料箱機器人訂單履行方案創新與應用

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• 料箱機器人訂單履行方案創新與應用（深圳市海柔創新科技有限公司 董寧）

料箱機器人訂單履行方案創新與應用

本文分析了訂單履行概念的來源，料箱立庫中訂單履行方案的技術發展路徑；并結合料箱機器人在近10年的快速崛起，以及海柔創新相關的技術迭代和項目案例，對料箱機器人訂單履行方案創新與應用進行了詳細介紹。

董寧

深圳市海柔創新科技有限公司

董寧

海柔創新大客戶拓展資深總監

負責國內和海外的大客戶開發。2010年進入自動倉儲行業，在多家國際頭部集成商任職，成功案例覆蓋電商，零售，食品，醫藥，服裝，汽車，航空等行業。

訂單履行概念及技術發展

1.訂單履行概念的發展

訂單履行（Order Fulfillment）這一概念與現代供應鏈管理和商業實踐的發展密切相關，其核心邏輯可追溯至以下幾個關鍵階段：

20世紀初，工業化生產與分銷體系的形成為訂單履行奠定了初步基礎。大規模生產時代（如福特流水線）催生了商品分銷需求，企業需系統化處理訂單以匹配生產與交付。此時，制造商通過分銷商、零售商網絡完成訂單交付，但流程分散，缺乏統一管理概念。

1950年～1980年，物流與庫存管理理論的發展為訂單履行提供了理論框架。如經濟訂貨批量（EOQ）理論、優化庫存與訂單匹配、運輸倉儲協同等。與此同時，計算機系統開始輔助訂單處理（如MRP，物料需求計劃），初步實現流程自動化。

1980年～2000年，供應鏈管理（SCM）概念興起，其理論將訂單履行定義為“從接收訂單到交付客戶的全鏈路活動”，涵蓋訂單處理、庫存分配、揀貨包裝、物流配送等環節。驅動因素包括：全球化趨勢下，跨國企業需協調多地生產與配送；亞馬遜等電商崛起，要求更快的交付速度和透明度，通過更強的訂單履行能力來提高客戶體驗。

2000年至今，電商與技術的革命進一步推動其標準化與數字化。例如：亞馬遜FBA（2006年）提出“端到端”履約服務，將概念推向標準化；全渠道零售整合線上線下訂單履行，催生“就近發貨”“線上下單，線下提貨”等模式。電商的快速增長倒逼企業重構訂單履行體系。而在技術側，OMS/WMS/TMS等系統的應用普及實現了訂單、倉庫、運輸的數字化協同，大數據與AI則為動態預測需求、優化庫存布局和配送路徑提供了助力。

2.訂單履行技術發展

（1）機械化階段（20世紀中期），這一時期以傳送帶、叉車等設備為主要技術代表，它們主要替代人力搬運，訂單分揀依舊主要靠人工完成，存在效率低、錯誤率高、依賴人工經驗等局限。如圖1。

圖1 早期訂單履行技術

（2）自動化階段（2000年左右），這一時期AS/RS（自動化立體庫）、Miniload、多層穿梭車、AutoStore、固定式分揀機、WMS（倉庫管理系統）等技術的發展，使得庫存管理逐步趨向數字化，訂單處理速度有所提升，但柔性仍顯不足。

（3）智能化階段（2010年至今），傳統物流自動化技術得到更廣泛的應用，AGV/AMR、AI調度算法、機器視覺、IoT傳感器等新技術也不斷發展，進一步助力訂單履行能力的提升。如動態路徑規劃通過AI技術實時優化機器人揀選路徑，可使效率提升30%～50%；以Kiva為代表的“貨到人”系統方案可減少人工移動，揀選效率實現1000件/小時以上；數字孿生通過虛擬仿真預演訂單波峰應對策略（如京東“亞洲一號”倉），讓訂單履行進入新的階段。

（4）柔性化與協同化（當前趨勢），這一階段的訂單履行技術主要呈現出幾個特點，包括云倉網絡：通過云端調度跨倉訂單，實現就近履約（如菜鳥）；模塊化設計：可擴展的自動化模塊適應業務波動（如Swisslog的Click&Pick系統）；水平&垂直方向協同：AMR水平運行+貨架區垂直協同作業(如海柔創新的HaiPick System 3)，等等。

