；立体仓库每天箱拣量约6000箱，原来作业速度约300箱/小时，而AI视觉识别拆垛机械臂每小时作业约600箱，大幅提高了操作效率。拣选员从日均行走3万步，到机器人搬运货箱自动到人，大大降低了劳动强度。对比人工每小时拣选最高约120次（或箱），AMR提升到200次（或箱，与AMR数量及订单结构有较大关系），效率得到较大提高。

3.提升员工体验

以前，物流行业因为劳动强度很高，主要雇佣身强力壮的年轻人。现在，采用自动化、智能化设备，在操作层面不需要依赖技术熟练、体力强壮的劳动者，作业人员的年龄范围可以更宽，有助于改善企业的劳动力结构，促进社会就业。

原来，员工只能做一些简单重复的搬运工作，现在要去接触和管理自动化设备，处理异常情况，并根据信息来考虑如何对工作进行调整和优化，员工的工作价值感更强。

复核包装作业区

旷视科技人员在进行设备调试

4.物流中心管理规范性更强

从管人到管技术，物流中心管理的梯度和规范性更强，同时兼顾技术、运营、绩效，企业组织管理更加透明、科学。

5.降低人力成本,优化成本结构

智能设备替代人工操作，不仅节省了12名作业人员，减少了人力成本，也降低了人员流失带来的运营风险。此外，项目在原有设备的基础上部署新技术，而不是全部推倒重来，对于供应链成本可控具有重要意义。

特别值得一提的是，别的改造方案都需要停工半年，这个项目不停工，没耽误一天业务运营时间，在不影响业务正常运营的情况下完成了物流系统智能化升级。

行业示范效应

国控广州物流中心改造项目的成功，为整个医药流通行业起到了示范效应，具体表现在以下方面：

一是从自动化到智能化，延续国药在国内医药体系中的标杆角色。

过去十几年来，国内医药体系以国药为标杆，兴建了大量AS/RS自动化物流中心。随着商业模式变化，与国药一样，这些项目都面临着引入新技术实现升级改造的问题。国控广州物流中心作为国药控股的第一个智能化改造升级项目，创造性使用AS/RS+AMR+AI技术的智慧物流解决方案，让行业看到了不一定要建设新的物流中心，就可以实现物流智能化升级的可能性，为行业开辟了新思路，并且是经过落地验证可行的思路。

二是不用推倒重建、无需停工，实现医药物流中心智能化升级。

医药新零售趋势下，医药流通行业需要更短、更柔性、更敏捷的供应链，满足碎片化、即时性的用药需求增加，整个医药分销体系的企业都迫切需要进行物流中心智能化升级。然而，医药分销体系毕竟上规模全新项目不可能有太多，将仓库推倒重建的可能性很小。同时，随着医药电商快速发展，适应药品零售业态发展变化的智能物流解决方案还需要不断深入研究，目前没有太好的落地方案。因此，在不停工情况下对传统物流中心采用新技术进行智能化升级，实现更加柔性、灵活的流程优化，成为绝大多数医药物流流通企业的刚需。由于物流系统一旦停工，企业需要承担巨额经济损失和区域性药品供应不足的风险。因此，国控广州物流中心在不停工的情况下实现物流系统智能化升级，取得的经验对于整个医药分销体系来说具有很强的借鉴意义。

三是科技赋能，促进产业高质量发展。

建立医药行业水平领先的智慧物流仓库，为客户提供以AI技术为核心的3A(AI+ASRS+AMR)智慧物流产品和解决方案，为推动智能技术与物流的融合以及行业发展提供相关参考。该项目通过新技术赋能，解决了业务增长面临的发展痛点，实现了降本增效，将有效带动医药和智能物流行业进一步深化自动化、智能化转型升级，有利于促进医药流通行业的高质量发展。