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善用智慧仓储应用 提升企业运营竞争力
以AI和机器人强化物流技术

【作者: 季平】2022年10月26日 星期三

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2022年,虽然新冠疫情危机走入终章,但俄乌战争、通膨、升息、美中晶片战与景气衰退直接挑战产业获利能力,如何挺过这波乱流,考验企业的经营能力。想维持竞争力,除了裁员节流、减少资本支出,善用智慧仓储也是选项之一。


Zebra Technologies的《2022年全球仓储愿景报告》针对管理、仓储配送中心维运状况,访问企业版图横跨北美、拉丁美洲、欧洲与亚太地区的制造、零售、运输、物流和批发等业者,受访的1,500多名决策者及员工中,高达80%表示,未来将透过仓储自动化因应挑战。


报告指出,与三年前相较,决策者更难如期交付产品;高达40%的制造、运输、批发、物流及零售等领域的仓储业者因运输成本垫高蒙受损失;逾80%的受访者表示,2025年前将增加库存单位(SKU)及运输物品数量,同时扩大退货管理业务及提高实物追踪;61%的受访者希??2023年扩编员工;逾60%的决策者表示,未来五年内将提高仓储库存、资产及供应链可视化有关的技术投资;高达90%的受访者认为,未来五年内,感测和机器视觉等技术将更为普及。


进化中的仓储自动化物流技术

如果说新冠肺炎疫情加速制造业数位转型的脚步,後疫情时代,不只数位转型,还应该将仓储自动化纳入考量。仓储自动化可以协助企业在最少人工协助下顺利完成货物进出仓库的流程,同时可以自动记录、保留货物进出资讯,解决人力不足问题之外,还可以降低人为输入及分析数据导致的错误率。


以愈来愈常出现在智慧厂房的机器人为例,只要透过少数人员下达指令,机器人就能24小时、重复性地装载栈板,搬运沉重货物,甚至启动扫描条码装置随时记录、更新库存,不仅速度快、可靠度与准确性高,还能大幅提升仓储自动化的整体效率,也有企业利用RFID射频识别等资讯化技术落实自动采集、管理资讯。


智慧仓储包含许多面向,而实践仓储自动化需要资讯化、物联网及机电一体等条件相互搭配。随着电商崛起,仓储管理系统(Warehouse Management System;WMS)已经进化成为管理仓库或物流中心的智能电脑软体系统。


WMS具有云端化特色,可以随时掌握库存资讯、优化仓储空间配置、扩大空间利用率,还能管理通路订单、缩短订单处理时程,有效提高人员生产力,大幅降低人力成本,此外,WMS可以快速建立SOP,协调、更新仓库内物料或产品的存放位置、数量、效期等资讯,还能透过电脑计算、优化进货、拣货及出货流程,降低出错率,强化仓储管理效率。


除了WMS,常见的仓储自动化物流技术还包含以货到人GTP(Good to Person)、自动化仓储系统AS/RS(Automated Storage/Retrieval System)、无人搬运车AGV(Automated Guided Vehicle)、自主移动机器人AMR(Autonomous Mobility Robot)、电子标签拣货系统(Pick-to-Light/Put-to-Light System),以及自动化分拣系统(Automated Sortation System)等。


GTP包含输送机、分拣转盘及垂直升降系统,可以提高拣货效率,缩短捡货及包装时间,也能降低理货、包装流程壅塞;AS/RS包含自动化系统及设备,如动力搬运设备,当仓库与用地空间受限,AS/RS系统有助扩大仓库容量;AGV可以透过磁条、二维条码、感测器等拟定固定路径,适合空间宽阔、地势平整的仓储环境。


AMR透过机器学习及路径规划/运算,搭配摄影机与感测器等技术导航,即便在人流量大的动态环境中也可以做到减速、躲避障碍物、停止或重新规划路径,不影响工作执行;Pick-to-Light/Put-to-Light System多半透过


数字灯光显示器及条码扫描设备引导物品位置,协助拣货员在取放物品的过程中减少步行及搜索时间,同时避免出错;Automated Sortation System可以使接收、拣选、包装和运送产品的流程更加顺畅。


