过去不可想象的事情在现代仓库中已经变得司空见惯。机器人和可扩展的自动化现在是在市场波动期间蓬勃发展的必备条件。
仓库自动化在美国出现的时间比人们想象的要长得多。虽然今天我们认为自动机器人和软件驱动的机器在没有人类的环境中持续运行，但在过去的几十年里，自动化看起来不同(而且意味着不同的东西)。它的现代根源于技术革命，也被称为迎来20世纪的第二次工业革命。大规模生产的诞生要求新的技术和系统，使制造和分销可扩展和更有效。然而，空间和劳动力是使美国比其他国家更长时间处于人工模式的关键因素。
“欧洲和日本的仓库自动化可能比美国早10年，因为这些国家的劳动力更昂贵，空间也更有限。在美国，公司有大量的土地和负担得起的劳动力，”全球仓库自动化提供商Swisslog Americas总裁马库斯·施密特(Markus Schmidt)说。“当然，这些年来，这个等式发生了变化。”
新冠疫情无疑改变了仓储运营的性质，因为市场需求迅速转变，电子商务迅速发展。此外，新冠疫情后，很难让人们在配送中心工作，所以在消费者需求增加的情况下，劳动力严重短缺。
在COVID - 19之前，仓库自动化主要集中在货物到人的运输和分类应用上。在过去的五年里，特别是在新冠疫情期间，人们对自主移动机器人(amr)的兴趣有所增加，以减少劳动力依赖，提高效率，并在市场突然变化的情况下迅速扩大规模。
CarryPick是一个模块化的存储和订单提取系统，可以设计为任何空间，移动或修改容易。图片来自Swisslog。
以网上购物为例。移动应用程序和实时信息交换的出现，使得消费者可以很容易地在网上订购杂货，并让他们送货或在商店提货。虽然需求在可控范围内，但私人采购员在过道里走来走去，从货架上取下商品来完成个人订单。然而，在大流行期间，网上杂货销售突然增加，安全协议限制了手工配送。
于是，新技术和小型配送中心应运而生，以更少的劳动力高效、准确地挑选食品杂货。这种自动化在几年前是不可想象的，因为根本不需要它。现在，大多数先进的配送中心都有货物到人的机器人解决方案来存储和提取物品。
“有很多创新的新公司进入这个领域，也有很多老牌公司。整个行业每年增长20%左右。”
平衡存储和吞吐量
在那个劳动力充足的年代，流行词不是“自动化”，而是“吞吐量”。在20世纪初，交通运输的进步使得将货物更快地交付给更广泛的客户群成为可能。重点是更快地生产更多的产品，并将它们送到客户手中。
但大规模生产在大萧条期间戛然而止，一些人认为部分原因是商品生产过剩。随着经济开始好转，数字革命或第三次工业革命在1947年左右诞生，为计算机、先进的网络技术以及最终的自动化存储和检索系统(As /RS)铺平了道路。
然而，随着市场的波动，仓库仍然感到储存了太多库存而没有移动的痛苦。因此，吞吐量成为一种平衡行为，公司开始重视效率、灵活性和可伸缩性——上上下下都是如此。
直到最近，如果一个仓库需要更多的空间，就会增加更多的存储容量和劳动力。在今天的自动化系统中，吞吐量和存储并不是严格成正比的。
例如，Swisslog的CarryPick存储和订单拣选系统包括携带移动货架的机器人，仓库可以独立扩展机器人和货架。
“你可以增加更多的机器人来获得更多的吞吐量。或者你可以增加更多的货架来获得更多的库存，”施密特说。“在零售旺季，这种灵活性对在线业务和所有仓库来说尤其宝贵。”
现代自动化仓库是灵活的，可以独立地扩大库存或吞吐量。图片来自Swisslog。
增加或扩展自动化
一旦自动化系统就位，就可以相对简单地扩展它以满足需求。然而，仓库如何扩展或增加新的自动化，特别是对于有特殊存储或处理要求的货物?
