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中国邮政速递物流武汉邮件处理中心智能机器人分拣系统

2018/5/11 13:41:39来源:作者:

  中国邮政速递物流股份有限公司(简称“邮政速递物流”)是中国经营历史最悠久、规模最大、网络覆盖范围最广、业务品种最丰富的快递物流综合服务提供商,经营国内速递、国际速递、合同物流等业务,拥有“EMS”特快专递品牌和“CNPL”物流服务品牌。截至2016年底,邮政速递物流资产规模超过600亿元,在国内拥有八大陆运集散中心以及十五大航空集散中心,业务遍及全国31个省(自治区、直辖市)的所有市县乡(镇),通达包括港、澳、台地区在内的全球200余个国家和地区,自营营业网点超过50000个。此外,邮政速递物流在全国31个省(自治区、直辖市)设立了分支机构,拥有中国邮政航空有限责任公司、中邮物流有限责任公司等子公司。

 

  中国邮政速递物流华中(武汉)陆路邮件处理中心(以下简称“武汉处理中心”)作为八大陆运集散中心之一,不仅承担着湖北省内陆运邮件的自动化集中分拣处理,还立足华中、辐射全国,是全国邮政枢纽网络的重要节点。

 

  2017年“双11”,武汉处理中心智能机器人分拣系统正式启用,配合原有系统使单日上机处理邮件量突破60万件。这是全国唯一一个集大小件AGV分拣设备、大小件交叉带分拣机为一体的处理中心;是全国快递物流行业第一个全功能应用AGV智能分拣技术,第一个采用立体式模块协同作业、大小件同时分拣的智能化分拣中心;是邮政速递物流应用先进技术的示范工程,且具有自主知识产权。武汉处理中心被中国物流装备产业发展大会组委会评为“2017中国物流装备技术应用标杆示范项目”。为此,本刊记者采访了该项目总负责人——中国邮政速递物流企业发展部项目经理万龙先生,请他对系统构成、作业流程、技术特点做了详细介绍。

 

中国邮政速递物流企业发展部项目经理万龙

  整体规划布局

  武汉地处长江中游,素有"九省通衢"之称,京九铁路在武汉与京广铁路相联结,形成沟通华北、西南、中南、华东地区的铁路网络,高速公路、高速铁路与长江水运"柔性联运"的出现,被誉为进入中国内陆市场的金钥匙。武汉不仅地理位置重要,经济优势也十分明显,其所处的湖北省2016年经济总量排名全国第七位,湖北省电子商务交易额、网商数量都排名中部地区第一、全国前列;湖北的快递业务发展特别是电商业务排名全国第6位,交易额约14亿元,武汉市的电子商务交易额约为5亿元。正是基于旺盛的市场需求,2013年7月,邮政速递物流下达可研批复和投资计划,同年12月武汉处理中心开工建设,总投资2亿元,作为全国重要节点邮政枢纽,功能定位包括:华中区域速递物流陆运邮件集散、现代化电子商务仓储集配和湖北省内陆运邮件自动化集中处理。

华中(武汉)陆路集散中心规划图

  1.优越的地理位置

  武汉处理中心坐落在武汉市东西湖区东吴大道与田园大道之间,处于武汉临空港经济技术开发区核心位置,距离天河国际机场、汉口火车站、长江外运码头均在20公里以内,紧邻京广、沪渝铁路,距离京港澳、沪汉蓉高速公路均在10公里以内,交通极为便利。

  2.合理的结构布局

  武汉处理中心总建筑面积超过6.5万平方米。一期工程生产楼建筑面积4.5万平方米,生产楼东西两侧为邮件接收区,南北两侧为发运区;中间设地槽作为武汉市内邮件发运区,场地利用率高,邮件经接收区通过分拣后,装袋落入南北两侧滑槽进行装车发运,全程邮件不落地。

  生产楼为两层钢混结构。一楼为自动化邮件分拣场地;二楼作为现代化电商物流仓储场地,设置了贵品库、恒温库等,货物通过托盘提升机、滑槽直接连接大件分拣设备和发运区,建立“仓储+物流配送+快递寄递+增值服务+供应链金融”运作模式,适应电商物流发展。

  3.两大作业区协同运作

  邮件处理区分为南、北两大作业区,之间设置有长达数公里的传输胶带系统,构成了立体、交叉及互通的系统,使各区内、南北区之间实现灵活运行。南北区之间的设备布局与生产作业互相补充,互相协同,使尺寸或形状不同的邮件均可以实现自动化处理。

大小件交叉带分拣系统

  一楼南区于2015年10月投产,采用大、小件自动分拣机各1台,大件在外,小件在内。其中,小件分拣机共设300余个格口,每小时处理1.2万件;大件分拣机共设50余个格口,每小时处理1万件。此外,还配套相关传输系统,用于辅助邮件集中处理、转运工作。

 

  据万龙介绍,随着快递业务处理需求逐年攀升,截至2017年初,原有的南区作业量已经接近最高限值,建设新的分拣作业区迫在眉睫。为此,邮政速递物流迅速做出决策,经过一系列市场调研和技术研究后,决定在一楼北区建设智能机器人邮件处理系统,并于2017年11月正式投产。

