《自动化与物流基础设施》第一篇: 供应链自动化现状

自动化能够彻底改变物流业务。随着配送能力越来越强、成本越来越低,更快的投资回报正在推动自动化的普及。在以下三项趋势的驱动下,安博物流基础设施的自动化水平不断提升:第一,新冠疫情导致缺勤率上升,进一步加剧了劳动力短缺问题;第二,技术不断升级,使得配送能力越来越强、成本越来越低;第三,劳动密集型业务正在快速发展,特别是电子商务,他们从自动化技术中受益匪浅,同时也是推动自动化普及的先驱。

这一巨大转变的重要性不言自明。此类转变原本需要数年时间才能完成,而如今时间缩短到了几个月。为此,一些物流客户正在大力投资自动化系统。在本系列报告的第一篇中,我们将研究仓库自动化的发展现状、变化趋势,以及对理想建筑特点的影响。本报告的要点包括:

  • 由于成本高、灵活性低、投资回报慢,目前物流设施的自动化普及率不高。全自动设施的迁入成本是非自动化或低自动化设施的4-5倍。其他因素包括规划难度高、要求运营灵活性,以及实施过程中停机和集成带来的现实问题。
  • 自动化主要集中于电商业务。电商业务的劳动密集度是传统物流业务的3倍,销量波动是实体零售业务的2倍,同时该业务正在飞速发展,因此非常适合开展有利于提高劳动生产率、缓解销售高峰期压力的投资项目。
  • 自动化能够为开辟贴近终端消费者的高效业务网点带来新的可能性,有助于扩大直接送货到户服务的范围。如今,在许多情况下,选址的关键在于劳动力资源和贴近终端消费者之间要达到一个平衡。如果物流设施的自动化程度较高,贴近终端消费者这一因素可以优先考虑,从而帮助客户缩短交付时间、降低运输成本。

本报告探讨了有关自动化现状及其未来前景的三大问题。

  1. 什么是自动化?
  2. 自动化的普及率及变化趋势如何?
  3. 自动化为物流基础设施所面临的要求带来了哪些改变?

什么是自动化?

自动化的目标是提高效率。如果设计合理,自动化设施的生产效率更高、运转更顺畅、处理速度更快、工人安全性更高,并且从总成本(运营和资本支出)的角度来看,成本效益更高。关键物流业务通常包含以下内容:

  • 卸货/收货
  • 上架
  • 储存
  • 拣货
  • 包装
  • 装货/发货

所有物流业务都必须评估其在这些功能上的要求和能力,并进行相应的投资。在相当长的一段时间内,物流行业利用货架和叉车等各种提高生产力的设备来实现这些功能。

若要对自动化技术进行定义和划分,其区别于其他设备的关键在于无需人为控制的自主性。同样,在提高生产力的自动化技术中,复杂的传送系统、气动辊和自动导引车等设备对于物流业务来说并不陌生。

自动化技术可以分为两类:

  • 刚性自动化系统。此类自动化系统通常为定制或半定制的大型系统,产能固定、灵活性有限,安装成本较高。常见的设备包括:
    • 传送带
    • 自动分拣机
    • 码垛机
    • 穿梭车系统
    • 自动存取系统(AS/RS)
Full fixed automation
全刚性自动化系统:自动存取系统(AS/RS)、自动分拣系统
 
Partial fixed automation

部分刚性自动化系统:输送机、码垛机、穿梭车系统、垂直升降存储系统
 

  • 移动式和半移动式自动化系统。此类自动化系统通常为分散式机器人,能够在不同的环境中工作,并且更加灵活,可根据需要扩大/缩小系统规模。常见的设备包括:
    • 自动导引车(AGV),如自动叉车
    • 自主移动机器人(AMR),如某些协作式机器人
    • 专用/小众自动化设备,如自动装箱与拖车卸货机
 
Mobile automation

移动式自动化系统:自主移动机器人(AMR)、自动导引车(AGV

不存在万能的解决方案。许多自动化解决方案旨在实现六大核心仓库功能中的一个或两个。各个步骤都会引发截然不同的动作、移动、可变性和复杂程度;此外,每个步骤都需要专门的设备。不同核心功能和自动化技术的集成尤其复杂且昂贵。例如,气动辊只能完成上架和拣货,并且两个环节都需要专门的通道。移动式自动化系统和协作式机器人旨在将最简单的功能自动化,从而最大限度地加快投资回报、简化集成,同时物流企业就可以把人才用在核心业务领域。

自动化的普及率及变化趋势如何?

