物流行业已成为现代社会的支柱性行业,数据统计表明:2017年前三季度,全国快递业务量已达273.9亿件,基本达到了每天一亿件快递包裹的规模。1当人们在结束“双十一”、“双十二”这样的购物狂欢节后,很快就能欣喜地从快递员手中接过采购的商品,这背后离不开高效复杂的物流网络予以的支撑。浙江立镖机器人有限公司*(以下简称“立镖机器人”)汇集起一群富有理想和信念的行业专家,以15年自动化控制技术的积累、40多项知识产权及多年的技术创新与发展,致力于革新物流分拣系统的工作模式,提升整个物流行业的工作效率。
分拣系统是物流行业的核心系统之一。立镖机器人深知提升物流分拣速度和准确性对于提高物流效率的意义,因此,其深耕智能物流分拣领域,全球首创包裹智能机器人分拣系统,其黄色涂装的智能自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)机器人被用户惊赞为“中国智造的黑科技小黄人”,并广泛地应用于各个邮政、快递公司的配送仓库、分拨中心。智能AGV机器人敏捷高效的作业离不开一个高性能的神经中枢进行指挥,为帮助立镖机器人更好地提升包裹智能机器人分拣系统的工作效率,长期致力于智能设备技术研究的英特尔提供了英特尔® 凌动® 处理器产品家族、英特尔® 酷睿™ 处理器产品家族作为其产品性能核心。来自一线的反馈显示,英特尔处理器在计算性能和能耗两方面的表现,可以有效帮助用户提升物流分拣工作效率。
面临挑战
● 物流行业亟待提升效率:欣欣向荣的物流行业在给人们生活带来便利的同时,数以亿计的快递包裹量也让基于人工分拣的传统输送方式面临严峻考验,爆仓现象时有发生。物流行业亟待更为高效的分拣系统提升效率。
● 人工分拣带来高昂成本:传统基于人工为主的分拣模式需要投入大量的人力和场地成本,且周转时间长、分拣错误率高,最终造成分拣成本高昂。物流企业亟需通过先进技术的引入来降低成本、提高效率。
解决方案
● 灵巧智能的AGV机器人:立镖机器人基于在自动化控制技术方面的多年经验,厚积薄发,设计制造出包裹智能机器人分拣系统,以灵巧高效的智能AGV机器人替代人工,对快递包裹进行快速、准确分拣,有效提升了物流分拣效率。
● 高性能英特尔产品支撑:通过深入的技术合作,英特尔为立镖包裹智能机器人分拣系统提供了英特尔® 凌动® 处理器产品家族及英特尔® 酷睿™ 处理器产品家族,一方面,以强劲的计算性能帮助机器人轻松应对数以千亿级的分拣路径计算,另一方面,也以低功耗提升了机器人作业时长。
影响
● 全面提升物流系统工作效率:通过引入立镖机器人包裹智能机器人分拣系统,多家物流、电商巨头的物流系统工作效率都得到大幅提升,有效降低了物流成本。
● 为人工智能布局物流行业提供契机:智能AGV机器人是人工智能布局物流行业的第一步,未来,立镖机器人还会进一步将其经验引入物流体系智能化的其他方向,从而实现物流全流程自动化的愿景。
快递包裹分拣是物流配送系统中最繁锁、工作量最大的关键环节。当物流、电商企业的配送中心或物流仓库获得配送计划后,需要快速、精准地将包裹从仓储点取出并以一定方式进行分拣,装包并等待配送。随着互联网电商的蓬勃发展,网络购物已融为人们日常生活的一部分。包裹配送往往具有时效短、品种多、样式杂、目的地分布广等特点,这一方面增加了分拣作业的难度,另一方面也极大增加了物流企业的运营成本。