继续以食品杂货为例，在电子食品杂货仓库中，通常有三种主要的产品类别，可以根据温度区进行区分:常温干货，冷藏新鲜农产品，冷冻冷冻食品。在新冠疫情之前，冷冻食品的销量相对低于冷藏和干燥食品。因此，杂货店订单自动化的第一次尝试集中在冷藏和干燥食品上。然而，随着冷冻食品需求的增加，有机会扩大这一产品类别的自动化。
但在冷冻食品的情况下，自动化技术必须承受冰冻温度才能正常运行。此外，仓库的冷冻食品区域和所有储存、储存、提取和运输冷冻货物的环境都必须保持严格的温度要求，更不用说任何取货区域或运输车辆了。
考虑到所有额外的考虑，仓库需要确保他们有足够的容量来证明具有不同的、严格的要求的自动化新产品线是合理的。或者，他们需要考虑一种适应性强、可扩展的解决方案，可以根据季节或市场变化调整吞吐量。
一种解决方案是建立一个或多个微型履行中心，以满足不同的需求和产品要求。微型履行中心是位于消费者附近的小型自动化配送中心，为地理区域提供有限的库存和吞吐量。
微型履行中心的最大挑战是规模。如果投资规模太小，投资回报可能令人失望。但如果它们太大，配送中心和消费者之间可能会有太大的距离。仓库需要找到一个平衡大小和距离的最佳点。例如，一个不断销售许多不同商品的超市可能需要一个具有不同温度区域的大型配送中心来满足3-5个附近商店的订单。其他公司可能会发现，建立多个微型履行中心是可行的，每个中心都为特定的产品需求量身定制。
微型履约中心也能让线上零售商受益。想要扩展到不同地理区域的公司可以建立一个小型中心，只为在线客户服务，而不需要投资实体店。实体公司已经在尝试这一概念，它们将在线订单转移到仅限在线的微型履行中心，完全避开实体店履行。
设计、数据和决策
Swisslog的AutoStore等系统消除了仓库自动化的猜测工作。AutoStore是一种标准化产品，由机器人、特殊形状的塑料箱和机器人驾驶的铝栅格组成。仓库可以选择网格大小;包括多少垃圾箱、机器人和拣货站;挑选站的位置;然后瑞丝格来干重活。
施密特说:“我们研究一个特定的客户应用程序，计算出他们需要多少库存，需要多少吞吐量，然后我们使用AutoStore技术专门为该需求设计一个解决方案。”
产品数据驱动AutoStore系统设计，以确保解决方案满足所有库存、吞吐量和运营需求。图片来自Swisslog。
Swisslog等自动化公司依靠客户数据来分析和了解客户的特定需求和能力，以定制解决方案。这意味着仓库必须提供大量详细的产品和操作数据，特别是在将人工流程(如拣货)交给机器人时。
在高度自动化的配送中心，趋势是让机器人自动化拣货过程。然而，并不是所有的东西都可以通过自动化来挑选。
施密特说:“我想说，在当今世界，可能70%是可选的，30%是不可选的。”“你需要确保你得到的百分比是正确的，然后你还需要设计一种方法来处理那些不能自动挑选的产品，因为那些你仍然需要按常规挑选。”
尽管在构建一个完全自动化或混合系统时，机器人是人们关注的焦点，但先进的软件是连接和运行仓库的粘合剂。将技术集成为一个内聚系统是复杂的，当机器人、自动化流程和人类需要交互时，就变得有趣了。软件需要指导技术和人员在正确的时间做正确的事情，同时监控设备、库存和位置，并与其他软件通信，例如发送订单状态通知的面向客户的应用程序。
软件协调所有活动的部分，同步数据，并帮助做出决定。如果地板上的机器人在其路径上看到障碍物，无论是在附近还是在远处，它要么需要停下来，绕过障碍物，要么穿过不同的路径。此外，还需要软件来指导机器人做出局部决策或与操作员沟通，操作员可以告诉机器人该做什么。有些决策必须在几毫秒内在本地做出，而另一些决策则可以更有战略意义地提前编程。
AutoStore通过紧凑的机器人和垂直堆放在铝制网格上的垃圾箱来节省空间和时间。图片来自Swisslog。
这是一个适合聪明人的行业
今天的流行词是“工业4.0”，将“第四次工业革命”翻译成现代数字语言。随着先进技术和云计算的采用，世界的联系更加复杂，这可能使它变得非常脆弱，正如COVID所显示的那样。尽管历史可能会重演，但目前的发展轨迹是自动化的上升趋势。
随着仓库自动化试图减少对体力劳动的依赖，工程师仍然有足够的空间来建立有利可图的职业生涯。请记住，几十年前不可想象的事情现在已经司空见惯。公司比以往任何时候都更重视创新和创造力，并希望储备聪明的人才来应对经济形势。没有人真正知道未来会发生什么，但可扩展性、灵活性和机器人已经从趋势转变为贸易。
“在学校和大学里，有很多关于自动化和制造业的教学。但我认为，作为一个社会，我们已经榨干了最后一点。”“在仓库自动化方面，一切都是传统的，我们现在刚刚进入一个真正有趣的自动化发生的阶段，这将持续一段时间。”
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