  先进的智能机器人分拣系统

  智能机器人分拣系统占地5000平方米,采用了大件机器人和小件机器人两种不同规格的AGV分拣设备,共计320台机器人,实现了大小件同步智能分拣。采用立体式模块协同作业、大件机器人分为两层,小件机器人分为三层件。大件机器人有80台,格口38个,可以承重最重50公斤、最大1×0.8m的邮件,每小时可处理0.5万件,速度可以达到每秒2米。小件机器人目前有240台,格口229个,每个格口0.6×0.6m,可投0.4×0.4m的邮件,每小时可处理1.5万件,速度可以达到每秒3m。智能机器人分拣系统的应用缓解了高峰期邮件处理压力,提高了邮政速递物流智能化、信息化的生产能力和水平。

大件智能AGV分拣系统

 

小件智能AGV分拣系统

  1.高效率、高性能的分拣机器人

  智能机器人的投入运营极大地提升了处理中心的作业效率:320台大小件机器人合作每小时可分拣邮件2万件以上,人员节约了50%~70%。其中,80台大件机器人被称为“橙色金刚”,能承重100公斤以内的邮件,很好地解决大规格邮件、超重邮件的分拣处理问题;240台小件机器人主要分拣重量在10公斤以下的邮件;可以实现大件格口三边落格,小件四边落格等系列优化。

  与传统自动分拣机相比,智能机器人分拣系统的优势凸显:一是,效率提升空间大,在邮件量大的情况下,该机器人分拣中心还可以通过增加机器人数量,实现效率五成以上的增长;二是,对操作人员的操作要求降低,操作动作简单;三是,工作环境改善,为工作人员提供了舒适的工作环境,降低劳动强度;四是,机器人发生故障后,可及时推离现场后恢复系统运行,使维修与运行同时进行,不影响生产运行;五是,在机器人实现标准化后,可在多个现场灵活调配,各处理中心旺季生产时可灵活增加机器人数量,提升处理能力,来满足生产要求。

  2.顺畅的作业流程

  该项目采用立体规划、矩阵分布作业方式。场地分三层立体式布局,第三层为小件分拣,第二层为大件分拣,第一层东西两端卸车分离,南北两侧直联装车发运,实行立体模块协同作业,流程清晰,空间利用率高,单位面积邮件处理量达到行业领先。核心作业流程如下:

  (1)邮车到达中心之后,邮件通过皮带机传送带到达分拣区域,包裹由工作人员放至工作台。

  (2)高速相机自动进行面单扫描。

  (3)工作人员将邮件放至等待邮件的智能机器人上。

  (4)智能机器人通过贴置在地面上的二维码自动识别规划路径,自动规划最优路线,准确把邮件放入相应格口,同时会智能感应避让障碍物、自动归队分拣邮件,每台机器人工作2小时后会自动寻找接口快速充电。时间复杂度与空间复杂度的算法使邮件分拣过程从“步步最优”达到“总体最优”。

  (5)邮件通过伸缩胶带机传送到车辆,装车后发运。

  挑战与应对之策

  作为行业中第一套智能机器人分拣系统,邮政速递物流在短短三个月的时间内,实现了项目前期规划设计、硬件施工安装、系统联调调试,并于“双11”之前投产使用,完成了“几乎不可能完成”的任务,也为行业内分拣机器人的使用提供了宝贵的经验。

  万龙坦言,武汉处理中心智能机器人分拣项目规划建设中面临的最大挑战是建设周期短,施工内容多,系统调试难。在具体实施过程中,遇到的问题主要有两点:一是,机器人方案与自动分拣机的布局形式不同,在实施过程中与传输系统、承载平台等共同交叉作业的时候续约克服很多技术问题,如传输线的吊装、承载平台的载重测试等等,都经历了若干次修改与调整。二是,人机结合方面,机器人分拣在国内快件分拣环节的应用案例较少,几乎没有参考和借鉴的经验,一线生产人员完全没有操作过机器人分拣,因此在调试、测试的过程中不断与生产人员进行沟通磨合,最终形成了一整套操作规范,为作业效率整体爬坡奠定了坚实的保障。

  虽然挑战重重,但通过专家团队、技术人员紧密配合,一步步完成了系统建设:首先对方案进行论证、计算、设置不同条件下的仿真;提前对项目的关键点进行实验,验证方案的正确性、可行性;组织精兵强将参与项目的各个环节,严格把控项目质量;在项目实施过程中精心组织、合理安排,最终达成项目目标。

  未来发展规划

  可以说,集技术与实力为一体的中国邮政速递物流正在通过运用人工智能技术与互联网思维提前布局自身的智慧物流新体系,为快递物流企业未来发展提供着新的指引方向。万龙告诉记者,随着需求提高与技术进步,武汉处理中心今后将继续探索提高系统运行效率,例如,增加智能分拣机器人数量、以机械手代替人工自动投放邮件到机器人、机器人投放邮件实现三面落格、增加第三种搬运机器人替代叉车或皮带伸缩机,让武汉处理中心达到更高的自动化程度和智能化目标。

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