AI与机器人学习让仓储愈来愈智慧

随着疫後数位化脚步加快,加上AI技术快速变革,AI与机器人学习技术也逐渐融入智慧仓储中,如工研院开发的「AI立体式智慧仓储系统」,运用AI人工智慧预测订单需求与仓储决策,10分钟内就能轻松跑完下单、拣货、包装及出货流程。



图1 : 亚马逊2022年推出首款全自动移动机器人Proteus。(source:Amazon)
图1 : 亚马逊2022年推出首款全自动移动机器人Proteus。(source:Amazon)

除了制造业有智慧制造、生产、仓储及物流需求,电商业者同样需要智慧仓储助一臂之力,尤其制造业与电商业者同样面临订单少量多样的产业生态,如何在兼顾成本的前提下善用有限空间储放品项多元、尺寸与重量不一的货品,考验业者智慧。


以每年年底的消费电子旺季及双十、双十一、双十二电商购物旺季来说,动辄百万件订单同一时间内涌入,如果仅靠人力管理物流仓储作业,不仅效率差,还很容易出错,导入国外自动化设备又担心维修速度不够快速及时,严重影响出货进度。


为解决电商业者的仓储与物流难题,工研院与新竹物流、汉??科技共同为Yahoo!奇摩购物中心打造全台首座AI立体化物流中心。消费者下单後系统会分析商品类型与数量,自动规划最隹拣货路径,由穿梭车与垂直升降机跨楼层输送,电子辅助拣货系统(CAPS)则导引拣货人员挑出订单商品,放入拣货篮,拣货篮运抵包装区後随即封箱、贴标,进行影像纪录,自动配送系统则会根据配送商、时段、尺寸、区域等条件进行分流。


与过去透过人力拣货的方式相比,AI立体化物流中心可以减少约30%人力,商品出库时间约减少60%,即便是订单高峰期,产能也可达原来的10倍。立体式空间货架最高达14层,搭配穿梭式自动仓储(Shuttle Rack)与上万个物流箱,储位可达3-4万个,透过AI运算,系统还可以根据不同季节、节厌、区域等条件早一步调度热门商品入库,早一步掌握商机。


除了Yahoo!奇摩购物中心,跨境电商龙头亚马逊(Amazon)的仓储物流系统早在2012年起便透过自动化设备、机器人等科技提高出货效率,2022年还推出首款全自动移动机器人Proteus,透过仓储物流机器人技术提高分拣包裹、移动货物及仓储运作过程中的安全性。


全自动移动机器人Proteus内建安全、感知及导航技术,在亚马逊的物流中心与理货中心穿梭,可以支撑物流笼车,移动至指定位置,也会暂停移动以避开走动中的其他员工及障碍物;大型机器手臂Cardinal可以举起重达22公斤的包裹,透过人工智慧与电脑视觉系统,Cardinal可以精准挑选特定包裹,将其放置於物流笼车或输送带上,还会自己移动到充电站充电。


此外,Amazon Robotics Identification(AR ID)结合电脑视觉与机器学习等技术,可以直接扫描出货包裹,工作人员只要站在专用镜头前拿起包裹扫描即可完成工作。



图2 : 全自动移动机器人会暂停移动以避开走动中的其他员工。(source:Amazon)
图2 : 全自动移动机器人会暂停移动以避开走动中的其他员工。(source:Amazon)

对於多数物流业者而言,仓储空间利用率低、分拣货品效率低、人工成本昂贵是营运上的三大痛点,也会直接影响配送准确率,近年来业者不断推出各种自动化设备及整厂自动化解决方案,协助客户提高竞争力。


如2022年台北国际自动化工业大展中,汉??科技展示的「微型仓储」即采用??槽式储位设计,拥有自动调仓、自动材积量测及自动取物等功能,可以精准量测,优化空间配置,而且有效利用垂直及平面空间,即使是占地不到2坪的空间也能自动取物,简化人力之馀也大幅提高作业效率。


羿承科技推出全新智能仓储捡料搬运系统,搭配自主移动机器人(AMR)与悬吊式天车(OHT)。AMR结合AGV在地面的雷达导航移动能力,搭配自主垂直爬升,以机械手臂(ARM)取放货物,透过5G Wi-Fi无线传输技术与远端上位系统连线,执行往返搬运任务,不需额外的升降设备。



图3 : 汉??科技的「微型仓储」拥有自动调仓、自动材积量测及自动取物等功能。(source:汉??)
图3 : 汉??科技的「微型仓储」拥有自动调仓、自动材积量测及自动取物等功能。(source:汉??)

