日经新闻：仓储自动化能走多远?机器人和无人机已经走在应用的前线

　　未来的仓库将与今天的仓库不同

　　今天，许多工人正忙于使用几十年前的自动化设备，如移动扫描终端，分拣、分类、包装和交付货物。

　　在未来的仓库里，将没有人类的存在，只有机器人运作的安静声音。机器人将在完全黑暗的环境中工作，加热和冷却将仅限于保护货物和机器人，节省能源和成本。这些机器人和谐地移动，从货架上取走货物，并将它们送到传送带上。自动包装系统为货物制作合适尺寸的箱子。

　　无人机在空中飞行，用嵌入式射频识别（RFID）标签扫描货物，并发送关于位置和数量的实时数据。每个机器人的运动都被跟踪，并被送入机器学习算法。这种算法与整个供应链生态系统相连，使一切变得更快、更有效。

　　在这种完全自动化的仓库里，也被称为 "熄灯仓库"，机器人、传感器和最先进的算法取代了人类工人。

企业关注自动化立体仓库（财报发布会上提及“自动化”和“立体仓库”的次数）

　　但在我们到达那里之前，一系列技术继续发展，以提高工人的绩效。将所有物体连接到互联网的物联网设备的商业化，机器人的低成本和人工智能（AI）的进步正在扩大新技术在仓库行业的应用，从协作机器人到动力辅助服。

　　在本文中，我们将了解掌握未来仓库关键的技术。

与人类一起工作以提高生产率的协作机器人（cobots） 扫描和移动产品以减少库存管理时间的无人机 AR 和 VR（虚拟现实）改善工人教育和培训并减少错误

　　首要问题，为何仓库自动化很重要？

　　为什么仓库自动化很重要：随着电子商务（EC）在世界各地的使用增长，以及消费者对快速交付的期望增加，自动化和效率已经变得至关重要。贝恩公司（美国）估计，到2030年，自动化将使仓库运营成本降低13%。

　　仓库几十年来一直使用标准的自动化技术，如传送带、分拣系统和移动扫描仪，但越来越多地采用更智能的网络连接技术，带来效率和成本的节约。CB Insights分析师预测，到24该领域的市场规模将达到3260亿美元。

　　第一批推进自动化的技术将是那些提高生产力而不是取代工人的技术。但最终目标是完全自动化和完全互联的供应链。机器人最终将在许多仓库操作中完全取代工人。

　　为什么是现在：随着全球供应链从新的冠状病毒灾难造成的破坏中恢复过来，随着消费者在商品上花更多的钱并要求更快的交付，仓库效率比以往任何时候都更加重要。

　　仓储业正在遭受劳动力短缺的困扰：2009年7月，美国运输和仓储业的工作岗位数量达到了49万个，创下历史新高。根据从事工业移动设备的美国公司Zebra Technologies委托进行的一项研究，60%的仓库经理认为人员配置是一个挑战。自动化可以弥补劳动力的不足。

　　另一个关键挑战是高通胀。仓库的三大成本--劳动力、设备和房地产--正在全面上升，导致通过自动化或提高工人生产力来减少劳动力需求，或最大限度地提高仓库的利用率。

　　试图获得优势的公司：用最新的机器人和定制的自动化技术从头开始重新设计仓库，可能会花费一大笔钱。美国亚马逊公司、中国在线零售巨头京东集团（JD.com）和美国零售巨头沃尔玛等公司拥有安装这种昂贵系统的财政资源。德国西门子、瑞士重电巨头ABB、日立有限公司、美国信息技术（IT）系统巨头罗克韦尔自动化、美国机械巨头霍尼韦尔国际公司和Fanuc等自动化巨头将发挥重要作用。

　　尽管如此，初创企业仍有很大的转型空间。美国的Vecna机器人公司和克罗地亚的Gideon兄弟公司等初创企业都参与了自动叉车和其他仓库机器人的研发。Exotec（法国）开发了在仓库中搬运集装箱的机器人，而Logiwa（美国）专门从事基于云的仓库和库存管理。