“为提高用户体验,电商通常会给予用户‘次日达’,乃至‘当日达’的配送承诺,这驱使我们物流企业必须不断提高效率。目前,我们的目标是每个包裹都能在3个半小时之内被分拣打包完毕,送往用户手中。”一位国内知名快递公司的配送中心负责人这样说道。如此苛刻的时间要求显然是传统分拣方式力不能及的,尤其当电商开展购物节时频出的“爆仓“局面,严重影响了最终用户的购物体验。
传统配送中心或物流仓库的分拣方式通常有两类:第一类是采用完全人工分拣的方式,通过推车等工具从仓储点将包裹运输至不同发货处分拣打包,这一方式不仅人员需求量大、分拣场所占地广,而且效率低下,现在已逐渐被淘汰;另一类是采用流水线分拣的方式,借助环形带、斜带机等自动化输送设备,将包裹从仓储点快速输送到分拣点,再由人工借助电子辅助设备或自动化设备,例如扫码枪、自动分货机等予以分拣,这一方式虽然部分提高了效率,但仍未解决人工操作带来的高错误率等问题。
随着快递包裹量呈几何级数不断增长以及人工成本的不断抬升,利用智能化分拣系统来解决上述问题成为近年来物流行业技术发展的共识。一套高效的智能全自动分拣系统,一方面要解决包裹从仓储点到分拣点的高速传送,另一方面需要快速地进行称重和快递单识别,最后还要将包裹准确地分拣到不同的配送通道中。
立镖机器人的行业专家们凭借浸润传统机械领域多年的经验和提升物流系统效率的创新理念,在全球首先研发出专业的包裹智能机器人分拣系统,其核心的智能AGV机器人黑色机体上顶着一个明黄色的承载盘,憨厚可爱,因此被用户亲切地称为 “小黄人”。
在国内一家物流巨头的配送中心我们可以看到:工作人员正将传送带送来的包裹一一放到“小黄人”智能AGV机器人上,随后智能AGV机器人自动完成称重、扫码、将包裹快速运到各个分拣口,然后将包裹投递进分拣口中。整个过程有条不紊、井然有序。
一套完整的立镖机器人包裹智能机器人分拣系统包括由皮带机、斜带机构成的输送系统、钢平台构成的固定系统以及居于核心的由智能AGV机器人构成的分拣系统。包裹由输送系统的皮带机送来后,工作人员只需将包裹放在皮带机末梢等候的智能AGV机器人的托盘上,后面的一切就都可以轻松地交由机器人来完成了。
图一:包裹智能机器人分拣系统框图
包裹被智能AGV机器人接收后,会被自动送往称重扫描台。这一设备替代了传统手持条形码枪和秤台,用于包裹条形码/二维码信息的自动扫描和重量信息的检测,目的地和重量数据被即刻传回控制服务器并指导智能AGV机器人将包裹送往具体的分拣口。利用英特尔® 酷睿™ 处理器带来的高效处理能力,称重扫描台条码识别效率非常高,识别速率可达0.2秒/次,每小时可对1500到2000件包裹进行称重、扫码作业。
获得包裹对应的分拣口信息后,智能AGV机器人会带着包裹自动寻找分拣口。其寻路原理是通过不断扫描彼此间隔50厘米的二维码矩阵来获得自身位置,并上报给分拣系统核心服务器,而后经其内部处理器的高速计算后,不断刷新前往分拣口的最优路径。优化后的AGV机器人行进速度可以达到3米/秒,这意味着每秒要进行6次路径计算,一个1000多平方米的场地,每次计算得到的可能路径多达上千亿条。要从这上千亿条路径中选出最优化方案,同时还要做到碰撞规避,无疑对核心服务器的处理器运算能力提出巨大考验。
为给“小黄人”配上既强劲有力,又敏捷高效的神经中枢,立镖机器人的工程师们也煞费苦心。他们为分拣系统的核心服务器配置了英特尔® 酷睿™ 处理器,可以满足不断对场地内数千亿条可能路径进行持续计算以求得最佳路径的需求,一个配送中心5分钟的计算量就可能相当于繁忙的首都机场一天的航班起降计算量。