图4 : 羿承科技全新智能仓储捡料搬运系统搭配自主移动机器人(AMR)与悬吊式天车(OHT)。(source:羿承)
图4 : 羿承科技全新智能仓储捡料搬运系统搭配自主移动机器人(AMR)与悬吊式天车(OHT)。(source:羿承)

国内最大智慧物流基础设施开发商永联物流,将智慧仓储与智慧物流带向另一个境界。永联开发园区面积达5,000坪的电商仓库结合物流管理和IT技术,将智慧仓储概念与实务结合,推出「产业专仓」满足不同产业客户需求,如冷链专区安排在零下30℃的低温环境;红酒专仓严格要求温度、湿度;保税仓由海关人员直接驻点,进囗商品入仓、完成纳税手续就能直接出货。


仓库内可见无人搬运车AGV(Automated Guided Vehicle)来回穿梭,依序排队到工作站,拣货人员依电脑指令将AGV上的商品放入不同格子即可。电商专仓中的每件包裹从拣货、理货到包装只要3分钟,一天能处理高达2万张订单,效率惊人。永联瑞芳物流园区则设置电商、红酒、冷链、美妆、医药、家电、鞋服等专仓,有别於多数物流仓储专注於某一领域,这样的设计可以提供更多元的仓储选项。



图5 : 永联物流将智慧仓储概念与实务结合,推出「产业专仓」满足不同产业客户需求。(source:永联物流)
图5 : 永联物流将智慧仓储概念与实务结合,推出「产业专仓」满足不同产业客户需求。(source:永联物流)

新兴科技推波助澜 物流业重新定位

历经新冠疫情洗礼,财经杂志《富比士(Forbes)》指出,2022年後,物流业可能重新定位,新兴技术及标准可能加速物流产业发展,如云端、自驾车、无人机、3D列印、区块链、无线射频辨识(RFID)晶片等先进技术。未来,云端系统具备的整合能力不仅大为简化工作流程,而且资讯可以更快速、安全地储存与传递,甚至可以协助运输业者快速理帐。


自驾车可能比人力驾驶更为安全,成本更低,而且更便於管理监控;无人机可以负责递送货物及包裹,改变供应链模式;3D列印机可以大幅缩短产品交付时间;运用区块链分散式帐本技术可以更安全、更有效率、更智慧地管理及追踪库存;无线射频辨识晶片可以更好地即时分析、预测及追踪商品到货日期。


Interact Analysis报告预估,2023年全球仓储自动化市场的年复合成长率将达12.6%,包含Honeywell、KION、KUKA、Toyota等产业龙头都将抢占市场。The Robot Report报导则指出,全球仓储自动化市场中,欧洲、中东及非洲(EMEA)地区与美洲地区属於大型客户与大型计画高度集中的市场;亚太地区(APAC)属於大小混合、极为碎片化的市场。虽然全球经济趋缓,受惠於电商蓬勃发展、消费者要求到货时间愈来愈短、人工持续短缺等结构性因素影响,仓储自动化可??成为企业未来的营收成长关键。


此外,调研机构MarketsandMarkets预估,全球自动化物料搬运设备市场规模将从2022 年的288亿美元增长至2027年的451亿美元,年复合成长率达9.4%,主要驱动因素包含受新冠疫情影响,以及电子商务业者对自动化仓库(ASRS)的需求提升。从产业别来看,汽车业占比最大,而亚太地区有机会成为全球最大市场。


不过,在通膨居高不下、美国联准会(Fed)强势升息、企业财报频频下修的2022年Q3到2023年之间,企业是否真有意愿增加资本支出投资智慧仓储与物流,又或者积极透过智慧仓储与物流樽节人事与管理成本,有待进一步观察。


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