工業(yè)機(jī)器人，引而待發(fā)

　　說起工業(yè)機(jī)器人你會想到什么?恐怕許多人的第一反應(yīng)都是那種龐然復(fù)雜，充滿著賽博風(fēng)格的機(jī)械工廠，人形機(jī)器面無表情的指揮、挪動各種復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)，然后變魔術(shù)地生產(chǎn)出各種產(chǎn)品，從顯示器、汽車到手機(jī)和電腦不一而足。

　　顯然，這種科幻風(fēng)格還不能立刻變成現(xiàn)實，盡管人們已經(jīng)在很多地方，比如汽車加工和半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，實現(xiàn)了相當(dāng)程度的自動化流程整合，但這些領(lǐng)域，盡管大多自帶 " 高科技 " 光環(huán)，生產(chǎn)的產(chǎn)品附加值高、利潤豐厚，但它們其實只占龐大駁雜的工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中非常微小的部分，在純粹的制造業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)線之外，還有包括物流轉(zhuǎn)運、倉儲管理等許多泛工業(yè)領(lǐng)域，它們都還廣泛處于自動化興起的前夜。有業(yè)內(nèi)人士向品玩指出，全球物流的自動化率都尚不足 5%，中國則更低。更何況，就算是在所謂先進(jìn)制造領(lǐng)域，完全的自動化生產(chǎn)同樣也處于剛剛起步的階段。

　　事實上，就連工業(yè)機(jī)器人具體指的是什么，長什么樣，不同的人給出的答案也不完全相同——這再次需要回歸到復(fù)雜的工業(yè)流程本身。不同的場景，不同的需求，這些過去都有賴于人來完成的復(fù)雜調(diào)度和流程銜接，現(xiàn)在都需要自動化的機(jī)器來完成——這讓機(jī)器的形態(tài)變得千變?nèi)f化，甚至它往往不單純是一個物理的實體，還同時存在于數(shù)據(jù)的洪流、預(yù)設(shè)的算法以及協(xié)同的軟件中，它們一同演變成了工業(yè)生態(tài)的一個環(huán)節(jié)，力圖實現(xiàn)商業(yè)社會中人所永恒追逐的東西——效率的最大化。

　　一切都在蓄勢待發(fā)。

　　一、四面墻內(nèi)

　　曠視科技把自己的工業(yè)機(jī)器人場景設(shè)定在所謂的 " 四面墻以內(nèi) "，也就是封閉空間的貨物儲存區(qū)域。

　　在國外，這種自動化物流項目已經(jīng)非常成熟，曠視物流業(yè)務(wù)事業(yè)部產(chǎn)品業(yè)務(wù)解決方案負(fù)責(zé)人李帥給我們用冷鏈配送舉了個例子：國外每萬人擁有冷鏈配送車輛是國內(nèi)的十倍以上。這背后是整個冷鏈物流產(chǎn)業(yè)鏈在中國發(fā)展羸弱的結(jié)果，反映出國內(nèi)物流自動化水平的落后。

　　在曠視看來，當(dāng)然意味著機(jī)會。曠視是做計算機(jī)視覺識別算法出身的，在由軟算法轉(zhuǎn)向硬的設(shè)備中，物流恰好成為最契合曠視技能點的場景之一。

　　整個物流業(yè)占據(jù)了 GDP 10% 到 15% 的份額，李帥介紹到，而曠視所對準(zhǔn)的四面墻物流場景，盡管在整個物流中——如果你把干線物流也算進(jìn)去——占比不大，但卻是亟待提升效率的地方。

　　在機(jī)器人介入之前，四面墻物料的儲存與物流都依靠人來執(zhí)行，這不僅是一筆連年增長的成本開支，由人介入的物流實際上還面臨著復(fù)雜的管理問題：一方面?zhèn)}儲領(lǐng)域的人員流動性頗高，還很容易受到季節(jié)性因素的影響，比如農(nóng)忙和傳統(tǒng)節(jié)日會帶來定期的用工荒，這直接干擾了物流的效率。

　　另一方面，由人主導(dǎo)和介入的物流無法實現(xiàn)規(guī)模效率——當(dāng)倉庫的 SKU 即存貨單位多到一定程度時候，僅僅靠人是無法實現(xiàn)對物料的精準(zhǔn)的操控與盤點整合的。

　　換而言之，在四面墻內(nèi)，人力所能及的部分是有天花板的，到了一定程度，規(guī)模和效率都無法擴(kuò)大了。然而這卻恰好是機(jī)器人所擅長的地方。