　　仓储的未来

　　协作机器人（cobots）

　　协作机器人是与人类一起工作的机器人系统。协作机器人可以利用人工智能和日益复杂的机电系统更快地完成任务，从而提高员工的工作效率。

　　什么是协作机器人？

　　协作机器人是旨在与人类一起安全工作的机器人系统。与传统机器人不同，例如无需人工控制即可运行的广泛自动化技术，它们无意直接取代特定任务中的工人。

　　协作机器人重量轻且可移动，使其易于集成到现有基础设施中，并将系统部署时间从数月缩短至数周。此外，它的成本低于传统的机器人系统。

　　可以通过软件程序给出工作指令，并且配备了力传感器和图像分析技术（计算机视觉），因此它还可以感知周围的环境。示例包括在仓库中运输货物的自动叉车、造粒机和自动导引车 (AGV)。

协作机器人在过去五年中呈上升趋势（新闻中提及“协作机器人”的次数）

　　先锋企业

　　最近的技术进步和较低的成本导致在仓储业引入了机器人。

　　美国机器人制造商Locus Robotics在21日的E轮融资中筹集了5000万美元，该公司共筹集了3.15亿美元。该公司估计，在22年内采摘的货物数量将达到10亿件。据该公司的首席营销官（CMO）凯伦-利维特（Karen Leavitt）称，该公司的机器人将每个工人的生产力提高了三倍，"减少了大概75-80%的步骤"。

　　一些主要的机器人制造商也在将注意力转向仓储物流。

　　总部位于美国马萨诸塞州的波士顿动力公司于2007年4月收购了工业机器视觉初创公司Kinema Systems，以扩大其对仓库机器人的影响。2009年，韩国现代汽车集团以11亿美元收购了波士顿动力公司80%的股份。

　　同时，美国的6 River Systems公司在19日被加拿大在线购物平台Shopify以4.5亿美元的价格收购，此前该公司筹集了4700万美元用于开发仓库机器人。

　　Exotech是cobot领域的另一家主要初创公司。融资总额接近4.5亿美元，企业价值为20亿美元。该公司参与了一系列的系统，最引人注目的是Skypod，这是一个垂直存储系统，使用仓库运输机器人将货物运送给工人。

Skypod 是一个垂直存储系统，可以将任务分配给自动运输机器人，并被编程为优先处理具有高紧迫性的任务（来源：Exotech）

　　预期影响

　　协作机器人并不适用于所有类型的仓库，但在适当的环境下，它们可以在不进行大修的情况下增加显着的价值。例如，工人经常使用手推车、经常走路并且面临快速交付订单压力的仓库可以从中受益。

　　该技术高度灵活且价格范围广泛，使其对大型和小型企业都有利可图。部分公司还提供租赁服务，各公司可根据需求调整安装规模。

　　协作机器人可以在减轻仓库劳动力短缺的影响方面发挥重要作用，因为它们可以以一种易于实施的方式提高工人的生产率。

　　无人机

　　仓库是受控且可预测的环境，非常适合无人机。无人机的速度、准确性和进入难以到达的地方的能力对于库存管理等仓库任务非常有用。

　　什么是无人机？

　　在仓库中，无人机（飞行机器人系统）可用于库存管理、内部物流（在仓库内移动货物）、检查和监视。

　　库存管理的使用越来越多。轻巧的扫描仪不会妨碍您在仓库周围快速飞行的能力，让您可以利用无人机的优势。一些公司已经报告成功部署了无人机。

　　到目前为止，大规模采用的一个主要挑战是在仓库内实现准确的飞行。但新的视觉技术，例如高性能传感器 LiDAR，显着提高了性能，使其更易于部署在更多仓库中。

　　仓库经营者应在未来几年密切关注这些发展。无人机潜力巨大。据 Argon Consulting 称，仅两架库存控制无人机就可以完成 100 名工人的工作。随着底层技术的不断发展，无人机性能将不断提升。

　　先锋企业

　　无人机目前主要用于库存管理。

　　2017 年，麻省理工学院 (MIT) 的一个研究小组对无人机进行了编程，使其在仓库内飞行并读取 10 多米外的 RFID 标签。据开发该系统的研究小组法德尔·阿迪布教授称，“2003 年至 2011 年间，美国陆军仓库中无法追踪的物资总额为 58 亿美元。通过使无人机能够定位和识别物品和设备，这项研究将推进解决这些问题的基础技术，”他说。