另一方面,智能AGV机器人所承担的繁忙工作任务又决定了其不能耗费大量时间在充电上,因此,机器人内置处理器的耗电量必须省之又省。为满足智能AGV机器人的工作需求,英特尔与立镖机器人一起,对其工作模式进行充分调研,并有建设性地为其推荐了英特尔® 凌动® 处理器产品家族。
英特尔® 凌动® 处理器产品家族旨在满足处理性能与功耗之间的平衡需求,其在保证提供良好的处理性能之余,也能让用户的产品具有长效的工作时间。以“小黄人”目前配备最多的英特尔® 凌动® Z3735处理器为例,其采用22纳米制程工艺,拥有4个执行单元(Execution Unit,EU),并集成了英特尔®HD Graphics处理器显卡,足以满足机器人高性能运算以及快速识别条形码的需求。而更新的英特尔® 凌动® Z8350处理器在性能上则更胜一筹,并具备英特尔® 虚拟化技术以及英特尔® AES 新指令等先进技术来帮助智能AGV机器人提高可用性和安全性。
图二:辛勤工作在配送中心的“小黄人”们
为提升“小黄人”的有效作业时长,立镖机器人在机器人充电系统上也进行了巧妙的设计,智能AGV机器人在电量不足时会自动前往充电口充电。当同时有两个以上机器人需要充电时,则会通过远程排队的方式予以控制,即电量最低的机器人会优先得到进入充电口充电的权限,电量较高的机器人会继续作业。令人赞叹的是,“小黄人”自动充电5分钟后能够运行长达4小时。
除了灵巧的能耗设计之外,英特尔® 凌动® 处理器在能耗方面的卓越表现也是其实现低能耗的重要因素,英特尔® 凌动® Z3735处理器,英特尔® 凌动® Z8350处理器的场景设计功耗(Scenario Design Power,SDP)均仅为2瓦。
表一:三类分拣方式综合比较2
现在,立镖机器人为用户提供的标准化包裹智能机器人分拣系统解决方案会在1300平方米左右的场地内配备350个机器人及配套的自动称重扫描台。这样一套系统,每小时可分拣18000个快递包裹,分拣效率比流水线分拣提升50%,比全人工分拣提升20%;而人员配备与流水线分拣方式持平,比全人工方式减少50%;同时,占地面积及维护成本也远小于两种传统方式。通过综合比较,包裹智能机器人分拣系统的单包裹分拣成本要比流水线分拣和全人工分拣分别降低38%和60%,这对于当前日益高涨的物流成本,无疑是极大的利好消息。
目前,立镖机器人解决方案已在多个物流、电商行业巨头的分拣中心高效运行,全国累积投入作业的“小黄人”已达4000余台,并已有效地帮助用户提升了物流分拣效率,受到众多用户的一致好评。未来,立镖机器人还将继续与英特尔开展深入合作,用英特尔先进的产品与技术为“小黄人”增强实力。例如,英特尔最新推出的英特尔® Movidius VPU(视觉处理单元)在机器视觉方面的先进技术能力,能够有效地帮助智能AGV机器人提高对图像信息的捕捉、识别和处理能力,这能够有效提升其智能寻路和避障的能力,进一步提高智能分拣系统的工作效率。
经验:
● 将智能AGV机器人引入物流行业,提升分拣系统的效率是整个物流及相关产业的共识,英特尔® 酷睿™ 处理器在实践中表现出的卓越处理能力使立镖机器人的智能分拣系统有能力帮助用户应对越来越繁重的物流压力。
● 能耗也是制约智能AGV机器人工作效率的重要因素,作业充电时间比太小,就会使大量时间都被浪费在充电和等待充电的过程中,英特尔® 凌动® 处理器在能耗方面的卓越表现有效帮助立镖机器人解决了这一问题。