劉官勤 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海華鐵旅服有限公司

1 主要概況及背景

隨著高鐵動(dòng)車發(fā)車量的日益增大，旅客對(duì)車上商品選擇提出了更高的要求，高鐵及動(dòng)車隨車商品配送種類及數(shù)量也日益繁多。合肥南站作為華東地區(qū)較為重要的、規(guī)模量較大的鐵路客運(yùn)樞紐站，隨著商合杭等新加入的高鐵運(yùn)行線路的開(kāi)通，車上商品的需求量越來(lái)越大。

隨著機(jī)器人技術(shù)和人工智能的發(fā)展，倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人迎來(lái)了蓬勃發(fā)展的時(shí)期。亞馬遜早在2012年即推出kiva機(jī)器人，長(zhǎng)像酷似冰球的kiva機(jī)器人頂部有升降圓盤(pán)，會(huì)掃碼地上條碼，根據(jù)訂單指令將貨物從所在的貨架搬運(yùn)至員工處理區(qū)。倉(cāng)儲(chǔ)的無(wú)人化和自動(dòng)化正在成為整個(gè)行業(yè)的趨勢(shì)。

對(duì)于路外，目前國(guó)內(nèi)各大電商也陸續(xù)開(kāi)發(fā)了自己的機(jī)器人。比如阿里的“曹操”，可以迅速定位商品在倉(cāng)庫(kù)的位置，并且規(guī)劃最優(yōu)撿貨路徑，自動(dòng)把貨物送到打包臺(tái)。京東也有類似的搬運(yùn)機(jī)器人，京東還使用了六軸機(jī)械臂，通過(guò)視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，對(duì)不同的貨物進(jìn)行分揀。

目前，華鐵旅客服務(wù)有限公司擔(dān)當(dāng)全局660組標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組的餐飲服務(wù)，2017年餐飲總收入9.12億，2018年預(yù)計(jì)餐飲總收入11.62億。現(xiàn)有高鐵餐飲倉(cāng)庫(kù)8個(gè)，包括虹橋倉(cāng)庫(kù)、上海倉(cāng)庫(kù)、合肥南倉(cāng)庫(kù)、南京南倉(cāng)庫(kù)、南京倉(cāng)庫(kù)、徐州東倉(cāng)庫(kù)、杭州東倉(cāng)庫(kù)、溫州南倉(cāng)庫(kù)，倉(cāng)儲(chǔ)空間依然不能滿足日益增長(zhǎng)的運(yùn)力要求。因?yàn)閭}(cāng)儲(chǔ)空間受限，對(duì)供應(yīng)商的一次供貨訂單需要供應(yīng)商多次進(jìn)貨。以上海虹橋?yàn)槔?，?duì)交路的集中出貨需要37人從凌晨1～6點(diǎn)近5個(gè)小時(shí)的人工揀選才能完成。

華鐵智能倉(cāng)合肥南項(xiàng)目擬實(shí)現(xiàn)高鐵動(dòng)車銷售商品的自動(dòng)入庫(kù)、出庫(kù)、盤(pán)點(diǎn)等功能，增加倉(cāng)儲(chǔ)坪效,減少人到倉(cāng)庫(kù)往返的搬運(yùn)工作，提高工作效率，緩解勞動(dòng)強(qiáng)度，至少減少2/3的人力成本，縮短揀選時(shí)間。實(shí)現(xiàn)商品的自動(dòng)入庫(kù)出庫(kù)，自動(dòng)盤(pán)點(diǎn)，減少人工干預(yù)，積聚企業(yè)的科技含量，提高倉(cāng)儲(chǔ)效率，未來(lái)可在其他倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行推廣。

倉(cāng)庫(kù)面臨著如下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）管理方式原始，導(dǎo)致倉(cāng)庫(kù)難以管理更多品種貨品，來(lái)豐富市場(chǎng)產(chǎn)品，拓展高鐵銷售；

（2）商品多采用地堆方式，倉(cāng)庫(kù)空間利用率低，造成空間浪費(fèi)；

（3）人找貨模式，揀貨人員因?yàn)槭炀毘潭炔町悊?wèn)題，尤其是新進(jìn)員工對(duì)貨品不熟悉，容易產(chǎn)生揀錯(cuò)貨品等錯(cuò)誤；

