仓储物流机器人研究：“互联网+”，助力仓储物流机器人智能化发展.pdf

1 报告编码19RI0018 头豹研究院 | 电子系列行业概览 400-072-5588 报告摘要 工业团队 仓储物流机器人属于工业机器人的范畴，是指应用 在仓储环节，可通过接受指令或系统预先设置的程 序，自动执行货物转移、搬运等操作的机器装置。 仓储物流机器人作为智慧物流的重要组成部分，顺 应了新时代的发展需求，成为物流行业在解决高度 依赖人工、业务高峰期分拣能力有限等瓶颈问题的 突破口。随着中国智慧物流的推进速度不断加快， 将有更多行业使用 AGV 机器人替代传统叉车， 预计 到 2022 年，AGV 机器人销量将达到 6.3 万台。 热点一：物流智能化促进仓储物流机器人行业发展 热点二：物流行业的发展及居民消费水平拉动市场需求 热点三：制造业智能化推动仓储物流机器人技术进步 在“工业 4.0”的大背景下，物流行业也开始引进智能化设 备 （仓储物流机器人） ， 以达到降本增效的目的。 近年来， 全球化进程不断加快，中国经济发展迅速，互联网、物 联网、大数据、人工智能等技术不断取得突破，给中国 物流行业注入了新鲜活力，行业智能化趋势日益明显。 在中国电商行业的蓬勃发展以及居民消费升级的驱动 下， 中国物流行业市场规模在过去几年呈现爆发式增长。 据国家邮政局数据显示， 中国物流快递业务收入从 2013 年的 1， 441.7 亿元人民币飞速增长至 2017 年的 4,957.1 亿元人民币，年复合增长率达到 36.2%。 在中国积极拥抱人工智能和大数据的新时代，制造业正 迎来智能化发展大潮，仓储物流机器人也在向智能化方 向发展。技术进步是仓储物流机器人向智能化发展的关 键。近两年来随着激光导航技术的兴起，仓储物流机器 人能够智能并且精准识别周边环境，极大提升了物流企 业的运营效率。 庄林楠 高级分析师 文晗 分析师 邮箱：csleadleo 行业走势图 相关热点报告 电子系列行业概览2019 年中国自动驾驶网络行业概 览 电子系列行业概览2019 年中国定位模组行业概览 电子系列行业概览2019 年中国 IGBT 模块行业概览 电子系列深度研究2020 年中国 SD-WAN 行业行业深 度研究 2019 年 电子行业：仓储物流机器人研究“互联网 +”，助力仓储物流机器人智能化发展 报告编号19RI0018 目录 1 方法论 . 3 1.1 研究方法 . 3 1.2 名词解释 . 4 2 中国仓储物流机器人行业综述 . 7 2.1 中国仓储物流机器人行业定义及分类 . 7 2.2 中国仓储物流机器人行业发展历程 . 9 2.3 中国仓储物流机器人行业发展现状 . 11 2.4 中国仓储物流机器人行业应用场景 . 12 2.5 中国仓储物流机器人行业商业模式 . 13 2.6 中国仓储物流机器人行业产业链 . 14 2.7 中国仓储物流机器人行业市场规模 . 17 3 中国仓储物流机器人行业驱动与制约因素 . 19 3.1 驱动因素： . 19 3.1.1 物流智能化促进仓储物流机器人行业发展 . 19 3.1.2 物流行业的发展及居民消费水平的提高拉动了市场需求 . 20 3.1.3 制造业智能化推动仓储物流机器人技术进步 . 22 3.2 制约因素： . 22 3.2.1 仓储资源整体利用效率低下，智能仓储物流系统的推进受到一定限制 22 3.2.2 缺乏统一的行业标准，限制了产业实现协同发展 . 23 3.2.3 应用行业的差别导致定制化要求较高 . 24 1 报告编号19RI0018 4 中国仓储物流机器人行业市场趋势 . 25 4.1 机器人的认知计算水平不断提高 . 25 4.2 拣选技术实现从“货到人”到“订单到人”的转变 . 