　　曠視的解決方案包含了自研的托盤四向車、料箱式堆垛機(jī)以及各種物料自主移動機(jī)器人，組合起來全面替代了倉庫中人所出現(xiàn)的所有地方，而從接收物料、傳遞物料到堆放和取貨這些對物料的精準(zhǔn)識別都依賴于算法，這又恰好是曠視最擅長的領(lǐng)域。

　　曠視開發(fā)的名為河圖的軟件平臺能同時控制幾十臺游離在倉庫中的物料搬運機(jī)器人，加上輸送線系統(tǒng)，整個四面墻內(nèi)都能實現(xiàn) " 無人化 "。

　　曠視認(rèn)為通過軟硬件配合，這套解決方案能用更高的效率調(diào)度

　　3 到 5 年內(nèi)，布置這些工業(yè)機(jī)器人的成本就會被抹平，隨后，傳統(tǒng)上被認(rèn)為是花錢的后勤部門甚至可以轉(zhuǎn)化為一個營收項目，" 靠生產(chǎn)就可以持續(xù)盈利了。" 李帥說到。

　　更重要的是，這些封閉區(qū)域里互相銜接、協(xié)同配合機(jī)器人突破了人力效率的天花板：2020 年，曠視對廣州一家規(guī)模龐大的藥品物流中心進(jìn)行了無縫升級，在不停工的情況下實現(xiàn)了整體效率 25% 的提升。

　　當(dāng)然，這不是說工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)是一套放之四海而皆準(zhǔn)的 " 通用方案 "，當(dāng)這種全自動化的倉儲物流方案嵌入大型物料的配送中心或者生產(chǎn)物流線邊倉庫，成為了制造流程的一個環(huán)節(jié)時，強(qiáng)烈的行業(yè)屬性就自動凸顯了出來，這意味著你需要針對每個行業(yè)獨特的特點而進(jìn)行優(yōu)化。

　　冷鏈物流是一個經(jīng)典的例子，要讓機(jī)器人能在零下 20 度環(huán)境順利運行，那么所有的零件都要進(jìn)行寬溫設(shè)計，特別是要能經(jīng)受巨大的溫度變化——有人作業(yè)的區(qū)域平均氣溫往往是零上 10 到 15 度，這意味著機(jī)器人穿行不同的區(qū)域要能經(jīng)受幾十度的溫差。

　　而僅僅是硬件上的設(shè)計還不夠，有些行業(yè) know how 只有深入場景，換句話說，實地操作才會懂得。比如在冷鏈物流中，兩個不同溫度區(qū)之間的過渡地帶往往充斥著水蒸氣和小液滴形成的水霧，這會直接影響攝像頭的精準(zhǔn)度。

　　再比如，冷鏈嚴(yán)格的溫控要求意味著系統(tǒng)設(shè)計機(jī)器人行進(jìn)路線的時候連它們本身的發(fā)熱都要考慮在內(nèi)——曠視的方案是通過算法讓機(jī)器人的運動軌跡分散化，從而防止聚集形成的高溫突破冷鏈的溫控要求。

　　當(dāng)然，所有針對場景的設(shè)計優(yōu)化中，曠視最擅長的還是自己的老本行—— AI 視覺算法。

　　眾所周知，藥品的流通有著嚴(yán)格的監(jiān)管規(guī)范，倉庫里出去一盒藥至少要經(jīng)過兩個獨立環(huán)節(jié)的核對，而曠視在其中一個環(huán)節(jié)實現(xiàn)了對人工的完全替代——用攝像頭就能精確實現(xiàn)對藥品名稱、種類、批次的檢驗，曠視的算法優(yōu)勢在這種環(huán)節(jié)中顯露無遺，據(jù)李帥透露，前期的算法適配只需要三五個人就可以完成。

　　不僅是對人力的替代，算法輔助下四面墻內(nèi)的物流要素，在機(jī)器人的幫助下都實現(xiàn)了人力所不能及的效率提升——比如對整個庫房的快速盤點。價值幾個億的貨物，上萬個托盤堆疊的貨架，機(jī)器人可以在很短的時間內(nèi)就完成所有的盤點，省掉所有的人工環(huán)節(jié)。

　　曠視也把算法看做自己最大的優(yōu)勢，用曠視內(nèi)部人的說法，這被稱之為 " 從軟切硬 "，盡管 2019 年才正式涉足物流領(lǐng)域，但在更早的 2015 年曠視就已經(jīng)在進(jìn)行硬件的開發(fā)。

　　" 外掛 AI 算法的軟硬件協(xié)同能力根本不能跟自研軟硬件解決方案相比。" 而這種協(xié)同能力在四面墻圍繞的倉儲物流領(lǐng)域的想象空間還十分巨大，甚至，曠視認(rèn)為它將會占據(jù)自己整個業(yè)務(wù)量的四分之一乃至三分之一。

