基于智能盘点机器人的徽商物流 S 仓服务升级研究

2022-04-29杜丽苹冯睿汪斌徐兴娟张青

计算机应用文摘 2022年14期

杜丽苹冯睿汪斌徐兴娟张青

摘要：科技创新高速推动物流向自动化、智慧化方向发展，大件仓库在市场需求和技术发展的驱动下革新仓储管理方式，应用机械化、智能化设备提升服务能力应运而生。文章研究了智能盘点机器人在大件仓储中的应用，并以徽商物流S盘整库仓储管理为例，针对人工库位盘点效率不高、准确率不高、数据延迟时间较长、人工成本较高等问题，提出解决措施。

关键词：智能机器人;盘点;徽商物流;仓储管理

中图法分类号：TP242文献标识码：A

Research on service upgrading of Huishang logistics S warehousebased on intelligent inventory robot

DU Liping， FENG Rui，WANGBin，XUXingjuan，ZHANG Qing

（Anhui University Qingyuan Campus，Hefei 230601，China）

Abstract：With the rapid development of logistics automation and intelligence promoted by scientific and technological innovation，large cargo warehouse innovates the warehouse management mode driven by market demand and technological development， and applys mechanized and intelligent equipment to improve service capacity came into being. This paper studies the application of intelligent inventory robot in large goods storage， takes the warehouse management of Huishang logistics S inventory warehouse as an example， and puts forward the solutions to the problems of low efficiency， low accuracy， long data delay time and high labor cost of manual warehouse location inventory.

Key words： intelligent robot， stocktaking， Huishang logistics， warehouse management

1引言

徽商物流是一家提供综合性服务的物流企业，在经营好自有仓库之余，近年来积极拓展盘整厂房加以改造，开展仓储租赁、仓储管理、货物包装、分拣、加工等活动，提供货物从进到出、从收到发的全流程服务的仓储业务。以长丰县 S 盘整库为例，针对设施自动化程度低、人工搬运仓储成本较高的大件平库，挖掘仓库盘点环节之短板，探索应用仓储服务机器人开展盘点业务活动，以提高效益。

2智能盘点机器人的应用原理

2.1机器人构造

一个完整的智能盘点机器人主要由上位机系統、移载装置、可伸缩机械臂、CMOS 相机和车载控制系统组成[1]。其主要结构如图1所示。

智能盘点机器人主要实现四个功能，即移动功能、图像采集功能、盘点功能以及自动控制功能，各个功能之间相互协调配合，共同完成对平库的盘点以及监管工作。

2.2仓储服务的应用原理

2.2.1移动功能实现

移动功能主要由 AGV 移载装置提供支持，实现对不同库位以及同一库位不同区域扫描的操作，保持整个机器人的稳定性。通过在成本和精确度方面比较多种导引方式，发现采用惯性导引技术作为主导引方式，RFID 技术是最适合进行辅助定位的方式。 RFID 定位是通过修正定点误差，在地面设立地标，通过 AGV 来确定当前的实时位置信息，然后通过读取到的信息对惯性导引系统进行直接纠正。

智能盘点机器人的期望路径跟踪是在 RFID 处使用传感器测量偏差数据，并配合 RFID 所包含的位置信息，计算得出控制执行数据回传给智能盘点机器人控制系统，输出控制动作改变驱动轮转速进行差速转向，实现对智能盘点机器人整体的速度大小和方向的控制，以不断逼近目标轨迹，最终完成工作。在行进过程中对于可能出现的障碍物，采用红外传感器检测，蜂鸣报警器提示。

2.2.2视觉功能实现

视觉功能是通过移载装置、机械臂和 CMOS 相机完成相关操作。移载装置通过读取地面信息，判断库位位置，调整整体位置，发送采集信号;机械臂通过调整相机位置实现对库位内货垛图像的充分采集;CMOS 相机通过补光系统与广角功能采集高质量的货垛图像。

2.2.3自动控制功能实现

自动控制功能是采用单片机对整个全自动无人卸货车进行控制，并与仓库管理系统进行连接。采用基于 STM32的控制系统控制智能盘点机器人运动。为实现小车自动控制，将 L298N 连接在电机上，通过单片机与 L298N 相连，以达到控制其运行的目的。

2.2.4盘点功能实现

盘点功能是智能盘点机器人的核心部分。通过上位机对图像多种方式的处理分析实现精确盘点、货损识别和计量盘点[2]。精确盘点的实现依靠判断与识别采集图像中的条码信息;货损识别依靠图像数据库的比对;计量盘点通过采集图像进行三维建模实现。上位机通过对采集的图像进行分析，从图像中识别条形码以获得货物的具体信息，实现计量盘点;通过对采集图像预处理后与标准模板图像配准分析，实现货物缺陷初步检测，通过对图像二值化，实现对货物破损面积大小的精确测量;通过一系列图像进行货垛三维重建，获得货垛体积，该体积与货物体积的比值则是该货垛的货物数量，实现计量盘点。