物流客户投资自动化系统的目的主要是为了提高劳动生产率和吞吐量,而不是为了减少占地面积。因此,自动化的普及率与劳动力息息相关。电子商务业务通常每100平米配备3名以上员工。截至2020年中期,电子商务客户所使用的物流空间占安博总物流空间的15%左右,这些客户大多数已采用一种或几种形式的自动化技术。相较之下,传统配送业务平均每100平米配备1名员工。这些客户的自动化普及率极低。综上所述,在安博所有的物流基础设施中,采用一种或多种自动化技术的设施占20-25%。虽然运营密度可能是自动化的副产品之一,但它不是主要目标,也并不常见。事实上,有助于缓解设施内的拥堵状况是多种自动化系统的重要优点之一。

目前,不同自动化技术的普及率差异很大。据安博于2019年对美国物流客户进行的调查显示,约30%的受访对象的物流设施配备了输送机或垂直升降存储系统——这两项是目前最普遍的自动化技术。约8-10%的受访对象的物流设施配备了自动导引车/自主移动机器人,约8-10%的受访对象的物流设施配备了电子标签辅助拣货系统或语音指令拣选系统。刚性自动化系统(自动存取系统、自动分拣系统)相对不太常见,在受访对象的物流设施中仅占3-5%。采用上述自动化技术的多为大型设施:例如,采用机器人的物流设施比平均规模大33%,采用自动存取或自动分拣系统的物流设施是平均规模的3倍。

出于各种原因,目前端到端自动化系统非常少见,总体普及率极低,特别是刚性自动化系统。具体原因包括:

  • 成本高、投资回收期长。许多传统形式的自动化系统都是高度定制化系统,具有特定用途,这既抬高了初始成本,又限制了二次利用。此外,许多物流设施的工人数量本来就少,因此通过任务/流程自动化来节省劳动力所带来的经济效益有限。
  • 流程复杂、规划难度高。自动化在同时具备以下三项特征的领域最为普遍:(i) 流程重复;(ii) 物流量大;(iii) 逐日和逐月变化小。电子商务业务天然具有较大的波动性,这进一步加大了此类业务对自动化进行长期投资的难度。不过,在节假日等劳动力需求剧增的高峰期,自动化的优势尤为明显。
  • 实施过程中的局限性。供应链历来都是为了提高效率而建立的。用于系统升级的停机时间很短,现有流程的中断会产生额外成本,并给运营稳定性带来风险。
  • 信息技术原因和数据质量差。自动化系统相当复杂,因此需要整合多个现有系统(如订货、仓库管理),这意味着长久以来信息技术现代化所面临的障碍也存在于自动化过程中。DC Velocity和ARC Advisory Group于2020年第一季度进行的一项调查显示,优先级最高的技术性投资仍然是仓库管理系统,在受访对象中占36%。
  • 劳动力限制。处于历史最低水平的失业率、日益复杂的工作内容(如技术人员)和设施位置偏远是实施自动化过程中的三大障碍。

最新技术能够解决长久以来自动化普及所面临的阻碍。集成变得更为简单,刚性自动化系统越来越多地被设计成模块化系统,而移动式自动化系统则需要配备相应人员。自动化可作为一项渐进性技术改善现有流程,而不是从根本上取而代之——同样,自动化的重点在于提高劳动生产率,而不是完全自主的“暗箱”操作和/或彻底改变物流基础设施的用途。物流行业的共识是自动化将提升经济效益:在DC Velocity开展的调查中,96%的受访对象(在新冠疫情爆发之前)预测,未来三年内,仓库自动化的附加值将有所增长。

自动化为物流基础设施所面临的要求带来了哪些改变?

自动化为业务网点的选址提供了更大的自由度,而且大多数自动化系统都可以集成至任何现代化设施。我们研究了物流基础设施面临的两大潜在变化:功能要求和位置要求。

自动化对相关硬件设施的要求并没有改变物流设施的功能性报废率。向移动式自动化系统和模块化刚性自动化系统转变的趋势意味着,随着技术变得越来越灵活,相关硬件设施就没那么重要了。大多数必要的硬件设施都可以进行改造(如满足更高的电力要求)。有关硬件设施的更多详细信息,请参见附件1。

自动化为开辟更新、生产效率更高的业务网点带来新的可能性。确切地说,自动化为物流设施向劳动力资源有限的市场扩张提供了机会。从表面上看,物流业务与劳动力需求脱节似乎是位置偏远的设施需要考虑的问题。而实际上,对于大多数物流客户来说,降低运输成本并缩短与消费者的距离是一项关键任务。因此,更令他们感兴趣的是如何利用自动化在人口稠密地区和城市开辟业务网点,因为在这些地区,劳动力成本和资源一直是一大难题。

总结

对于物流客户来说,自动化为其提供了优化物流设施的机会。

借助自动化,客户可以在位置更加优越的地区设立业务网点,从而优化供应链。目前,自动化的普及率较低,但呈上升趋势,其中在电商业务等飞速变化的细分领域,自动化的普及率更高、发展更快。在技术方面,发展最快的自动化解决方案具有以下特点:灵活性更高、可移动性更强,以及对相关硬件设施的依赖程度比过去更低。值得注意的是,自动化并没有影响物流设施的功能性报废,而是通过弱化设施接近劳动力资源的需求,为开辟更新、生产效率更高、贴近终端消费者的业务网点带来新的可能性。通过这种方式,自动化正在帮助供应链更快地走向未来——届时,高效运作、位置优越的物流设施将帮助客户直接送货到户。

 

Related Features