26 4.3 核心零部件实现技术突破，对国外供应商的依赖减少 . 26 5 中国仓储物流机器人行业典型企业分析 . 27 5.1 竞争格局概述 . 27 5.2 极智嘉（Geek+) . 30 5.2.1 企业概况 . 30 5.2.2 核心产品 . 31 5.2.3 竞争优势 . 33 5.2.4 成功案例 . 34 5.3 快仓 . 35 5.3.1 企业概况 . 35 5.3.2 产品及服务 . 35 5.3.3 竞争优势 . 37 5.3.4 成功案例 . 38 2 报告编号19RI0018 图表目录 图 2-1 仓储物流机器人分类 . 7 图 2-2 仓储物流机器人组成结构 . 8 图 2-3 中国物流技术发展历程. 9 图 2-4 仓储物流机器人应用场景 . 12 图 2-5 中国仓储物流机器人行业主要商业模式 . 13 图 2-6 中国仓储物流机器人产业链 . 14 图 2-7 中国社会物流总额，2013-2022 预测 . 17 图 2-8 中国快递业务量，2013-2022 预测 . 18 图 2-9 中国 AGV 机器人销量，2013-2022 预测 . 18 图 3-1 中国仓储物流机器人行业相关政策 . 20 图 3-2 中国快递业务收入，2013-2022 预测 . 21 图 4-1 仓储物流机器人未来发展趋势 . 25 图 4-2 中国国产机器人核心零部件技术研发成果 . 27 图 5-1 中国仓储物流机器人行业两大梯队 . 29 图 5-2 2018 年中国仓储物流机器人行业市场份额（按出货量） . 29 图 5-3 Geek+融资历程 . 31 图 5-4 Geek+产品服务优势及应用场景 . 31 图 5-5 上海快仓智能科技有限公司融资历史 . 35 图 5-6 上海快仓智能科技有限公司产品服务优势及应用场景 . 36 3 报告编号19RI0018 1 方法论 1.1 研究方法 头豹研究院布局中国市场，深入研究 10 大行业，54 个垂直行业的市场变化，已经积 累了近 50 万行业研究样本，完成近 10,000 多个独立的研究咨询项目。 研究院依托中国活跃的经济环境，从机器人行业、汽车行业、制造业等领域着手， 研究内容覆盖整个行业的发展周期，伴随着行业中企业的创立，发展，扩张，到企 业走向上市及上市后的成熟期， 研究院的各行业研究员探索和评估行业中多变的产 业模式，企业的商业模式和运营模式，以专业的视野解读行业的沿革。 研究院融合传统与新型的研究方法， 采用自主研发的算法， 结合行业交叉的大数据， 以多元化的调研方法， 挖掘定量数据背后的逻辑， 分析定性内容背后的观点， 客观 和真实地阐述行业的现状， 前瞻性地预测行业未来的发展趋势， 在研究院的每一份 研究报告中，完整地呈现行业的过去，现在和未来。 研究院秉承匠心研究， 砥砺前行的宗旨， 从战略的角度分析行业， 从执行的层面阅 读行业，为每一个行业的报告阅读者提供值得品鉴的研究报告。 头豹研究院本次研究于 2019 年 1 月完成。 4 报告编号19RI0018 1.2 名词解释 减速器： 在机械传动领域是连接动力源和执行机构之间的中间装置， 其原理是利用齿轮 的速度转换器， 将电机的回转数减速到所要的回转数， 并得到较大的转矩。 减速器占工 业机器人成本的 30%-40%，是工业机器人核心部件之一。 伺服系统：是工业机器人主要的动力来源，由伺服电机、伺服驱动器、编码器三部分组 成， 伺服系统可按照指令做出位置、 速度及转矩的跟随控制， 是工业机器人的核心部件 之一。 中国制造 2025：中国政府实施制造强国战略的第一个十年行动纲领。 