海柔創新訂單履行方案技術迭代

Kiva機器人的出現，讓基于料箱的自動化方案有了顛覆式創新，以此為基礎升級迭代而來的AMR和背簍式機器人，進一步豐富了料箱訂單履行方案。據統計，AMR全球出貨量在近年來出現井噴式增加，復合增長率超過55%。如圖3。

海柔創新作為料箱機器人領域的代表，2015年便開始研究開發料箱機器人技術，核心圍繞料箱存儲和訂單揀選的場景不斷開發和迭代，隨后陸續發布出經典“貨箱到人”自動化揀選方案HaiPick System 1、超多形態混存揀選方案HaiPick System 2、超高密度智能揀選新模式HaiPick System 3（業內俗稱“大小車”方案），以及最新一代只包含單一機型的HaiPick Climb閃攀系統（如圖2）。

圖2 海柔創新閃攀系統

圖3 近幾年AMR全球市場應用情況

其中，HaiPick System 1面向紙箱料箱混揀、多種料箱規格或有定制化需求的客戶；HaiPick System 2可實現大中小件貨物同場存儲和一站式揀選，它將產品從分庫存儲轉變為同庫存儲，提升貨架區縱向空間利用，減少整體倉庫面積，免去二次合單/合流；HaiPick System 3通過兩種形態的機器人——箱式倉儲機器人（ACR）和極速潛伏式頂升機器人（AMR）K50協同作業，支持1～3深位部署，最高12米取貨，每平方米存儲多達48箱，可高效完成倉內出、入、盤、理業務；HaiPick Climb閃攀系統，配備單一類型的閃攀機器人，通過貨架單側導軌攀爬（垂直爬升速度1米/秒），機器人可在貨架底部自由穿行（最快4米/秒），以最短、最優路徑往返貨架與揀選站。和上一代產品相比，閃攀系統由原本的地面行走升級為三維空間行走與取放貨。由于沒有不同設備間的節拍匹配問題，大大提升了單機運行效率與作業時間預估準確性，可以更好地把控不同工作站之間的任務均衡，進一步提升了倉庫的整體作業效率，訂單最快2分鐘即可出庫。此外，新一代解決方案還充分考慮了降低碳排放和搬倉的便利性。

料箱機器人訂單履行技術典型應用

1.高效、敏捷的訂單履行體系成為剛需

新冠疫情后，海外用戶線上購物需求增長，盡管相比于中國快速、成熟的電商發展，海外發達國家的電商滲透率還存在發展空間，但越來越多海外企業意識到敏捷訂單履行體系的重要性。例如，韓國戶外知名品牌NEPA（耐葩）、西班牙國寶級品牌Desigual（多思奇格）等，他們往往需要通過設立新的運營中心以達到降本增效的目的。其需求具體體現在兩大方面：舊倉合并成新倉，以及打造面向線上線下全渠道訂單的敏捷履約體系。

圖4 料箱機器人應用現場

在倉庫整合方面，鞋服企業庫存常零散分布于不同倉庫，導致倉庫之間的運輸調度耗時耗力、庫內設備冗余、倉租成本增加、人力和運營成本上升等問題。另一方面，隨著消費者購買渠道增多，品牌需盡可能為消費者的購物、選品、退換貨等提供便利，以提升消費體驗。

除需要滿足線下門店的發貨、退換貨、補貨需求外，線上渠道（如品牌獨立站、電商平臺、商超賣場的線上訂購系統）等也造成了碎片化的訂單需求。需要將B2B與B2C整合，即門店訂單、個人消費者訂單進行一盤貨整合，以敏捷應對全渠道零售的挑戰。

2.典型案例

（1）歐洲時尚巨頭多思奇格Desigual項目

多思奇格Desigual比拉德坎斯配送中心自動化項目，需同時兼顧B2B門店配送、全渠道零售下B2C的碎片訂單發貨需求。因此，其面臨兩大痛點：過去有兩個倉庫分開管理，造成設備冗余、資源浪費、成本上漲；以往使用的托盤貨架系統不夠靈活，管理過于粗放，難以精細化地根據產品的系列和尺碼進行上架、分揀出庫、門店補貨等操作。

引入海柔HaiPick System 1后，通過料箱級存儲、密度提升、直接存取紙箱以及全流程自動化的系統操作，不僅有效化解痛點問題，減少冗余的設備和空間利用，還省去紙箱換料箱的流程，讓整體效率大幅提升。25臺HaiPick A42搭配5組工作站實現高效自動化操作，可實現99.99%的揀貨準確率；吞吐量達到650箱/H，日均發貨商品高達3萬件，整體運營效率提升了3～4倍，從而有利于門店補貨，更能應對全渠道零售帶來的物流挑戰。此外，海柔HaiPick System與Desigual現有的WAMAS倉庫管理系統高度集成，確保系統之間的無縫鏈接和高效運營，有效提高訂單處理效率。