（4）貨品種類繁多，堆放受場(chǎng)地限制，導(dǎo)致不同貨品難以識(shí)別，揀貨難度大且容易出錯(cuò)；

（5）商品不能確保按照批次、日期進(jìn)行揀選，難以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出，從而出現(xiàn)食品安全風(fēng)險(xiǎn)；

（6）人工揀貨勞動(dòng)強(qiáng)度大，易造成揀貨人員流失；

（7）招工困難，且新員工不熟悉倉(cāng)庫(kù)不易上手，有一定的培訓(xùn)及時(shí)間成本；

（8）人工成本逐年增加，特別是春運(yùn)、暑運(yùn)等高峰時(shí)期，會(huì)出現(xiàn)人工短缺，需要大量增加臨時(shí)工。

因此，急需開(kāi)展華鐵智能倉(cāng)項(xiàng)目的研究，以先進(jìn)、智能、成熟的智能機(jī)器人及配套系統(tǒng)來(lái)適應(yīng)日益增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求，并且通過(guò)項(xiàng)目來(lái)帶動(dòng)管理人員管理水平提升。

2 智能倉(cāng)系統(tǒng)主要功能及特點(diǎn)

華鐵智能倉(cāng)系統(tǒng)解決方案擬由智能機(jī)器人、可移動(dòng)貨架、多功能工作站、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)、智能調(diào)度系統(tǒng)、機(jī)器人主體控制系統(tǒng)等一系列硬件、軟件系統(tǒng)構(gòu)成。以人工智能算法為核心調(diào)度各類硬件資源，實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的作業(yè)，包括：上架、揀選、補(bǔ)貨、退貨、盤(pán)點(diǎn)等倉(cāng)庫(kù)內(nèi)全部的作業(yè)流程。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

（1）貨架到人。在所有涉及到分揀庫(kù)區(qū)的業(yè)務(wù)流程中包括上架、補(bǔ)貨、揀貨、盤(pán)點(diǎn)、退貨等，員工都無(wú)需進(jìn)入分揀庫(kù)區(qū)內(nèi)部，只需要在工作站等待，系統(tǒng)自動(dòng)指派移動(dòng)機(jī)器人將目標(biāo)貨架運(yùn)到工作站，待員工在系統(tǒng)指導(dǎo)下完成業(yè)務(wù)后，再將貨架送回到分揀庫(kù)區(qū)。

（2）系統(tǒng)主導(dǎo)。系統(tǒng)對(duì)接ERP系統(tǒng)，訂單下達(dá)后，所有的資源調(diào)度與業(yè)務(wù)流程的推進(jìn)均由系統(tǒng)主導(dǎo)，所有的數(shù)據(jù)流（包括表單）也由系統(tǒng)創(chuàng)建并維護(hù)，無(wú)需人工介入，員工只需要在系統(tǒng)（燈光按鈕，工作站人機(jī)界面等）的指示下，完成商品從貨架上揀選，掃碼，裝箱等動(dòng)作。

（3）機(jī)器學(xué)習(xí)。機(jī)器人系統(tǒng)具備智能自主學(xué)習(xí)功能，機(jī)器人接受訂單后，通過(guò)系統(tǒng)選取的最優(yōu)化路線駛向存放貨品的貨架；機(jī)器人能靈活適應(yīng)運(yùn)行環(huán)境、靈活避障繞行。系統(tǒng)可以輔助機(jī)器人提高自主決策的能力，幫助優(yōu)化訂單順序、優(yōu)化倉(cāng)庫(kù)改造，同時(shí)能提高庫(kù)存轉(zhuǎn)化率，以最經(jīng)濟(jì)的方式高效完成訂單。

（4）場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)從倉(cāng)庫(kù)、用戶、商品、貨架類型、業(yè)務(wù)形態(tài)、運(yùn)行模式等多個(gè)方面，抽取復(fù)雜場(chǎng)景中的特征，形成模塊化可復(fù)制的產(chǎn)品級(jí)解決方案，利用自身的大數(shù)據(jù)分析及超強(qiáng)學(xué)習(xí)能力，系統(tǒng)能夠?qū)θ魏蝹}(cāng)庫(kù)模式都能進(jìn)行極高的適配，系統(tǒng)將比人更加了解業(yè)務(wù)。