CIMS： 全称为 Computer Integrated Manufacturing System， 即计算机集成制造系 统，是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技 术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理三要素及其信息 与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。 ERP：全称为 Enterprise Resource Planning，即企业资源计划，是指建立在信息技 术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。 劳动密集型产业：是指在投入的劳动力和资本(或资金)这两种要素中，单位劳动占用的 资本 （或资金） 数量较多的那一类产业。 这是按照经济活动中投入的生产要素的比例进 行划分的一种经济类型。 二维码：又称二维条码，常见的二维码为 QR Code，QR 全称 Quick Response，是一 个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式，它比传统的 Bar Code 条形码能存更多 的信息，也能表示更多的数据类型。 SKU: 全称为 Stock Keeping Unit，即库存进出计量的基本单元，可以是以件，盒，托 盘等为单位。 SKU 这是对于大型连锁超市 DC （配送中心） 物流管理的一个必要的方法。 5 报告编号19RI0018 现在已经被引申为产品统一编号的简称，每种产品均对应有唯一的 SKU 号。 IoT 技术：全称为 The Internet of Things，即物联网技术，物联网就是物物相连的互联 网。 物联网的核心和基础仍然是互联网， 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络， 其用 户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，彼此进行信息交换和通信。 双十一：双十一购物狂欢节，是指每年 11 月 11 日的网络促销日，源于淘宝商城（天 猫）2009 年 11 月 11 日举办的网络促销活动。 WMS 系统：全称是 Warehouse Management System，即仓库管理系统。仓库管理 系统是通过入库业务、 出库业务、 仓库调拨、 库存调拨和虚仓管理等功能， 对批次管理、 物料对应、 库存盘点、 质检管理、 虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统， 能够有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程， 实现或完善的企业仓储信息管 理。 智慧物流：是指物流是在空间、时间变化中的商品等物质资料的动态状态。 自动化立体库： 自动化立体库作为现代物流系统中的重要组成部分， 是用立体仓库设备 可实现仓库高层合理化， 存取自动化， 操作简便化； 自动化立体库是当前技术水平较高 的形式。 堆垛机： 是立体仓库中最重要的起重运输设备， 是代表立体仓库特征的标志。 其主要作 用是在立体仓库的通道内来回运行， 将位于巷道口的货物存入货架的货格， 或者取出货 格内的货物运送到巷道口。 笼车：即物流台车，是一种安装有四只脚轮的运送与储存物料的单元移动集装设备。 货到人： 是指在物流中心的拣选作业过程中， 由自动化物流系统将货物搬运至固定站点 以供拣选，即，货动，人不动。 订单到人： 是指在物流中心的拣选作业过程中， 由自动化物流系统操作笼车对几个订单 6 报告编号19RI0018 的货物做收集。 工业 4.0：即“第四次工业革命” ，意思指利用信息化技术促进产业变革的时代。 