使用 Daifuku 进行混合纸箱码垛：零售商如何通过智能码垛自动化保障未来

智能托盘堆垛策略助力零售业效率飞跃

现代零售业面临着一项关键挑战：一方面，零售商专注于高利润的核心产品系列；另一方面，产品种类却呈爆炸式增长。美国超市平均销售32,000种不同的产品，这使得上游物流不堪重负。这种复杂性在配送中心尤为突出，那里每天都需要将成千上万形状、尺寸和重量各异的商品按正确的组合和时间装盘。传统的生产方式是基于单一产品的托盘，而零售商则要求根据每家门店的具体需求，进行个性化拣选和混合装载。

在这种情况下，传统的手工码垛流程正成为战略瓶颈。员工必须完成繁重的堆垛工作，同时还要考虑重量分布、稳定性以及产品兼容性等复杂因素。这不可避免地会导致错误、运输损坏和交付质量不佳。因此，混合纸箱的自动化码垛不再仅仅是技术优化，而是现代供应链顺畅运行的必要条件。智能系统能够构建稳定且可直接上架的托盘，并带来至关重要的经济和运营优势。这些优势包括大幅缩短处理时间、提高负载稳定性以防止产品损坏、弥补行业普遍存在的劳动力短缺以及优化卡车利用率。最终，自动化能够显著减少拣货错误，从而提高货架可用性并提升客户满意度——这在竞争日益激烈的全渠道零售环境中至关重要。

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为什么传统的托盘化流程已成为B2B物流基础设施的战略瓶颈

零售业正处于一种矛盾的境地。虽然一些零售商正日益精简产品线，专注于最畅销的商品，但绝大多数零售商面临的现实是，他们必须管理庞大且高度复杂的产品组合。美国一家普通超市平均提供近32,000种不同的商品。英国便利店平均经营4,600种不同的商品，涵盖食品饮料、化妆品和药品、家居用品以及其他众多品类。如此庞大的产品种类不仅带来物流挑战，更是现代零售体系的基本结构特征，决定着所有上游物流环节。

这种经济复杂性在物流中心尤为明显。物流中心每天都要处理成千上万件形态、几何形状和重量等级各异的商品，并需要在正确的时间以正确的组合进行配送。制造业系统仍然沿用长期以来单调的SKU托盘堆垛原则——即每个托盘只堆放一个商品编号——而现代零售运营则需要一种截然不同的模式：根据每家门店的具体需求，进行精准的混合装载。这种差异并非微不足道，而是物流复杂性的一次质的飞跃。

在这种情况下，传统的手工码垛流程已成为长期存在的瓶颈。操作人员需要将各种各样的纸箱和包装物手动堆放到托盘上，同时还要考虑诸多因素：重量分布、稳定性要求、产品兼容性、底层组件的承重能力以及其他众多参数。所有这些因素都会增加出错的风险，导致产品在运输过程中损坏，最终影响零售合作伙伴的收货质量。因此，码垛流程的自动化不再仅仅被视为技术优化，而是现代物流基础设施顺畅运行的必要条件。

混合纸箱的自动化码垛解决方案能够构建稳定、可直接销售的托盘，这些托盘能够容纳各种各样的货物。实施此类系统可带来诸多关键的经济和运营优势，其影响远不止于提升处理速度，更能从根本上改善整个供应链架构的结构。

首先，最显著的优势在于订单处理时间的大幅缩短。商品能够快速码垛，并根据不同的装载方式进行调整，从而确保产品质量和整体货物的结构稳定性。这一点至关重要；在基于准时制原则的零售系统中，节省的每一小时都意味着在途资金占用量的相应减少，使零售商能够更快地响应市场信号。

第二个关键优势在于提升了货物稳定性。智能堆垛算法显著降低了产品损坏的风险，并防止托盘在运输过程中坍塌。这会带来直接的经济效益：运输造成的产品损失不仅会增加托运人的成本，还会导致零售商货架缺货，进而造成销售损失和客户流失。对于高销量企业而言，产品损坏率降低5%每年就能节省数万美元。