　　沃尔玛是推动采用无人机的大公司之一。2016 年，该公司表示将测试无人机，以减少与库存跟踪困难相关的销售损失。仅在 2013 年，这些销售额损失就达 30 亿美元。当时，该公司强调无人机可以让工人在一天内完成一个月的工作量。

　　这个领域的主要初创公司是 Gather AI。该公司生产可扫描二维码和条形码的库存管理无人机。如果引入三架无人机，每小时可以扫描 1,000 个托盘的货物。该公司最近与位于阿拉伯联合酋长国 (UAE) 迪拜的阿联酋航空公司旗下的机场地面支持公司 Dinata 合作，将无人机运送到德克萨斯州达拉斯/沃斯堡国际机场的仓库。

　　法国的 Eyesee、南非的 DroneScan 和瑞士的 Verity 也瞄准了这一领域的成功。每家公司都提供包含仓库管理系统 (WMS) 的无人机系统，以实现准确的日常库存跟踪和分析。

　　预期影响

　　无人机开发人员需要证明他们的系统已准备好大规模使用，即使早期项目是成功的。

　　在仓库中使用无人机将受益于许多其他行业对关键技术的投资，例如视频分析。

内部物流将继续成为一项重大挑战。用于仓库的无人机的成败，取决于能否研发出能够载重飞行的电池。在基础技术改进之前，我们不能指望取得太大进展。

　　增强现实/虚拟现实（AR/VR）

　　仓库操作员培训工人、提高生产率和减少拣选错误的需求正在增长。这些是 AR/VR 可以提供帮助的领域。

　　VR？

　　AR 是指将数字元素叠加到真实景观上的技术。它类似于汽车中的平视显示器。AR设备在培训和拣选等领域很有用，因为它可以直接在工人面前显示实时指令。这减少了训练时间，提高了效率，甚至使一些任务成为“可下载”的技能。

　　另一方面，VR 是一种完全虚拟的、身临其境的体验。除了仓库设计布局和长期规划外，它还可以用于培训，帮助新工人更快、更安全地学习工作。

　　先锋企业

　　AR/VR 设备市场相对较新，许多初创公司都在争夺份额。另一方面，该领域对中后期公司的投资比例正在上升，呈现出成熟迹象。

对 AR/VR 技术的投资正进入中期阶段，显示出成熟迹象

　　一家著名的 AR 初创公司是印度的 GetVu，该公司为仓库生产 PikVu AR 眼镜。为拣货员提供路线引导、物品识别、免提扫描和验证，减少人为错误。该公司声称智能眼镜可以将拣选错误减少高达 99.99%。

　　Vuzix 提供类似的语音控制智能眼镜系统。它还具有条形码扫描仪和实时记录错误的视频捕获。

　　还有可以合并到仓库管理系统中的 AR 系统。总部位于瑞士的 Scandit 在 2021 年筹集了 1.5 亿美元的 D 系列资金，提供用于库存补充和管理的 AR 扫描系统。

　　各大物流公司都在推动引入AR。德国大型物流公司DHL于2017年引入AR技术并取得成效。该公司使用德国 Ubimax 的系统。2020年，Ubimax被德国远程连接服务TeamViewer收购。

　　另一方面，每个公司甚至在仓库建设之前就利用 VR 来优化工作流程和设计。例如，德国的 Erhardt Partner Group (EPG) 开发了一个特殊的空间 EPG Holodeck，内置声音投影，可用于规划虚拟物流。它提供了超越传统 CAD（计算机辅助设计）软件的高度沉浸式三维 (3D) 体验。

EPG HoloLens 为仓库和物流规划提供 VR 体验（来源：EPG）

　　VR 还可以帮助培训工人。为仓库和制造业制造叉车的海斯特表示，它已经用 VR 培训了超过 10,000 名叉车司机。VR 可用于在安全环境中快速培训工人。

　　预期影响

AR/VR系统可以与现有的仓库管理系统连接，以提高数据跟踪能力。但是，此功能目前受到限制。

　　随着未来几年网络连接和数据处理能力的提高，AR/VR 系统的视频流和训练能力将会增加。

　　员工隐私是监控生理状况或使用跟踪功能的可穿戴设备的主要关注点。公司将不得不谨慎行事。