具有仓库自动化和人工智能的智能仓库：为什么仓库自动化正在成为供应链的核心 - 图片：Xpert.Digital
效率、安全性、可扩展性：现代仓储物流经受考验
实时响应：为什么自动化是供应链的核心
近年来，仓库自动化变得非常重要。所有行业的公司都面临着使物流流程变得更快、更精确和更具成本效益的任务，以满足市场不断增长的需求。仓库物流在这里发挥着核心作用，因为它通常决定公司实际运营的效率和可靠性。传统上，仓库中的许多工作步骤都是由人来完成的——从收货和存储到拣选和包装。然而，自动化系统、机器人和数字技术现已进入仓储领域，并开辟了新的潜力，远远超出了纯手动流程所能实现的水平。
以下解释了仓库自动化的最重要原因，讨论了挑战和风险，并对未来发展进行了展望。此外，还将研究这些趋势在国际上有多大差异、它们对劳动力市场有什么影响以及法律框架条件发挥什么作用。文中说明，仓库自动化不仅是一项技术发展，更是一项战略、经济和社会发展。
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仓库自动化的原因
自动化仓库流程具有许多优势。许多公司面临着日益复杂和快速变化的需求，因此需要调整其仓库流程以保持灵活性和弹性。同时，要节约成本，提高效率，让客户满意。正如某些行业所说，“仓库自动化不再是奢侈品，而是决定性的竞争因素”。引进自动化立体仓库系统的主要原因可归纳为以下几点：
1. 提高效率
仓库自动化的一个中心目标是加速流程。自动化系统能够在必要时识别、运输、存储和从仓库中取出货物，而无需人工干预。这不仅节省了工作时间，还避免了空闲时间。自主移动机器人（AMR）或无人驾驶运输系统已经在许多仓库中运输货物。这缩短了吞吐时间，并可以更快地执行拣货订单。
2、降低成本
在自动化仓库中，人员成本降低，特别是对于过去涉及大量体力劳动和重复性任务的活动。借助机器人和自动货架系统，公司还可以更好地利用现有存储空间。高架仓库或穿梭系统可实现更高效的存储密度，从而减少空间需求并有助于降低运营成本。
3. 提高准确性
即使技术熟练，人为错误也永远无法完全避免。另一方面，自动化系统的工作非常精确且标准化。这在小零件的拣选中尤其明显，机器人或自动化系统可以识别货物并以正确的数量提供它们。 “拣选的高精度被认为是供应链成功的最重要因素之一”，这是物流部门经常听到的一句话。因为更少的短缺和错误交货意味着满意的客户和更少的退货。
4. 更快的拣货和运输处理
通过自动拣选和运输系统可以更快地处理订单。这对于那些希望通过短交货时间甚至提供当日交货从竞争对手中脱颖而出的公司尤其重要。短交货时间的重要性已大大增加，尤其是在电子商务行业。
5. 提高安全性
自动化系统降低了工作场所事故的风险，因为繁重且具有潜在危险的任务不再需要由人类执行。机器人接管重物的提升，无人驾驶运输系统降低碰撞风险，智能监控系统可以提前发现并避免危险情况。这通常会提高仓库的安全水平。
6. 空间的优化利用
自动化高架仓库通常会限制建筑物的高度。这样，即使在较小的存储区域中也可以存储大量的货物。此外，紧凑的存储系统可以最大限度地减少未使用的空间。深思熟虑的存储结构规划可确保尽可能少的步行道，并确保每个停车位都得到最佳占用。
7. 灵活性和可扩展性
许多现代存储系统都是模块化的，可以随着业务量的增长轻松扩展。因此，公司可以从小规模开始，然后在需求增加时购买额外的模块或机器人。 “对市场变化的快速反应能力对于现代物流至关重要”，业内常说。灵活性不仅仅是一个流行词，实际上是规划自动化存储解决方案时的决定性标准。
8. 应对日益增长的需求
越来越多的客户想要个性化、量身定制的订单和极短的交货时间。这增加了仓储的压力，仓储已不足以运输大批量的相同产品。单独的订单处理通常需要在很短的时间内挑选许多不同的商品。配备智能软件的自动化系统可以有效地实现这一点，例如自动将来自不同区域的货物聚集在一起。
仓库自动化的未来趋势
仓库自动化不断变化，并不断受到新技术发展的影响。尽早投资这些技术的公司可以创造显着的竞争优势。与此同时，客户对交货时间、灵活性和透明度的期望也在不断提高。 “只有不断适应市场需求的企业才能保持长期成功”是许多行业的普遍共识。主要趋势包括：
1. 先进机器人技术