第三个方面涉及全球工业化国家普遍存在的结构性问题：劳动力短缺。自动化取代了认知复杂的托盘组装工作，使现有员工能够将精力集中在更高价值的活动上。在无法避免人工操作的情况下，智能排序和清晰的数字化指令可以帮助一线团队正确堆放托盘，最大限度地降低错误率。这种自动化的经济必要性与日俱增；劳动力短缺并非暂时现象，而是后疫情时代劳动力市场的结构性特征，并因人口趋势而进一步加剧。

第四个优势体现在卡车利用率的优化上。采用智能空间优化的混合托盘能够更有效地利用可用运输空间，显著降低单位运输成本，并通过减少空驶和优化路线规划来降低对环境的影响。

最终，托盘堆垛流程的自动化显著降低了拣货错误率。通过自动化，系统不仅确保门店收到正确的商品，而且确保这些商品的顺序和摆放方式正确无误。这会带来一系列积极影响：货架上的商品供应更加充足，终端消费者满意度更高，店内提货流程更加顺畅，退货率也更低。在零售环境日益受全渠道需求影响（尤其是线上订购线下取货模式日益重要）的背景下，减少错误率已成为各物流服务商之间竞争的关键差异化因素。

排序是码垛效率的隐形引擎

自动化码垛解决方案的成功并非仅仅取决于流程末端机器人系统的存在。相反，成败的决定早在智能排序和准备阶段就已经开始了。为了确保存储的稳定性和便捷的取用，无论最终的托盘组装是由机器人系统还是人工完成，物品都必须按照精确的顺序排列。

这种排序并非易事。它需要复杂的上游系统，能够实时动态存储物料，按所需数量检索物料，并根据订单要求进行排序。排序质量最终决定了最终托盘的稳定性、码垛速度以及整个流程的错误率。上游排序错误会导致下游托盘质量不合格，进而引发运输事故、损坏和退货——这是一个代价高昂且影响深远的错误。

因此，智能排序系统的应用是实现自动化码垛的关键推动因素。此类系统必须能够动态响应不断变化的订单模式，处理新的产品组合，并始终考虑到码垛过程的物理限制。

自动化存储和拣货系统作为关键基础设施

如果没有自动化存储和检索系统（通常称为AS/RS或堆垛机）等基础设施的支持，排序和码垛的自动化将无法实现。这些系统构成了现代混合码垛作业的支柱。它们专为高速、高精度地处理中小型货物（例如集装箱、箱子和托盘）而设计。此类系统的技术架构分为两大类，每一类都有其自身的经济性和运行特性。

第一类是基于起重机的微型装卸系统。这类系统利用垂直延伸距离较长的起重机（通常可达20米），以实现高空间存储密度。此类系统非常适合可用地面空间有限但可进行垂直扩展的应用场景——例如城市配送中心或房地产成本较高的场所。这些基于起重机的系统具有中等吞吐量和智能排序功能，因此针对中等至中等批量作业进行了优化。虽然初始投资通常适中，但运行需要专业技术人员和定期维护机械系统。

第二类系统包括基于穿梭车或车辆的小型装载系统。例如，大福穿梭架M型系统（Daifuku Shuttle Rack M）的设计初衷就是为了实现高吞吐量。这类系统利用多辆并行穿梭车或自动驾驶车辆，在存储系统的不同区域或不同层级同时运行。每辆穿梭车从其指定区域取货，实现并行处理，从而更快、更高效地对混合纸箱进行码垛排序。这些系统更具可扩展性；无需进行根本性的结构改造，只需增加穿梭车即可提升容量。此类系统的经济优势在于其灵活性以及适应不断增长的吞吐量需求的能力。