7 报告编号19RI0018 2 中国仓储物流机器人行业综述 2.1 中国仓储物流机器人行业定义及分类 仓储物流机器人属于工业机器人的范畴， 是指应用在仓储环节， 可通过接受指令或系统 预先设置的程序， 自动执行货物转移、 搬运等操作的机器装置。 仓储物流机器人作为智慧物 流的重要组成部分， 顺应了新时代的发展需求， 成为物流行业在解决高度依赖人工、 业务高 峰期分拣能力有限等瓶颈问题的突破口。 根据应用场景的不同， 仓储物流机器人可分为 AGV 机器人、 码垛机器人、 分拣机器人、 AMR 机器人、RGV 穿梭车五大类大类（见错误!未找到引用源。 ） 。 图 2-1 仓储物流机器人分类 来源：头豹研究院编辑整理 AGV 机器人： （Automatic Guided Vehicles）又称为自动引导车，是一种具备高性能 的智能化物流搬运设备， 主要用于货运的搬运和移动。 自动引导车可分为有轨和无轨引导车。 顾名思义，有轨引导车需要铺设轨道，只能沿着轨道移动。无轨引导车则无需借助轨道，可 任意转弯，灵活性及智能化程度更高。自动引导车运用的核心技术包括：传感器技术、导航 技术、伺服驱动技术、系统集成技术等。 码垛机器人： 一种用来堆叠货品或者执行装箱、 出货等物流任务的机器设备。 每台码垛 机器人携带独立的机器人控制系统， 能够根据不同货物， 进行不同形状的堆叠。 码垛机器人 8 报告编号19RI0018 进行搬运重物作业的速度和质量远远高于人工，具有负重高、频率高、灵活性高的优势。按 照运动坐标形式分类， 码垛机器人可分为直角坐标式机器人、 关节式机器人和极坐标式机器 人。 分拣机器人： 是一种可以快速进行货物分拣的机器设备。 分拣机器人可利用图象识别系 统分辨物品形状，用机械手抓取物品，然后放到指定位置，实现货物的快速分拣。分拣机器 人运用的核心技术包括：传感器、物镜、图象识别系统、多功能机械手。 AMR 机器人:（Automatic Mobile Robot）又称自主移动机器人，与 AGV 自动引导 车相比具备一定优势，主要体现在：智能化导航能力更强，能够利用相机、内在传感器、 扫描仪探测周围环境， 规划最优路径； 自主操作灵活性更加优越， 通过简单的软件调整即 可自由调整运输路线；经济适用，可以快速部署，初始成本低。 RGV 穿梭车：是一种智能仓储设备，可以配合叉车、堆垛机、穿梭母车运行，实现自动化 立体仓库存取，适用于密集存储货架区域，具有运行速度快，灵活性强、操作简单等特点。 一台仓储物流机器人通常由多种系统组合构成，不同系统具备不同的主要功能（见图 2-2 仓储物流机器人） ： 图 2-2 仓储物流机器人组成结构 来源：头豹研究院编辑整理 控制系统：控制系统的主要功能是接收来自传感器的检测信号，根据操作任务的要求， 9 报告编号19RI0018 驱动机械臂中的各台电动机，让执行系统按照规定的要求工作。 驱动系统：主要功能是为执行系统提供动力， 根据动力源可以分为液压驱动、 气动驱动 和电动驱动三种基本驱动类型。 执行系统：负责执行作业的部分，主要包括机身、手臂、手腕、末端执行器四大组件。 感知系统： 能够将机器人各种内部状态信息和环境信息从信号转变为机器人自身或者机 器人之间能够理解和应用的数据、信息。 决策系统及软件部分： 根据感知系统等来源提供的信息自动调整控制算法的软硬件支持 部分，不是仓储物流机器人的必须配置。 交互系统：即人-机器人-环境交互系统，是能将三者联系起来并互相协调的系统，主要 包括指令给定装置、信息显示装置等。 2.2 中国仓储物流机器人行业发展历程 受益于中国电子商务行业规模不断扩大以及交通网络建设的飞速发展， 中国物流行业在 过去几十年取得了巨大成就。