机器人变得越来越通用和适应性强。新的传感器技术和人工智能使它们能够自动识别和处理不同尺寸和形状的物体。这意味着单个机器人可以承担多种任务，例如拣选、包装或码垛。所谓的协作机器人（人类与机器人之间的密切协作）在使自动化变得灵活和以人为本方面也发挥着越来越重要的作用。
2. 人工智能（AI）和机器学习
人工智能系统分析大量数据以进行预测并做出自主决策。例如，在仓库环境中，这意味着系统可以实时识别哪些商品很快就会缺货，因此应该优先补充。人工智能还可以通过计算自动交通系统最有利的时间表来帮助优化路线。这使得对季节性高峰或短期需求变化的预测更加准确。
3. 物联网（IoT）
“智能仓库”中的传感器和连接设备可以实时监控所有仓库活动。在进货检验过程中，系统会立即记录新托盘到达的时间、记录其位置并将信息与订单数据进行比较。物联网解决方案还记录温度、湿度和其他环境因素，这对于食品行业等行业尤其重要，以确保符合冷链要求。专家表示：“透明度是供应链成功的关键因素”，而物联网构成了这一点的技术基础。
4. 自主移动机器人（AMR）
AMR 与传统的无人驾驶运输系统的不同之处在于它们能够动态规划路线并避开障碍物。这意味着它们可以特别灵活地使用，例如在布局不断变化的仓库或人与机器人一起工作的区域中。 AMR可以全天候将货物从一个地方运送到另一个地方，建立临时仓库或将货物直接运送到订单拣货员的工作场所。这缩短了运输时间并提高了仓库的整体性能。
5、货到人拣选
员工不再需要在仓库中寻找物品，物品会自动来到他们面前。高度自动化的存储系统确保机器人或自动存储和检索设备从车厢中取出所需的货物并将其带到拣选站。这种工作方式不仅节省了时间，还减轻了员工的负担，不再需要长途跋涉和繁重的搬运。这种方法对于拣货频率高并希望提高仓库吞吐量的公司特别有吸引力。
6. 仓库较小，活动量较高
由于城市化和电子商务，一个变得越来越重要的趋势是建立更靠近最终客户的小型分散仓库。由于大都市地区的空间昂贵，因此重点是能够最大限度地利用空间的高度自动化概念。密集融入城市地区的微型配送中心也依靠自动化系统在几个小时内交付订单。 “在现代物流中，靠近客户变得越来越重要”，这是一种普遍的评估。
全球发展和差异
仓库自动化是一种正在全球范围内蔓延的现象，尽管在所有地区的速度并不相同。经济和文化因素影响自动化发生的速度和形式：
美国
尽管美国被称为高科技国家，但许多仓库仍然拥有相对较高的体力劳动力。与此同时，还有一些领先的科技公司开发出高度创新的解决方案。此前对于采用自动存储解决方案犹豫不决的原因之一是，一些地区的劳动力成本传统上仍然相对低廉。但鉴于工资水平不断上升和劳动力市场趋紧，人们开始重新思考。
中国
中国正在大力投资机器人和人工智能。该国被认为是在大型仓库中使用先进机器人系统的先驱。中国市场的高活力和竞争激烈的电子商务领域促使许多公司快速实现自动化，以实现短交货时间和低成本。政府资助计划也加速了这一进程。
韩国
韩国以其对技术的高度亲和力及其在创新方面的先锋作用而闻名。在许多公司中，在数字化和机器人技术领域优秀基础设施的支持下，仓库自动化已经得到了很大的发展。这里的重点通常是非常复杂和可靠的高端解决方案。
德国
德国是传统的工业国家，拥有强大的机械工程和汽车工业。尽管输送机技术和机器人系统的制造商众多，但仓库自动化的潜力并未在所有行业中始终得到充分利用。原因是有时初始投资较高，以及将自动化系统集成到现有生产和物流链中的复杂性。尽管如此，越来越多的公司依靠自动化才能在全球竞争中长期生存。
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成功实施的例子
仓库自动化正在许多行业中发生。几个例子说明了应用范围有多么广泛：
电子商务
时间在这里是一个关键因素。为了尽快发货，大型网上商店使用全天候运行的高度自动化的分拣和拣选系统。许多机器人在仓库中导航，从货架上拾取货物并将其运送到位于中心的包装站。这意味着可以在很短的时间内处理大量订单。
汽车行业
准时交货对于汽车制造至关重要。自动化仓库确保零部件在需要组装时准确可用。否则，错误或延误可能会导致高昂的成本。通常采用高架仓库，直接与生产系统联网并控制物料流向。
食品工业
自动化冷库和高架系统的使用使冷链的维护变得更加容易。这意味着产品可以更长时间地保持新鲜并且不会变质，同时可以有效地控制大量的冷冻或易腐烂的产品。特殊机器人还可以处理码垛，从而更好地遵守卫生和安全标准。