　　二、一個運籌學(xué)問題

　　如果粗疏的對工業(yè)倉儲物流領(lǐng)域進(jìn)行區(qū)分，大致可以分為制造業(yè)領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域，后者聚焦于產(chǎn)品本身的流轉(zhuǎn)——它不再是生產(chǎn)過程的一個環(huán)節(jié)，而是對生產(chǎn)結(jié)果的物流分配，在一個綜合倉庫——比如物流中心和核心倉，物流分配的效率直接決定了品牌的經(jīng)營效率。

　　最典型的場景是電商倉庫，如何準(zhǔn)確、快速、高效的讓千差萬別的貨物從倉庫順利進(jìn)入干線物流就是這個細(xì)分場景需要解決的痛點。

　　我們都有過這樣的經(jīng)驗，在 618 或者雙十一來臨的時候，物流系統(tǒng) " 爆倉 " 了，所謂爆倉，也就是倉庫中的貨物無法及時傳遞到干線物流網(wǎng)絡(luò)中去——這往往是由于人手不足所導(dǎo)致的。在巨大的倉庫中用最短的時間和路線找到對應(yīng)的貨物這個過程，過去是由倉庫工作人員憑借經(jīng)驗來執(zhí)行的，當(dāng)客戶的訂單蜂擁而至?xí)r，這些經(jīng)驗顯然不足以覆蓋電商場景井噴式的需求。

　　靈動科技致力于解決這個問題。這家經(jīng)歷過多輪、累計融資近 10 億人民幣的移動機(jī)器人公司，是京東最大的第三方機(jī)器人提供商，有數(shù)百臺 AMR 移動機(jī)器人游走在京東的庫房。靈動的機(jī)器人策略被稱為 " 訂單到人 "，也就是說機(jī)器人根據(jù)訂單量和庫房物料的分布情況自動到對應(yīng)位置備貨，過去倉庫中需要許多人在固定動線上重復(fù)走動的情況被機(jī)器代勞，現(xiàn)在只需要少量的人在相對固定的區(qū)域和機(jī)器人配合裝備貨物就能實現(xiàn)比過去高得多的物流效率—— 2020 年底在京東上線的第一個月，效率就提升了 30%，第二個月則來到了 50%。

　　由于依然需要人的參與和搬運，這種解決方案適用的倉庫物流更多是非標(biāo)品的小件和中小件，也就是邊長小于 72 公分，重量小于 30 公斤的貨物——這幾乎覆蓋了絕大部分電商和高端物流場景，它們倉庫中的貨物種類繁雜多樣，許多甚至連擺放方式都不相同，而由于人和機(jī)器人要在巨大的貨倉中協(xié)同工作，這對機(jī)器人的自動化水平提出了很高的要求。

　　靈動采用的方案是所謂第四代技術(shù)，也就是基于深度學(xué)習(xí)的視覺導(dǎo)航。機(jī)器人身上的傳感器不只有激光雷達(dá)，還有攝像頭，靈動的算法讓機(jī)器人通過深度學(xué)習(xí)采集到的信息來識別貨倉這樣的封閉空間中的所有東西——無論是人，貨架還是行進(jìn)路線中出現(xiàn)的其他機(jī)器人，并自由穿行其中。

　　這種技術(shù)和乘用車上用來實現(xiàn)自動駕駛的技術(shù)本質(zhì)上是一樣的，因此你甚至可以把它當(dāng)做一種 " 區(qū)域限定版 " 的工業(yè)自動駕駛。

　　" 只有我們的四代機(jī)可以。" 靈動科技的 CEO 齊歐說到，在這里他指的是限定區(qū)域內(nèi)的自動混行。不要小看這種混行能力背后的技術(shù)含量，這意味著它不僅能和別的機(jī)器人共同運行，還能與倉庫中的其它由人操控的設(shè)備，乃至人一起協(xié)同運行，這就讓過往非常復(fù)雜的中小件精準(zhǔn)物流動線規(guī)劃，變成了一個純粹的運籌學(xué)問題——系統(tǒng)只需要從理論上得出運動路線的最優(yōu)解，剩下的機(jī)器人可以自主自動完成。

　　靈動科技的機(jī)器人系列

　　這是一個自動化率不到 5% 的行業(yè)，而靈動是國內(nèi)目前唯一擁有完整訂單到人解決方案的移動機(jī)器人提供商。

　　三、突破數(shù)據(jù)孤島

　　關(guān)于機(jī)器人，優(yōu)艾智合的定義與別家不同，他們擴(kuò)大了機(jī)器人這個定義的外延，把它設(shè)想成了一種接近于獨立的完整生產(chǎn)力形態(tài)，而不再僅僅是一個酷炫的先進(jìn)生產(chǎn)工具這么簡單。