3徽商物流 S 盘整仓

3.1简介

徽商物流在合肥、芜湖、蚌埠等地拥有多家分子公司，其在蚌埠拥有8个泊位的淮河港口和1条铁路专用线，自有与管理各类仓库面积达37万平方米。S 盘整仓位于合肥北部开发区内，占地面积100余亩，其中自有仓库面积10万平方米，主要从事大件家电、建材、木地板、电商服装等仓储租赁、运输配送、货物包装、分拣、加工等，提供货物从进到出、从收到发的全流程服务的仓储业务。同 TCL、海信、张裕、安徽电信器材、安徽省薄钢科技有限公司、浙江纳爱斯集团等众多知名企业长期合作。徽商物流目前正按照“高起点、新业态、大发展”的总体思路，积极推进“十二五”期间的跨越式发展。

3.2服务现状

目前，仓库主要由仓管员负责管理。当有货物即将到达时，仓管员会根据自己的经验为到达的各种货物分配库位，具有一定的随机性，且效率不高。在 S 仓的仓储人工盘点环节中，盘点人员往往根据个人经验，估计货垛货物的数目，计算出货垛中的货物数量后，再手工录入盘点结果[3]。

仓管员很难对盘点工作进行实时有效的监督和管理，对于虚盘、虚报、磨洋工等消极怠工行为也很难及时发现、制止和追责处理，导致盘点结果与实际库存情况出现偏差，进而对入库需求产生影响，造成呆滞库存等问题。

3.3服务短板

3.3.1租赁方式简单，适用性和灵活性差

企业根据用户和顾客对仓库数量和规模需求分为集中化和分散化出租，主要负责出租 S 仓库厂房空闲空间以及提供客户要求的仓储作业服务，对厂房用途和顾客需求缺乏准确定位和了解，难以满足大型企业对特殊储存和管理方式的货物仓储需求，用户群体有限且收益较低。

3.3.2依赖人工作业，盘点效率低

这种极其不规范的方法很容易造成多盘、漏盘、错填等问题。

仓管员需要同时管理多个库房，无法实时监控盘点作业的全过程。同时，由于盘点作业的特殊性，盘点作业得到的库存记录很难直接验证。因此，仓管员很难对盘点工作进行实时有效的监督和管理，对于虚盘、虚报、磨洋工等消极怠工行为也很难及时发现、制止和追责处理，导致盘点结果与实际库存情况有偏差，进而对入库需求产生影响，造成呆滞库存等问题。

由于长期处在高负荷工作条件下，员工的工作效率会显著降低。同时，人类视觉长期处在高强度、低光照的工作条件下极易产生疲劳，也会导致盘点效率下降。

3.3.3智能设备少，数字化、信息化程度低

仓库多环节由人工作业，缺少智能设备配合实现全流程检测和各环节数据采集，故多出现数据断点，数据延迟等问题或出库、入库信息未准确核实，导致库存差错。而且，仓库和车辆之间存在信息脱节，导致备货区货物积攒严重，车辆和司机排队等候，延迟货物装车，影响配送时效。此外，仓库的防火防盗管理缺乏温控装置、喷淋装置、监控装置等信息技术支撑[4]。

4应用智能盘点机器人服务于仓储管理

4.1库位优化

为提高智能盘点机器人在仓内盘点作业的效率，我们对库位进行优化后，重新录入系统便于智能盘点机器人自动调用和匹配。在库位的重新设计中以一定数量的货物入库后的剩余库位面积最小为原则，新设计的库位保持库位深度不变，库位寬度在原来1.3米和1.6米两种规格的基础上扩展成1.3米、1.4米、1.5米、和1.6米四种规格，库位规格也相应地由原来的6种变成了12种。

在库位设计中，根据调研得到的 S 仓服务企业徽商物流的出入库数据及其大件产品的外包装尺寸，使用 Excel 对数据进行了预处理，建立线性最优化数学模型，最后使用 MATLAB 计算出各种宽度库位的比例，以支持库位匹配系统的功能实现。