自上世纪 70 年代发展至今，中国物流技术的发展共经历了四 个阶段（见图 2-3 中国物流技术发展历程） 。 图 2-3 中国物流技术发展历程 来源：头豹研究院编辑整理 10 报告编号19RI0018 启蒙阶段（1970-1989 年） ：1972-1973 年，自动化立体库系统被列入十大技术创新 课题， 由北京起重运输机械研究所负责研究设计。 7 年后， 中国建成了第一座自动化立体库， 并在化工、感光胶片、汽车、化纤、造纸等几个领域开始应用。与此同时，邮电部的下属企 业对物流仓储系统的重要装备输送机和分拣机系统的研究也取得了重要进展。 探索与发展阶段（1990-1999 年） ：1990 年起，自动化立体库在中国的应用深度和广 度加深， 参与研究和试验的单位逐渐增多。 其中 CIMS 系统应用研究大幅度地推动了中国自 动化立体库的研究应用。 随着改革开放持续深入， 中国经济开始腾飞， 物流技术逐渐应用到 了更广的领域，烟草行业首当其冲。1996 年，昆船公司承接了昆明卷烟厂物流工程项目并 专门成立了物流设备研究中心，对堆垛机的研究与实验逐步展开。1997 年，昆船公司开始 引进 AGV 技术，采用的是当时最先进的激光制导技术。同年，新松公司成立，专门研究机 器人，开启了中国物流装备发展的新时代。90 年代末期，计算机技术的发展推动了全自动 控制系统的广泛应用， 联想物流系统的成功上线， 奠定了现代物流的基本模式， 即全自动控 制并与 ERP 实时连接，在很大程度上解决了物流系统信息孤岛的问题。 高速发展阶段（2000-2015 年） ：进入 21 世纪后，基于互联网技术的蓬勃发展、市场 需求大幅增长， 物流装备行业的发展势头十分强劲， 一大批新兴公司应运而生， 呈现出百家 争鸣的繁荣景象。到 2010 年，大部分世界知名物流装备企业和系统集成商均已进入中国， 弥补了中国物流装备行业在高端技术上的短板， 促进了中国物流装备与技术应用的升级。 在 此阶段， 现代物流已经对国民经济的各个领域实现全面覆盖， 并在电商领域实现了重点覆盖。 2012 年，美国最大的电商平台亚马逊以 7.75 亿美元收购了仓储物流机器人公司 Kiva，仓 储物流机器人开始应用于亚马逊各大仓库，使得普通订单的交付成本下降了 20%-40%，可 节省约 20%的运营费用。亚马逊的这次成功尝试使得仓储物流机器人逐渐成为中国各大制 造业、电商、物流企业的布局重点。 11 报告编号19RI0018 智慧发展阶段（2016-至今） ：2016 年起，智慧物流的概念被反复提及，中国政府针对 高端智能制造装备领域出台了众多产业支持政策， 强调物流业需借助人工智能、 物联网等智 慧化技术提高物流系统分析决策和执行能力， 推动了物流业向智能化、 自动化层面发展。 仓 储物流机器人作为智慧物流的重要组成部分， 受到了资本市场追捧， 初创仓储物流机器人厂 商如极智嘉（Geek+) 、快仓借助资本的力量开始发展壮大；同时，中国国内一些物流系统 集成商如今天国际、 德马集团等企业也相继加入了对仓储物流机器人的研发。 仓储物流机器 人技术逐渐成熟，仓储物流机器人开始在多个行业实现应用。 2.3 中国仓储物流机器人行业发展现状 中国仓储物流机器人行业发展时间较短， 大部分的仓储物流机器人厂商成立时间不超过 5 年，总体来说机遇与挑战并存。一方面，仓储物流机器人可在物流行业的转型升级中发挥 积极作用， 尤其是在人力劳动最繁重的搬运环节以及需要较多劳动力资源的分拣环节。 目前 行业内已经涌现出几家发展速度较快、技术水平较高的仓储物流机器人厂商如极智嘉 （Geek+） 、快仓、海康威视等。由于行业发展前景较好，且机器人的技术研发需要大量的 资金支持，仓储物流机器人行业的投融资动作频频。