王继祥:软件定义物流是推动新物流变革的重要理念

2018-06-22 15:56 | 作者:王继祥

  举案例是为了方便说明问题,只是想说明软件定义物流不是空中楼阁,是有很多实践的基础。但是软件定义是一个变革的理念,也绝不是上面简单地大家都是到的城市共同配送。

  下面这个软件定义仓库的案例就有所不同了,这是广州地区一家日资物流企业的真实案例。根据我们了解情况,目前这家企业根据市场上多变得仓储配送需求,通过软件定义仓库的理念,建立了仓储系统智慧管理平台。企业首先对机器人、无人叉车、货架分拣设备、装卸设备均进行了标准模块分类,实现了物流硬件资源功能性模块的虚拟化,在此基础上,结合不同的物流作业要求,通过软件编程,将积累的作业流程经验软件化,将标准功能模块组合管控软件化,建立了适应不同应用场景的物流作业管控模式。当客户变化后,通过仓储系统能管控平台管控软件的自动调度与管理,实现作业延展性,做到智慧和柔性的新仓储作业模式的变化,适应新的客户需求。

  3、最新案例:菜鸟菜鸟网络柔性自动化技术

  传统的自动化是刚性的自动化,利用传送带等固定的设备使得我们的物品在仓库里流动。由于系统的刚性,系统的扩展性不强,不能适应电商对物流需求的快速变化。

  根据菜鸟网络资深算法专家,柔性自动化负责人朱礼君最近的演讲分享,菜鸟针对这一问题,把机器人和自动化设备规范成不同的功能模块,根据商品属性多样性对应的各种各样的物流属性和销售属性,通过模块化的设计,可以通过软件对功能模块进行排列组合与模拟仿真,来满足物流系统快速部署,适应系统的快速扩展。当商品换季,业务的发展需要改变作业的模式的时候,可以实现非常快速的改变。最后,在全链路的自动化下模式下,通过作业的可预测性,实现随着订单的增长可以快速部署机器人,部署新的自动化设备。

  柔性的自动化和智能是天然的互相绑定的关系,柔性自动化需要非常多机器人,它需要感知,需要用到非常多的人工智能的技术,实现机器学习和迭代提升。菜鸟网络的具体做法如下:

  (1)模块化的多区并行的自动化的方案

  电商的仓库从商品的入库、拣选、打包、分拔等等都需要用到智慧自动化。这个链路中用了很多的设备,可以用自动叉车做商品入库,然后做补货;订单的拣选可以用AGV拣货;可以用自动封箱机封装;分拨也可以用AGV技术;码垛也有码垛的机械手臂……整个链路可以自动化。

  硬件资源虚拟化思路:仓储的作业跟计算机做计算是非常类似的,仓库里面做物品的存储,和做计算机数据的存储非常类似;订单的生产,我们把货物从货架上拿下来是跟计算机做提取、计算也非常类似;仓库的备货区里面会存储大量的商品,和计算机的硬盘很类似,计算机可能有很多文件,有些文件好几个月都不会用到,和备货区一样;拣选区,有很多业务进行拣选,和内存差不多;电商有很多的爆品,会有爆品的区域,这相当于计算机的高速缓存,所以计算机的结构在仓储里面有相应的映射。

  电商时代,处理的货物种类很多,仓库非常大,每天要处理的订单非常的多,映射到计算机的结构里面就相当于大数据的处理,大数据的处理上最有名的框架是MapReduce,这里面三个最重要的操作Map、Shuffle、Reduce,Map就是把工作并行化,Shuffle怎么把它再合到一起,Reduce就是最终产生结果。菜鸟把这个大数据虚拟化的处理经验映射到仓储里面,提出了模块化的多区并行的自动化的方案。如下图:

  每个区拣选完了以后有一个合流区,合流区有不同的商品合流在一起再出库,因为有这么一个并行的操作设计,各区可以根据商品做不同的拣选模式,并行完了以后都会流入到这个Rebin Zone,合流区做一个订单的合流,每个区拣选完以后,然后合流到一个箱子里面进行出库。

  作业系统软件定义的管控策略:爆品区需要快速出货,需要借鉴计算机高速的缓存模式,采用拣选车到人的模式,AGV带着装订单的箱子到商品附近,人不需要走,人只需要拣货;冷品区商品品类特别多,但每件商品数量都不多,需要大量存储区,采用了是货架到人的模式。整个操作是模块化并行操作,可以把上面的商品换成人或者是别的自动化的模式,不会影响其他区的作业生产。这种并行的操作可以多库区的并行,实现超过500台AGV的联合调动。这里面用了非常多的算法,是整个系统效率优化的关键。

  物流系统快速分拨的柔性化方案:分拨相当于真实物品的Shuffle。机器人非常适合做一个事情,它没有固定的轨道,非常适合做点对点的传播,我们如何设计这样的系统呢?如下图。

  包裹上到传送带,AGV会上到一个扫描台扫描,AGV就知道它去到什么地方,然后将包裹倒入对应的集包篓,集包篓满了就会被另外一个AGV带走到对应的出库月台。这样AGV做简单的处理就可以做分拨,除了上货到出库不需要有人的操作,这是非常柔性的自动化的系统。

  (2)菜鸟柔性自动化关键技术

  第一是软件与硬件结合技术。物流这个行业,它不是一个纯软件工程,也不是一个纯硬件工程,其实是一个系统工程,里面做很多软硬结合、共同设计的点。从流程的设计到硬件的设计、软件的设计这一连串都需要一起综合考虑,你才能够达到这么高效的效果。

  第二是IOT技术应用,仓库是IOT非常好的投入点,它可以做很多的线上化、数字化、可控化。

  第三是机器人技术,最重要的三点是Perception、Planning、Execution。

  第四是大规模的智能体规划和调度技术,你在仓库里面要做柔性自动化的方案需要机器人协同,大量机器人的路径规划是影响到效率的,所以涉及到大规模的规划和分配技术。

王继祥

王继祥

商务部特聘物流专家、中国仓储与配送协会副会长

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王继祥 男,1963 年 5 月生,河北丰南人,教授 / 研究员,商务部特聘物流专家。现任中国仓储与配送协会副会长、北京易流网络科技有限公司总经理、华夏物联网研究中心主任、《物流技术与应用》杂志常务副主编。

主要社会兼职有:北京航空航天大学物联网专业特聘教授、山东财经大学物流专业兼职教授、中国电子学会物联网专业委员会物流领域组长、北京车联网产业联盟副理事长、中国物流学会常务理事等。

王继祥是中国软科学学会、中国生产力学会、中国金属学会的高级会员。共发表各类研究论文 90 多篇,完成各项研究报告与咨询报告 60 多篇,曾获得国家科技进步二等奖、冶金部科技进步三等奖等各项奖励 30 多次,有四项成果通过部级鉴定。

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