3 合肥南站智能倉(cāng)實(shí)施建議

目前合肥南站建設(shè)了一個(gè)全新的倉(cāng)庫(kù)，面積約500 m2。該倉(cāng)庫(kù)目前已經(jīng)到了地坪施工階段，在調(diào)研了智能機(jī)器人對(duì)地坪、承重、場(chǎng)地布局要求后，及時(shí)對(duì)施工方提出了較高的施工驗(yàn)收要求，解決了本項(xiàng)目最關(guān)切的場(chǎng)地問(wèn)題。

3.1 平面圖規(guī)劃（見(jiàn)圖1）

圖1 合肥南站倉(cāng)庫(kù)規(guī)劃圖

通過(guò)充分調(diào)研，了解場(chǎng)地物流動(dòng)線及相鄰冷庫(kù)物流運(yùn)輸動(dòng)線，同時(shí)結(jié)合智能倉(cāng)對(duì)場(chǎng)地的要求包括庫(kù)容、消防、通道、路徑規(guī)劃等，對(duì)實(shí)施場(chǎng)地進(jìn)行規(guī)劃，輸出平面規(guī)劃圖（見(jiàn)圖1）。

3.2 地坪施工

良好的地面環(huán)境可以使機(jī)器人更穩(wěn)定的運(yùn)行，并且能夠降低機(jī)器人雷達(dá)、輪子、電機(jī)等多種零部件的磨損率，特制定地面技術(shù)要求（參照國(guó)標(biāo)GB50209-2010建筑地面工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范），并對(duì)不符合技術(shù)要求的地坪提出改造說(shuō)明。在項(xiàng)目前期，項(xiàng)目實(shí)施負(fù)責(zé)方參與到地坪施工溝通協(xié)調(diào)中來(lái)，并提供地坪技術(shù)要求及改造說(shuō)明。

主要對(duì)地坪提出了如下要求：

①當(dāng)機(jī)器人運(yùn)行的路面起伏程度在最大允許值以下時(shí)，機(jī)器人應(yīng)能實(shí)現(xiàn)可控的額定速度行駛，起伏程度定義為在基準(zhǔn)范圍內(nèi)的最高高度與最低高度之差，1 m2范圍內(nèi)的最大允許值小于2 mm（含2 mm），2 m直線內(nèi)坡度小于0.002；

②當(dāng)機(jī)器人運(yùn)行的路面臺(tái)階高度最大允許值需小于2 mm（含2 mm）；

③路面溝寬幅度最大允許值需小于2 mm（含2 mm）；

④地坪載荷要求大于0.5 t/m2；

⑤地面要求硬度在c30（用回彈儀測(cè)試，要求數(shù)值大于30 MPa 或 30 KN/m2）以上；

⑥要求金剛砂地面或者水泥硬化地面，要求耐磨、無(wú)靜電、摩擦不起灰；如果采用環(huán)氧地坪，需要做防靜電處理；

⑦地面禁止打蠟，摩擦力要求地面與聚氨酯輪子的靜摩擦系數(shù)應(yīng)不低于0.55（一般未打蠟地面都可達(dá)到該值）；

⑧地面不能出現(xiàn)明顯的坑洼、凹凸部分，不能有殘留鋼釘、膨脹螺絲等物品。

3.3 強(qiáng)弱電施工

本項(xiàng)目實(shí)施方提出要求如下：

①網(wǎng)線敷設(shè)規(guī)范；

②室內(nèi)放裝AP安裝規(guī)范；

③網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器強(qiáng)電敷設(shè)規(guī)范；

④機(jī)房設(shè)備安裝規(guī)范。

3.4 場(chǎng)地劃線貼碼

根據(jù)在地面標(biāo)定的碼來(lái)定位移動(dòng)機(jī)器人、貨架、充電設(shè)備、揀貨工作站、補(bǔ)貨工作站等的位置，實(shí)施階段根據(jù)平面圖規(guī)劃圖紙，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行劃線、貼碼。貼碼精度要求較高。