码垛
码垛在许多行业中发挥着核心作用，无论是电子商务、零售还是食品。自动码垛系统将货物逐层堆放，从而优化利用运输和存储空间。由于系统以一致的精度工作，因此可以最大限度地减少运输和搬运过程中的损坏。人们经常强调“高效码垛是在更短的时间内装载更多货物的关键”。
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仓库自动化的挑战和风险
尽管仓库自动化可以带来好处，但它也带来了各种挑战和风险。公司在致力于全面自动化之前应该了解这些因素：
1、投资成本高
自动化系统的购买和集成有时需要相当大的成本。除了实际的系统之外，规划、软件实施、人员培训和后续维护也不容小觑。投资回报 (ROI) 通常要在几年后才会出现。这是一个财务负担，特别是对于中小企业来说，必须仔细计算。
2. 系统的复杂性
只有从机器人到货架系统再到仓库管理软件的所有组件都相互最佳协调，自动化仓库才能顺利运行。即使是最小的干扰也会导致运营瘫痪。许多专业文章表示：“高度联网需要仔细规划和可靠的维护管理。”错误的接口或不充分的应急概念很快就会导致生产和交付延迟。
3、对技术的依赖
如果自动化系统出现故障，可能会对整个供应链产生严重影响。无论是由于机器人缺陷、软件错误还是电源故障——在高度自动化的环境中，单个缺陷都可能延迟或完全停止所有流程。因此，必须有一个冗余概念，其中提供替代过程或系统来补偿故障。
4. 数据安全和网络攻击
随着连接性的增加，成为网络攻击或数据泄露受害者的风险也随之增加。犯罪分子可能会尝试操纵控制软件或窃取有关库存水平和交货时间表的宝贵数据。保护物理和数字访问的全面安全概念至关重要。这包括定期软件更新、防火墙、加密以及 IT 安全方面的员工培训。
5. 随着活动增加而减少仓库
许多公司依赖紧凑的高架仓库或自动穿梭系统，但这些也有局限性。特别是当活动和物品范围显着增加时，仓库必须有足够的规模来处理货物流动。微型履行中心等节省空间的解决方案高度自动化，但随着快速增长，它们很快就会达到容量限制，需要扩展。
6. 营地中的危险
坠落物体或粗心大意仍然存在危险，例如当人们与运输机器人在同一房间内移动时。尽管自动化系统可以最大限度地降低许多风险，但它们也需要重新思考安全管理。员工必须接受如何使用机器人的培训，以免有人意外进入机器的操作范围或发生碰撞。
对工作世界的影响
仓库自动化显着改变了工作条件和要求。一方面，一些工作将被淘汰，特别是那些涉及重复性手工任务的工作。另一方面，新的就业领域不断出现，特别是在软件、数据分析、系统规划和维护领域。 “在机器人驾驶的地方，人们必须编程、监控和优化”，这是人们经常争论的问题。
这一变化给许多公司带来了相应培训员工的挑战。仅仅介绍技术是不够的。员工需要接受培训才能操作、监控和维护系统。此外，随着数据发挥着越来越大的作用（从库存管理到流程优化），对分析技能的要求也在不断增加。这需要能够处理大数据和人工智能系统的专家。
还有一个道德问题是，如何设计自动化，不仅可以减少成本原因对人员的需求，还可以创造人性化的工作条件。人们常说：“自动化绝不能贬低人类工作的价值，而应该补充它。”公司和社会必须确保自动化的好处惠及每个人，并充分考虑社会方面。
德国背景下的仓库自动化——国际比较
德国在机械工程方面拥有成熟的工业和广泛的专业知识。尽管初始情况有利，但许多仓库仍然采用人工操作。长期以来，许多公司运行经过验证的手动或半自动解决方案就足够了，特别是因为全自动系统的投资成本很高。然而，最近人们认识到，如果没有自动化，从长远来看，人们可能会在全球竞争中处于劣势。
中国或韩国等其他国家展示了如果经济结构面向快速创新周期和数字化转型，如何加速高度自动化仓库的发展。与德国相比，那里的大公司和中型公司都更加依赖广泛的自动化和机器人技术。在美国，情况好坏参半，因为大公司拥有高度自动化的物流中心，而传统行业则以手工仓库为主。
在德国，障碍不仅是财务上的，而且是组织上的。然而，强大的工程文化确保新技术得到仔细审查并以深思熟虑的方式引入。一旦优势明确并给出投资回报率，公司通常会迅速、全面地介入。此外，研究机构、机械工程和技术初创企业之间的密切联系也促进了新的发展。
自动化存储系统的成本和盈利能力
