料箱机器人订单履行方案创新与应用

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• 料箱机器人订单履行方案创新与应用（深圳市海柔创新科技有限公司 董宁）

料箱机器人订单履行方案创新与应用

本文分析了订单履行概念的来源，料箱立库中订单履行方案的技术发展路径；并结合料箱机器人在近10年的快速崛起，以及海柔创新相关的技术迭代和项目案例，对料箱机器人订单履行方案创新与应用进行了详细介绍。

董宁

深圳市海柔创新科技有限公司

董宁

海柔创新大客户拓展资深总监

负责国内和海外的大客户开发。2010年进入自动仓储行业，在多家国际头部集成商任职，成功案例覆盖电商，零售，食品，医药，服装，汽车，航空等行业。

订单履行概念及技术发展

1.订单履行概念的发展

订单履行（Order Fulfillment）这一概念与现代供应链管理和商业实践的发展密切相关，其核心逻辑可追溯至以下几个关键阶段：

20世纪初，工业化生产与分销体系的形成为订单履行奠定了初步基础。大规模生产时代（如福特流水线）催生了商品分销需求，企业需系统化处理订单以匹配生产与交付。此时，制造商通过分销商、零售商网络完成订单交付，但流程分散，缺乏统一管理概念。

1950年～1980年，物流与库存管理理论的发展为订单履行提供了理论框架。如经济订货批量（EOQ）理论、优化库存与订单匹配、运输仓储协同等。与此同时，计算机系统开始辅助订单处理（如MRP，物料需求计划），初步实现流程自动化。

1980年～2000年，供应链管理（SCM）概念兴起，其理论将订单履行定义为“从接收订单到交付客户的全链路活动”，涵盖订单处理、库存分配、拣货包装、物流配送等环节。驱动因素包括：全球化趋势下，跨国企业需协调多地生产与配送；亚马逊等电商崛起，要求更快的交付速度和透明度，通过更强的订单履行能力来提高客户体验。

2000年至今，电商与技术的革命进一步推动其标准化与数字化。例如：亚马逊FBA（2006年）提出“端到端”履约服务，将概念推向标准化；全渠道零售整合线上线下订单履行，催生“就近发货”“线上下单，线下提货”等模式。电商的快速增长倒逼企业重构订单履行体系。而在技术侧，OMS/WMS/TMS等系统的应用普及实现了订单、仓库、运输的数字化协同，大数据与AI则为动态预测需求、优化库存布局和配送路径提供了助力。

2.订单履行技术发展

（1）机械化阶段（20世纪中期），这一时期以传送带、叉车等设备为主要技术代表，它们主要替代人力搬运，订单分拣依旧主要靠人工完成，存在效率低、错误率高、依赖人工经验等局限。如图1。

图1 早期订单履行技术

（2）自动化阶段（2000年左右），这一时期AS/RS（自动化立体库）、Miniload、多层穿梭车、AutoStore、固定式分拣机、WMS（仓库管理系统）等技术的发展，使得库存管理逐步趋向数字化，订单处理速度有所提升，但柔性仍显不足。

（3）智能化阶段（2010年至今），传统物流自动化技术得到更广泛的应用，AGV/AMR、AI调度算法、机器视觉、IoT传感器等新技术也不断发展，进一步助力订单履行能力的提升。如动态路径规划通过AI技术实时优化机器人拣选路径，可使效率提升30%～50%；以Kiva为代表的“货到人”系统方案可减少人工移动，拣选效率实现1000件/小时以上；数字孪生通过虚拟仿真预演订单波峰应对策略（如京东“亚洲一号”仓），让订单履行进入新的阶段。

（4）柔性化与协同化（当前趋势），这一阶段的订单履行技术主要呈现出几个特点，包括云仓网络：通过云端调度跨仓订单，实现就近履约（如菜鸟）；模块化设计：可扩展的自动化模块适应业务波动（如Swisslog的Click&Pick系统）；水平&垂直方向协同：AMR水平运行+货架区垂直协同作业(如海柔创新的HaiPick System 3)，等等。

海柔创新订单履行方案技术迭代

Kiva机器人的出现，让基于料箱的自动化方案有了颠覆式创新，以此为基础升级迭代而来的AMR和背篓式机器人，进一步丰富了料箱订单履行方案。据统计，AMR全球出货量在近年来出现井喷式增加，复合增长率超过55%。如图3。