（2）韓國NEPA綜合物流中心項目

NEPA綜合物流中心主要面臨如下痛點：一是采用托盤和人工貨架的方式存儲商品。由于人體高度限制，倉庫2米以上的高度無法有效利用，亟須優化現有的存儲模式，提升存儲密度；二是原有的倉庫揀選工作強度過高，造成倉庫招工困難，隨之產生人力運營成本上漲、培訓成本增加等問題；三是NEPA在韓國有兩處分開的倉庫，倉庫之間車程約2小時，不利于庫存的統一調度管理，因此造成不必要的交通成本和運營成本。此外，舊有的倉儲體系庫存信息不夠透明和精準，無法及時反映市場變化。

對此，海柔創新攜手伙伴Bowoo System，在該物流中心部署HaiPick System 3（大小車方案）。

在空間利用和存儲密度方面，海柔創新在9300平方米的存儲面積里，為NEPA規劃超過13萬個庫位，料箱以0間距雙深位進行存放，貨架高度分別達到7.2米和8.7米，最終達到290萬件商品存儲。

在應對勞動強度和人力成本方面，HaiPick System 3針對B2B和B2C業務分別設置8個出庫工作站和6個人機直揀工作站，讓揀選工作標準化、流程化，從而有效降低人力運營成本。

在信息管理方面，借助HaiQ智慧倉儲管理平臺，NEPA的運營信息可集中可視化管理，運營人員輕松了解全盤的倉庫運營情況，及時預防庫存不足、缺貨等問題，實現精準的出庫、入庫、盤貨、理貨的系統管理。

通過對空間、人力、管理3個維度全面升級，高效處理門店、經銷商、官網訂單等多渠道訂單，該項目實現入庫4000箱/天，B2B出庫達到60000件/天，B2C出庫達到6000件/天，有效提升NEPA在時尚領域中的訂單履行競爭力。

（3）萬邑通智能海外倉項目案例

2024年全球電商市場再創新高，銷售額飆升至6.3萬億美元，同比增幅達8.76%。然而，在企業營收增長背后，平均運營成本卻攀升15%，其中物流與合規成本占比更是突破40%。特別是海外小件倉儲領域，面臨著業務場景復雜、成本控制嚴格、效率要求嚴苛等多重挑戰。傳統人工倉模式與當下追求效率、敏捷的企業訴求不匹配，制約企業的發展轉型。

專注海外倉超10年的萬邑通，深知跨境賣家對高庫容、高出庫效率、低成本運營的迫切需求，因此，萬邑通與海柔創新深度合作打造智能海外倉。在美國洛杉磯，海柔創新為萬邑通提供HaiPick System 3大小車解決方案，在1600平方米的倉庫里，共有52000個存儲庫位，存儲密度達到31.5箱/平方米。通過30臺箱式倉儲機器人和55臺極速潛伏式頂升機器人K50協同作業，高效完成倉內的出、入、盤、理等業務，實現百萬級SKU商品的精準揀選與存儲。

料箱機器人訂單履行技術前景展望

未來，AMR+機械手的深度融合，以及人形機器人的蓬勃發展，將為料箱機器人訂單履行技術帶來更多可能性。

AMR與機械手的組合讓“貨到人”進一步升級為“貨到機械手/機器人”，在部分場景可以實現揀貨流程的全自動化，同時也對相關技術提出了更高的要求，包括：（1）智能協同導航與操作：包括3D語義SLAM和群體協作，機械臂隨動控制等；（2）感知與決策技術突破：包括觸覺視覺協同和聲學定位，數字孿生預演和強化學習優化；（3）硬件創新與模塊化設計：包括輕量化機械臂，能源與驅動優化；（4）標準化與安全體系：包括通信協議統一，人機協作安全等等。

盡管人形機器人在成本和耗電量方面還存在著不小的挑戰，但隨著AI技術的快速迭代和資本的大量涌入，特別是特斯拉、Agility Robotics等企業人形機器人在復雜場景搬運作業、柔性裝卸載作業等應用場景逐步取得突破，其發展前景仍非常樂觀。

———— 物流技術與應用融媒 ————

編輯、排版：王茜

本文內容源自，有刪改。

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