这两种系统类型都具有一个关键的共同特征：它们允许在上游解决码垛流程的复杂性，而不是在下游忽略它。通过在仓库中预先按正确顺序排列货物，最终的码垛任务——无论是自动化还是人工——都将得到显著简化。这一点至关重要；许多失败的码垛自动化项目并非源于码垛机本身存在缺陷，而是因为货物到达时的顺序随机或并非最优。

架构与实施：手动码垛与自动码垛

在生产线的末端，进行混合托盘的实际组装。此时，架构分为两种截然不同的实现方案：一种是借助辅助系统的人工码垛，另一种是全自动机器人系统。

设计合理的手动码垛站仍然是一种可行的替代方案，尤其适用于物料种类繁多、托盘配置变化较大的作业。其工作原理相对简单：自动化存储和检索系统 (AS/RS) 通过传送带将物料运送到码垛站，操作员根据显示屏上的数字指令，按照指定的堆垛模式将物料按正确的顺序排列。人体工程学是此处设计的关键因素；设计不佳的手动码垛站会导致疲劳、错误率上升，最终导致更高的人工成本和更低的生产效率。另一方面，设计良好的符合人体工程学的工作站可以让操作员每班处理 200-300 个托盘，在许多情况下仍然具有经济竞争力。手动系统的经济优势在于其灵活性和适应性。如果托盘配置频繁变化或引入新的产品类型，手动操作系统可以比全自动机器人系统更快地重新配置。其缺点在于对人工成本的依赖。在劳动力成本高昂或劳动力短缺的地区，人工码垛很快就会变得没有吸引力。

自动化机器人系统则代表了另一个极端。诸如关节机器人和龙门系统之类的系统，其速度和精度远超人工系统。这些机器人可以全天候不间断运行，不会出现疲劳或错误率下降的情况。根据码垛任务的复杂程度，它们每班可以处理 400 到 800 个托盘。现代机器人系统利用先进的图像处理技术和基于人工智能的抓取算法，能够处理各种类型的纸箱和包装，并将拣选错误降至最低。

例如，IK PAL 是一款由西班牙合作伙伴公司专门开发的码垛机器人，旨在高精度地处理各种形状和类型的纸箱。这类系统采用先进的图像处理技术进行纸箱识别，配备针对不同纸箱形态的专用夹爪，以及智能堆垛算法。这些算法能够充分考虑物理限制，构建稳定高效的托盘，并满足每个订单的特定需求。

自动化系统的投资成本相当高昂——整套系统通常需要数千万美元——但它们可以通过提高生产效率和降低劳动力成本，在约5-8年的运营期内收回成本。之后，此类系统还能带来显著的成本节约，尤其是在高工资地区。

第三种日益普及的方法是混合实施，它结合了人工和自动化码垛能力。这种混合架构能够灵活扩展运营规模：高峰期，机器人系统可以处理主要负载；而在非高峰期，则通过关闭部分自动化工作站或减少人工班次来应对。对于许多业务场景而言，这些混合方法能够在灵活性和成本效益之间实现最佳平衡。

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系统集成：端到端优化

在考虑码垛自动化时，一个常见的误区是将码垛视为一项孤立的任务。实际上，码垛只是集成供应链架构中的一个环节，该架构涵盖了许多其他流程步骤。有效的解决方案必须优化整个物料流：从入库处理、仓储和拣货，到运输和发货。

因此，像大福这样的领先供应商正在开发集成式端到端解决方案，不仅涵盖托盘堆垛，还包括整个内部物流流程链。这包括自动化分拣系统、智能缓冲存储、动态路径算法以及更集成的控制系统，可实时优化整个物料流。

这种整体视角至关重要，因为其他领域的次优优化可能会抵消码垛自动化带来的收益。例如，如果拣货效率低下，货物顺序随机，码垛系统就必须在下游进行补偿，从而导致更高的错误率和更低的吞吐量。相反，将拣货优化与智能排序相结合，可以带来显著的系统性收益。