海柔创新作为料箱机器人领域的代表，2015年便开始研究开发料箱机器人技术，核心围绕料箱存储和订单拣选的场景不断开发和迭代，随后陆续发布出经典“货箱到人”自动化拣选方案HaiPick System 1、超多形态混存拣选方案HaiPick System 2、超高密度智能拣选新模式HaiPick System 3（业内俗称“大小车”方案），以及最新一代只包含单一机型的HaiPick Climb闪攀系统（如图2）。

图2 海柔创新闪攀系统

图3 近几年AMR全球市场应用情况

其中，HaiPick System 1面向纸箱料箱混拣、多种料箱规格或有定制化需求的客户；HaiPick System 2可实现大中小件货物同场存储和一站式拣选，它将产品从分库存储转变为同库存储，提升货架区纵向空间利用，减少整体仓库面积，免去二次合单/合流；HaiPick System 3通过两种形态的机器人——箱式仓储机器人（ACR）和极速潜伏式顶升机器人（AMR）K50协同作业，支持1～3深位部署，最高12米取货，每平方米存储多达48箱，可高效完成仓内出、入、盘、理业务；HaiPick Climb闪攀系统，配备单一类型的闪攀机器人，通过货架单侧导轨攀爬（垂直爬升速度1米/秒），机器人可在货架底部自由穿行（最快4米/秒），以最短、最优路径往返货架与拣选站。和上一代产品相比，闪攀系统由原本的地面行走升级为三维空间行走与取放货。由于没有不同设备间的节拍匹配问题，大大提升了单机运行效率与作业时间预估准确性，可以更好地把控不同工作站之间的任务均衡，进一步提升了仓库的整体作业效率，订单最快2分钟即可出库。此外，新一代解决方案还充分考虑了降低碳排放和搬仓的便利性。

料箱机器人订单履行技术典型应用

1.高效、敏捷的订单履行体系成为刚需

新冠疫情后，海外用户线上购物需求增长，尽管相比于中国快速、成熟的电商发展，海外发达国家的电商渗透率还存在发展空间，但越来越多海外企业意识到敏捷订单履行体系的重要性。例如，韩国户外知名品牌NEPA（耐葩）、西班牙国宝级品牌Desigual（多思奇格）等，他们往往需要通过设立新的运营中心以达到降本增效的目的。其需求具体体现在两大方面：旧仓合并成新仓，以及打造面向线上线下全渠道订单的敏捷履约体系。

图4 料箱机器人应用现场

在仓库整合方面，鞋服企业库存常零散分布于不同仓库，导致仓库之间的运输调度耗时耗力、库内设备冗余、仓租成本增加、人力和运营成本上升等问题。另一方面，随着消费者购买渠道增多，品牌需尽可能为消费者的购物、选品、退换货等提供便利，以提升消费体验。

除需要满足线下门店的发货、退换货、补货需求外，线上渠道（如品牌独立站、电商平台、商超卖场的线上订购系统）等也造成了碎片化的订单需求。需要将B2B与B2C整合，即门店订单、个人消费者订单进行一盘货整合，以敏捷应对全渠道零售的挑战。

2.典型案例

（1）欧洲时尚巨头多思奇格Desigual项目

多思奇格Desigual比拉德坎斯配送中心自动化项目，需同时兼顾B2B门店配送、全渠道零售下B2C的碎片订单发货需求。因此，其面临两大痛点：过去有两个仓库分开管理，造成设备冗余、资源浪费、成本上涨；以往使用的托盘货架系统不够灵活，管理过于粗放，难以精细化地根据产品的系列和尺码进行上架、分拣出库、门店补货等操作。

引入海柔HaiPick System 1后，通过料箱级存储、密度提升、直接存取纸箱以及全流程自动化的系统操作，不仅有效化解痛点问题，减少冗余的设备和空间利用，还省去纸箱换料箱的流程，让整体效率大幅提升。25台HaiPick A42搭配5组工作站实现高效自动化操作，可实现99.99%的拣货准确率；吞吐量达到650箱/H，日均发货商品高达3万件，整体运营效率提升了3～4倍，从而有利于门店补货，更能应对全渠道零售带来的物流挑战。此外，海柔HaiPick System与Desigual现有的WAMAS仓库管理系统高度集成，确保系统之间的无缝链接和高效运营，有效提高订单处理效率。