据沙利文统计，当前中国共有约 34 家 仓储物流机器人厂商，2017 年度整体行业的融资金额超过 10 亿元。 另一方面， 仓储物流机器人行业还面临着一系列挑战： 仓储物流机器人行业属于新兴 行业， 在快速发展壮大的同时也暴露出了一些问题： 机器人的智能化程度不够导致在多场景 运行下反应能力不足； 机器人功能不全， 障碍物识别存在盲区， 产品的设计上还需添加独立 的开关按钮； 机器人带载运行稳定性差， 容易出现无法举升货架或行驶轨迹偏移等严重问题； 机器人制造商服务水平相比工业发达国家的来说还有很大差距， 还需要进一步提升系统稳定 性以及减少机器人故障率； 以电商物流为主的服务限制了仓储物流机器人向其他行业渗透。 12 报告编号19RI0018 当前中国仓储物流机器人行业面临的最大挑战是如何解决客户的痛点问题， 如降低物流环节 的劳动力成本和提高仓库分拣效率等。 因此机器人厂商所提供的产品与服务必须贴合客户公 司的实际物流需求， 这既是仓储物流机器人生产企业增强核心竞争力， 也是仓储物流机器人 走向产品化的重要途径； 本土品牌影响力不够。 仓储物流机器人企业还需继续加强品牌建 设，加大对核心零部件的研发力度，推动行业快速走向成熟。 2.4 中国仓储物流机器人行业应用场景 仓储物流机器人在智能仓储环节有六大应用场景 （见图 2-4） ， 具体可分为入库、 存取、 拣选、包装、分拣和出库。 图 2-4 仓储物流机器人应用场景 来源：头豹研究院编辑整理 当包裹到达仓库， 码垛机器人将自动对其进行扫描并接收， 再按照系统指令将包裹投入 指定笼车。当存取货信息被传达至仓库系统时，AGV 机器人可将该包裹搬运至货架上或将 其所在货架搬运至工作台， 在这一过程中机器人可搭配多种载具以适应不同的应用场景。 当 接收到订单信息后，拣选系统将指示 AGV 机器人按照最优路径将包裹所在的货架运送至拣 选台，拣选人员只需按照屏幕指示从指定货位取出相应数量的包裹，实现“货到人”拣选。 近年来， 为提升包裹搬运精度， 节省运力， 仓储物流机器人需要搬运更小的库存单元而不是 整个货架， “订单到人”的拣选解决方案受到更多青睐。此后，工作台上的固定机械手将自 动对包裹进行打包并贴上标签。 在分拣环节， 分拣机器人能够自动完成快速分拣， 将包裹送 13 报告编号19RI0018 至对应的出货口。最终，AGV 机器人将出货口的货物袋移动到系统指定位置完成分合流。 2.5 中国仓储物流机器人行业商业模式 中国仓储物流机器人行业的商业模式主要可分为四种（见图 2-5） ，分别是提供产品解 决方案、提供运营服务、提供租赁服务以及进行中介合作。 图 2-5 中国仓储物流机器人行业主要商业模式 来源：头豹研究院编辑整理 提供产品解决方案的模式：指为企业建立自动化仓库，提供集规划设计、软件开发、设 备生产、现场安装、售后为一体的服务，由企业对仓库进行管理。仓储物流机器人厂商只收 取一次性的行业解决方案费用，不参与仓库日常管理工作。 提供运营模式的模式：指为企业运营一个智能仓库，由仓储物流机器人厂商提供设备、 人员和运营服务， 帮助企业管理仓库和负责发送到该仓库的订单。 仓储物流机器人厂商负责 仓库的日常运营并将按照仓库的发货数量收取一定的服务费用。 提供租赁服务的模式： 指针对一些难以承受机器人换人费用的企业而提供的仓储物流机 器人租赁服务， 仓储物流机器人厂商将按月或按年收取租赁费用。 这种提供租赁服务的方式 对于机器人产品使用方来说， 能够减轻有使用意愿企业的资金压力； 对于机器人提供方来说， 能够提升自身的产业格局并扩大仓储物流机器人的应用领域。 中介合作的模式： 指与物流运营商签订长期合作协议， 为其提供智能仓库， 仓储物流机 14 报告编号19RI0018 器人厂商将从该仓库发送的每一笔订单收取一定比例的费用。