　　這種機(jī)器人獨立形態(tài)的標(biāo)志是完全不需要人的介入，因此從外部看來，這種機(jī)器人更像一個完全獨立自動運行的智能工廠，用優(yōu)艾智合機(jī)器人聯(lián)合創(chuàng)始人兼工業(yè)物流總經(jīng)理許瑨的話說，在這里，物質(zhì)流和數(shù)據(jù)流形成了一個完善的閉環(huán)，這突破了工業(yè)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)孤島問題，也是機(jī)器人相對人工來說最大的優(yōu)勢。

　　可以想見，這種高度自動化、智能化的機(jī)器人形態(tài)意味著要打通制造業(yè)生產(chǎn)流程中的所有環(huán)節(jié)，不僅技術(shù)門檻高，成本也更昂貴，讓它天然就更適合于單位產(chǎn)品價值更高的先進(jìn)制造業(yè)，比如半導(dǎo)體晶圓制造和新能源電池。

　　許瑨舉了個例子，晶圓制造有 7 道標(biāo)準(zhǔn)的工序，每一道工序本身已經(jīng)非常成熟且實現(xiàn)了自動化，但工序之間的物料搬運，過去都是依賴人力。

　　優(yōu)艾智合半導(dǎo)體車間無人化生產(chǎn)流程示意圖

　　這正是數(shù)據(jù)孤島形成的原因，每道工序本身是獨立且分離的，但整個制造過程又需要高度的流程化，因此人不得不參與其中，但人力輔助的工藝流程讓數(shù)據(jù)流又充滿了斷點，這帶來的直接后果是工廠不得不大量囤積原材料來保證生產(chǎn)過程的效率不會受到影響。

　　" 很多生產(chǎn)企業(yè)，庫存水平居高不下就是因為這一點。" 許瑨說道。

　　解決的方式就是用機(jī)器人去打通全部原本孤立的環(huán)節(jié)，從原料倉到各級生產(chǎn)線的串聯(lián)再到最后的成品倉，最終數(shù)據(jù)流的斷點將不復(fù)存在。

　　這種精細(xì)程度已經(jīng)不能用 " 打通最后一公里 " 來概括，恐怕 " 最后一米 " 更貼切。

　　繼續(xù)用晶圓制造來舉例，每道工序之間，就連簡單的上料和下料也有固定的標(biāo)準(zhǔn)，更不必說還有半導(dǎo)體行業(yè)廣為人知的對潔凈度的極致要求——優(yōu)艾智合的機(jī)器人需要運行在 Classes 100 的環(huán)境中，也就是說每立方英尺內(nèi)，灰塵顆粒不能超過 100 顆。

　　為了打通這 " 最后一米 "，需要實現(xiàn)對行業(yè) know how 的深入理解，優(yōu)艾智合的 10 多個研發(fā)工程師在客戶現(xiàn)場旁租了房子住了一年半，先后迭代了 4 個工程版本的解決方案。

　　" 哪怕機(jī)器在物理層面已經(jīng)完成了 90% 的轉(zhuǎn)運，只要有人的介入，從數(shù)據(jù)層面上講，它依然沒有突破，它還是創(chuàng)造了一個個的數(shù)據(jù)孤島。" 優(yōu)艾智合最終的解決方案是復(fù)合型的，除了移動機(jī)器人，還加上機(jī)械手臂，傳送滾輪等各種機(jī)械結(jié)構(gòu)以及視覺算法和傳感器，它們共同建立一個完整端到端的工藝流程閉環(huán)，它已經(jīng)成為了優(yōu)艾智合在半導(dǎo)體自動化領(lǐng)域最強(qiáng)的企業(yè)護(hù)城河。

　　如果你去問行內(nèi)人對目前工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的前景，恐怕會得到很多五花八門的答案。一方面，不確定的大環(huán)境與消費的疲弱顯然波及了整個制造業(yè)與物流行業(yè)，每個企業(yè)在花錢的時候都要仔細(xì)的計算 ROI，但另一方面，這或許意味著更廉價的智能替代方案將會成為主流——依賴低成本勞動力的時代正在過去，工業(yè)機(jī)器人的企業(yè)都在試圖說服客戶，單筆投入高，但長遠(yuǎn)來看回報率優(yōu)異的機(jī)器人是一個好的選擇。

　　我們現(xiàn)在就正站在這樣的時間節(jié)點上，面前的是一個駁雜龐大，又蓄勢待發(fā)的工業(yè)機(jī)器人江湖。

　　來源：品玩