托盘化自动化的经济必要性

托盘堆垛自动化的经济效益体现在以下几个方面。首先是降低劳动力成本。在工资水平较高的发达国家，劳动力成本通常是物流中心的主要成本因素。自动化可以将劳动力成本降低30%至50%，具体降幅取决于系统设计和运行模式。

第二大支柱是提高生产效率。自动化系统运行速度更快、更稳定，而且不会疲劳。这使得在相同的物理基础设施（建筑空间、能源供应、传送系统）下，吞吐量可以提高2-3倍。

第三大支柱是质量改进。自动化系统的错误率通常比人工系统低50%到70%。这有助于降低退货率，减少零售环节的产品供应问题，并提高客户满意度。

第四个支柱是灵活性和敏捷性。许多传统的制造自动化系统较为僵化，只能处理特定类型的产品，而配备人工智能图像处理技术的现代码垛机器人可以处理数百种不同的纸箱类型，并在几秒钟内改变码垛配置。

第五大支柱是应对劳动力短缺的能力。这一点在发达国家尤为关键，因为这些国家的人口结构变化正导致结构性劳动力短缺。自动化使企业能够减少对现有劳动力的依赖。

这五大支柱共同构成了码垛自动化极具吸引力的经济效益。投资回报期通常为五到八年，在此摊销期结束后，运营成本的节省将非常可观。

战略意义和竞争动态

托盘自动化不仅仅是一个技术问题，它对零售业的结构具有深远的战略意义。那些更早投资托盘自动化的公司能够在吞吐量、可靠性和成本方面获得经济优势，从而降低零售商的履约成本，并最终为终端消费者带来价格优势。

这给其他物流服务商和零售商带来了竞争压力。那些不实现自动化的企业会被更高的成本和更低的服务水平挤出市场。这是工业化的典型模式：最初可有可无的技术，随着市场围绕新的效率标准进行调整，最终会变成必需品。

尤其是在德国、瑞士和斯堪的纳维亚等劳动力成本高昂的高度发达市场，码垛自动化正成为一项关键的差异化优势。在这些市场运营且尚未实现自动化的企业，必将面临巨大的成本劣势。

与此同时，混合托盘堆垛的复杂性——尤其是在SKU种类繁多、订单模式多变的情况下——为专业服务提供商带来了机遇。能够提供高度灵活、智能化的托盘堆垛解决方案的公司，将创造差异化的竞争优势。

未来前景和技术发展

码垛自动化的未来受多种技术趋势的影响。首先是图像处理和人工智能系统的日益成熟。这些技术使机器人能够处理形状更加复杂、难以预测的纸箱和包装。

第二点是集成协作机器人系统（即所谓的“人机协作机器人”），这种机器人可以更安全地与人类员工并肩工作。这可以实现混合作业场景，使机器人和人类能够紧密合作，完成更复杂的码垛任务。

第三点是增强连接性和数据集成。码垛系统越来越多地与物联网传感器和云端分析平台连接，从而实现操作优化、故障预测和主动维护计划。

第四点是开发更可持续的物料搬运系统。通过提高托盘堆垛稳定性来减少产品损坏，也能减少浪费，从而降低对环境的影响。

为什么物流服务商现在需要投资混合托盘堆垛

在现代零售系统的物流架构中，混合纸箱的码垛不再是无关紧要的小事，而是关键的战略瓶颈和差异化优势。自动化带来的经济、运营和战略需求不容忽视。那些在混合码垛自动化方面进行明智投资的企业——结合智能排序、自适应自动化存储和检索系统（AS/RS）以及全面的端到端优化——将在成本、速度、质量和灵活性方面获得持久的竞争优势。

对零售商而言，这意味着他们选择物流合作伙伴时，将越来越看重其托盘堆垛基础设施的先进程度。对物流服务商而言，这意味着对这项技术的投资并非可有可无，而是关乎长期盈利能力和市场地位的必要条件。零售业的未来将不再由增长最快的公司塑造，而是由那些运营效率最高的公司决定——而托盘堆垛自动化将在这一过程中发挥关键作用。

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