4.2准备阶段

基于智能盘点机器人的仓储管理系统的入库管理流程如下。

（1）首先，仓管员接收到入库任务，填写入库货物的相关信息。

（2）仓管员接收到货物之后，按照供货清单的信息对入库的货物进行清点和审核。

（3）如果货物与入库任务显示的信息匹配，则开始入库，反之拒绝，同时系统进行报错。

（4）确认信息完备且通过库存容量审核，仓库操作员通过手持阅读器制作二维码标签，并将其附于货物包装之外。同时，系统结合当前库存状况，计算出最佳入库策略，包括入库位置、入库路径等信息，并按照入库清单生成详细的入库单。

（5）仓库操作员按照入库单的信息，将对应货物送达指定库存位置，同时调度智能盘点机器人进行对应库位货物盘点，获取货物数量、破损情况以及对应仓库坐标信息，同时在商品入库之初就为商品加入流动参数，然后对每次商品的流动次数进行统计，以清晰地统计出所有商品的流动情况。

（6）当仓库管理系统在入库时发现订单上的商品数量与实际数量不符时，记录商品差异并创建差异订单，将有差异货物进行标记，然后系统通知人工进行核对，最后确认入库完毕。

（7）仓管员收到仓库操作员入库完毕指令，确认更新数据库信息。

在优化库内作业流程和人工作业规范化基础上，利用 RFID 标签和应用物联网技术优化的叉车或夹抱车对货物和库内库位实现信息绑定和数据采集，利用智能盘点机器人采集分析仓内货物信息并上传至系统，再经系统处理设备采集货物数据的变化，且引入库内地图实现货物移动状态和在库状态的数字化。

4.3盘点阶段

（1）首先，仓管员根据需求，生成盘点任务清单。

（2）仓库操作员根据清单，操作智能盘点机器人进行货物盘点，盘点记录包括库存编号、货物名称、货物数量、库存位置、货物破损情况等信息，并最终生成盘点清单。

（3）仓管员需要在后台查询库存状况，并结合对应的盘点清单，进行盘点审查。

（4）根据实际需要，判断是否重新盘点。需要重新盘点，则仓库操作员重新进行盘点流程;否则，盘点结束。

（5）系统根据盘点清单，生成盘点日志，同时更新仓库数据库信息。后台系统自动形成可视化界面，盘点整体流程结束。

4.4结束保障措施

每间仓库在前端设置智能设备停放区，并配有充电区及中控机保证设备正常运行，仓管员能远程监管设备操作且能与 WMS 系统完成实时数据交换和检测。智能盘点机器人根据系统仓内作业数据和流量分析动态制订盘点周期和盘点数量，其在盘点结束后依靠惯性导引和 RFID 标定位确定停放区位置，通过路径追踪找到最优路线回到停放区，结束盘点任务[5]。智能盘点机器人耗电慢，设备选用材料既保证节约成本也实现最小损耗，一台智能盘点机器人每年进行一次修护和保养，半年配合企业进行一次系统数据及算法更新，以保证数据准确性和出错率可控。

5预期效益

5.1标准化货物仓储流程

根据库存周转率、库存量、货物种类等指标优化库位分区，合理设置系统库位分配规则，入库前通过 WMS 系统和库位分配系统规划分配货物，由智能盘点机器人完成盘点，规范仓内作业各环节全智能化，保证货物实况与系统记录一致。

5.2实现货物及设备状态信息化

解决货物入库、盘点环节依赖人工经验判断致使操作错误率高和货物入库、在库信息延迟问题，可以有效提高仓内各环节作业效率和高效实现货物入库，在库及出库的状态监控，便于实现传统大件仓库智慧化升级。

5.3提高仓管员的综合素质

随着仓储设备的智能化、自动化的发展和逐步应用扩大，会招聘更多具有专业知识和操作技能的管理和技术人员，提高仓管员文化水平和综合素质，同时定期在更新系统和设备时进行知识学习和使用培训，虽然会在一定程度上增加用工成本，但可以减少因人工操作失误带来的货损。

5.4实现降本增效，促进数字化

目前，企业的平面仓库的布局设计大同小异，只需要对智能盘点机器人及仓库进行简单调整和改造，并与仓储管理信息系统对接，即可应用于所有仓库，减少了仓库固定人工成本，同时能促进仓内作业自动化、智能化。

6总结

智能盘点机器人在盘点效率方面是人工的三倍，并且其使用成本仅高出信息化系统20%～30%，但是能提高50%～60%的作业效率。另外，自动化作业降低了对业务人员及培训的要求，且减少30%～50%的人工成本。

徽商物流应用智能盘点机器人不仅能够在入库、盘点、出库环节得到优化，实现降本增效，还有利于仓内作业轨迹追踪、标准化仓储流程，利于实现大件仓库货物及设备数字化和状态可视化，可追踪溯源，有利于优化企业供应链服务模式，增强创新性和市场竞争力。