仓库自动化的具体投资成本取决于许多因素——从仓库规模到自动化水平再到所使用的技术。无人驾驶运输系统的简单自动化比配备机器人和复杂控制解决方案的全自动高架仓库更便宜。此外，每一项新技术都会产生维护、软件更新和备件的后续成本。
如果仓库具有一定的最小规模和复杂性，或者对交货时间和准确性有极高的要求，那么自动化通常在经济上是值得的。公司通常根据预期的人员成本节省、错误率和退货的减少以及仓库空间利用率的提高来计算投资回报率。还可以考虑诸如提高工作保障或提高客户满意度等软因素。根据行业和自动化水平的不同，投资可能需要一到七年才能得到回报。
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法律和监管框架
任何经营自动化仓库的人都必须遵守各种法律要求。这包括：
安全规定
机械指南和职业安全法规定义了安全操作应该是什么样子。例如，自动化系统必须受到安全围栏、光栅或传感器的保护，以便人们可以安全地靠近它们。
数据保护
由于自动化仓库经常处理个人数据，例如跟踪订单，因此公司必须遵守数据保护法。系统的设计应确保只有授权人员才能访问敏感信息。
产品责任
如果由于自动化系统故障而造成损坏，就会出现谁负责的问题。在某些情况下，运营商、制造商和软件开发商可能要承担责任。明确的合同规定至关重要。
劳动法
仓库自动化可以减少或改变人员配置需求。然而，在裁员或变动的情况下，公司有义务遵守适用的劳动法规定，并在可能的情况下及时让劳资委员会参与。
尽管许多政府正在推动数字化和自动化作为创新的驱动力，但保护员工和客户仍然是一项宝贵的资产。因此，公司必须尽早检查哪些法律和标准与其特定的自动化流程相关。
未来几年，仓库自动化将继续变得越来越重要
“仓库的创新技术早已不仅仅是一种趋势，它们是高竞争力的关键，”行业专家强调。电子商务的快速发展以及对最短交货时间的渴望使得自动化对于许多公司来说不可或缺。与此同时，人们对灵活性和定制化订单处理的期望不断提高，而如果没有机器人、人工智能和物联网的智能交互，这几乎是不可能实现的。
自动化仓库未来愿景的核心要素是所谓的“智能仓库”。它们将所有系统相互连接起来，以便实时提供所有信息。基于人工智能的算法规划和优化仓库流程，而机器人和无人驾驶运输系统则接管物理流程。这意味着各个系统可以不断适应变化，例如订单数量波动、短期高峰时间或交付瓶颈。
然而，决定自动化的公司不应只关注技术方面。让员工参与、扩展他们的技能并培训他们如何使用新技术也同样重要。只有这样，自动化仓储系统才能充分发挥潜力，真正提高竞争力。道德和社会问题也被提上议程，以确保自动化的好处惠及每个参与者。
因此，自动化不仅仅是一个纯粹的技术问题，而是一个渗透到公司所有领域的战略问题。仔细的规划、现实的成本效益分析、遵守法律要求以及员工的资质是成功的核心先决条件。然而，采用正确的方法，自动化仓库的好处可以是巨大的：提高效率、降低错误率、提高安全性、提高客户满意度并显着降低成本。在供应链日益互联、客户要求变得越来越具体的世界中，仓库自动化是现代且面向未来的企业战略的重要组成部分。
“任何今天不投资自动化仓库技术的人都会发现明天很难竞争”，这是许多专家共同的结论。与此同时，很明显这并不是必然成功。必须选择并不断开发技术以适应业务模式和特定要求。适应性、创新意愿以及对运营流程的全面理解决定了仓库自动化能否长期带来所需的附加值。
最后但并非最不重要的一点是，密切关注快速发展非常重要。用于库存任务的自主无人机、用于订单拣选流程的增强现实技术或动作更加精确的新型高度灵活的机器人手臂等技术已经处于起步阶段。电池容量和能源管理的进步可以使无人驾驶交通系统更加高效。机器学习算法在检查数据是否存在异常和优化潜力方面变得越来越好。因此，预计物流变革的步伐将会加快。
任何早期投资于这些开发的人都将获得领先优势。值得制定一个清晰的概念并将自动化理解为一个连续的过程，在这个过程中您可以分阶段进行并依赖模块化解决方案。这意味着仓库始终保持适应性，并且可以在必要时快速重组。
总体而言，仓库自动化显然不是一种短暂现象，而是一种强劲的全球趋势。它正在改变商业模式、工作以及对 21 世纪物流应如何运作的理解。精心规划和负责任地实施的自动化项目可以帮助企业在日益激烈的竞争中生存，同时满足对质量、速度和可靠性日益增长的期望。
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