（2）韩国NEPA综合物流中心项目

NEPA综合物流中心主要面临如下痛点：一是采用托盘和人工货架的方式存储商品。由于人体高度限制，仓库2米以上的高度无法有效利用，亟须优化现有的存储模式，提升存储密度；二是原有的仓库拣选工作强度过高，造成仓库招工困难，随之产生人力运营成本上涨、培训成本增加等问题；三是NEPA在韩国有两处分开的仓库，仓库之间车程约2小时，不利于库存的统一调度管理，因此造成不必要的交通成本和运营成本。此外，旧有的仓储体系库存信息不够透明和精准，无法及时反映市场变化。

对此，海柔创新携手伙伴Bowoo System，在该物流中心部署HaiPick System 3（大小车方案）。

在空间利用和存储密度方面，海柔创新在9300平方米的存储面积里，为NEPA规划超过13万个库位，料箱以0间距双深位进行存放，货架高度分别达到7.2米和8.7米，最终达到290万件商品存储。

在应对劳动强度和人力成本方面，HaiPick System 3针对B2B和B2C业务分别设置8个出库工作站和6个人机直拣工作站，让拣选工作标准化、流程化，从而有效降低人力运营成本。

在信息管理方面，借助HaiQ智慧仓储管理平台，NEPA的运营信息可集中可视化管理，运营人员轻松了解全盘的仓库运营情况，及时预防库存不足、缺货等问题，实现精准的出库、入库、盘货、理货的系统管理。

通过对空间、人力、管理3个维度全面升级，高效处理门店、经销商、官网订单等多渠道订单，该项目实现入库4000箱/天，B2B出库达到60000件/天，B2C出库达到6000件/天，有效提升NEPA在时尚领域中的订单履行竞争力。

（3）万邑通智能海外仓项目案例

2024年全球电商市场再创新高，销售额飙升至6.3万亿美元，同比增幅达8.76%。然而，在企业营收增长背后，平均运营成本却攀升15%，其中物流与合规成本占比更是突破40%。特别是海外小件仓储领域，面临着业务场景复杂、成本控制严格、效率要求严苛等多重挑战。传统人工仓模式与当下追求效率、敏捷的企业诉求不匹配，制约企业的发展转型。

专注海外仓超10年的万邑通，深知跨境卖家对高库容、高出库效率、低成本运营的迫切需求，因此，万邑通与海柔创新深度合作打造智能海外仓。在美国洛杉矶，海柔创新为万邑通提供HaiPick System 3大小车解决方案，在1600平方米的仓库里，共有52000个存储库位，存储密度达到31.5箱/平方米。通过30台箱式仓储机器人和55台极速潜伏式顶升机器人K50协同作业，高效完成仓内的出、入、盘、理等业务，实现百万级SKU商品的精准拣选与存储。

料箱机器人订单履行技术前景展望

未来，AMR+机械手的深度融合，以及人形机器人的蓬勃发展，将为料箱机器人订单履行技术带来更多可能性。

AMR与机械手的组合让“货到人”进一步升级为“货到机械手/机器人”，在部分场景可以实现拣货流程的全自动化，同时也对相关技术提出了更高的要求，包括：（1）智能协同导航与操作：包括3D语义SLAM和群体协作，机械臂随动控制等；（2）感知与决策技术突破：包括触觉视觉协同和声学定位，数字孪生预演和强化学习优化；（3）硬件创新与模块化设计：包括轻量化机械臂，能源与驱动优化；（4）标准化与安全体系：包括通信协议统一，人机协作安全等等。

尽管人形机器人在成本和耗电量方面还存在着不小的挑战，但随着AI技术的快速迭代和资本的大量涌入，特别是特斯拉、Agility Robotics等企业人形机器人在复杂场景搬运作业、柔性装卸载作业等应用场景逐步取得突破，其发展前景仍非常乐观。

———— 物流技术与应用融媒 ————

编辑、排版：王茜

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