3.5 工作站、貨架、紙盒安裝調(diào)試

工作站主要有兩大類：標(biāo)準(zhǔn)在線工作站、離線工作站。

在線工作站一般配備工作站電腦、打印機(jī)、掃描槍等設(shè)備。

離線工作站一般配備一個(gè)RF手持設(shè)備（Android系統(tǒng)）。

在線工作站部署，工作站硬件安裝：

①工作站計(jì)算機(jī)設(shè)置；

②環(huán)境安裝；

③部署新Build；

④工作站配置更改；

⑤打印機(jī)安裝；

⑥測(cè)試電子標(biāo)簽；

⑦掃碼槍設(shè)置；

⑧揀貨站槽位編碼及確認(rèn)碼。

離線工作站部署：

①離線工作站地圖編輯；

②離線工作站參數(shù)配置；

③離線工作站地面貨位碼信息維護(hù)；

④離線工作站后臺(tái)部署；

⑤RF手持設(shè)備程序安裝；

⑥RF手持設(shè)備配置。

貨架到場(chǎng)后，需要預(yù)留貨架安裝場(chǎng)地，便于進(jìn)行貨架組裝、紙盒組裝、入場(chǎng)。

3.6 服務(wù)器部署

實(shí)施方需要對(duì)已經(jīng)安裝的服務(wù)器進(jìn)行環(huán)境部署，部署內(nèi)容包括：操作系統(tǒng)、系統(tǒng)環(huán)境、調(diào)度服務(wù)、系統(tǒng)服務(wù)、中控服務(wù)、接口服務(wù)等安裝。完成上述安裝后，還需要對(duì)安裝的服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)測(cè)試、并觀察一段時(shí)間，以確保系統(tǒng)可用、穩(wěn)定。

3.7 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

對(duì)服務(wù)器、工作站、充電樁、移動(dòng)機(jī)器人等設(shè)備調(diào)試。

根據(jù)方案定義的流程，準(zhǔn)備流程中需要的各種要素包括商品條碼、周轉(zhuǎn)箱、單據(jù)、搬運(yùn)設(shè)備等，進(jìn)行補(bǔ)貨、揀貨、盤(pán)點(diǎn)等流程測(cè)試，測(cè)試時(shí)注意收集問(wèn)題并及時(shí)反饋，調(diào)整。

4 總結(jié)

倉(cāng)庫(kù)利用方面，提高了場(chǎng)地利用率（較地堆），場(chǎng)地滿足約近5 000箱貨物的存儲(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)因規(guī)劃整齊，美觀，功能區(qū)區(qū)分清晰，工作環(huán)境較好。

人員配置方面，按場(chǎng)地補(bǔ)貨及揀貨人員統(tǒng)計(jì)。智能倉(cāng)補(bǔ)貨人員配屬1～2人，揀貨人員配屬2人，共計(jì)3人。隨著合肥南動(dòng)車所新的六線庫(kù)啟用、商合杭高鐵開(kāi)通，合肥南倉(cāng)庫(kù)后續(xù)業(yè)務(wù)量將增大，按估算業(yè)務(wù)量為當(dāng)前業(yè)務(wù)量的2-3倍，以目前模式，估算人員約為10～12人作業(yè)。按人工成本10萬(wàn)計(jì)算，從2019年即可開(kāi)始產(chǎn)生投資回報(bào)。

通過(guò)合肥南站智能倉(cāng)的建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)倉(cāng)庫(kù)智能化管理，提高倉(cāng)庫(kù)管理效率，更科學(xué)、更規(guī)范、更有序，提高揀配效率和準(zhǔn)確率，有效預(yù)防差錯(cuò)率，保障高鐵配送準(zhǔn)確、高效、安全，同時(shí)，華鐵旅服公司可以實(shí)時(shí)掌握倉(cāng)庫(kù)的商品庫(kù)存信息，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化商品的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效的商品途中補(bǔ)貨，提高商品的銷售量，創(chuàng)造更大社會(huì)價(jià)值。