臺灣開始出現第一個導入搬運機器人設備(AGV)的電商物流倉儲,是臺灣物流界後起之秀永聯物流開發的代表作。

走進瑞芳山坡上這座設計感十足的現代化倉儲,映入眼簾的是無數個無人自動搬運車(Automated Guided Vehicle,AGV),在數千坪倉儲內,來來往往,忙碌穿梭的身影。

看起來像是放大版的掃地機器人,不一樣的是,搬運車上頂了一座2公尺高的紙板貨架,沿著地面錯落排列的QR Code,在地上滾出一道道交錯的軌跡。這裡是永聯物流開發(簡稱永聯)位於新北市瑞芳的「物流共和國」園區,也是臺灣第二座導入AGV設備的EC物流中心,供中小型電商共用。

「EC讓物流的需求變了!從以棧板(by Pallet)或以箱為單位運送,變成了按件(by Piece)運送,」一手催生物流共和國的永聯物流開發董事總經理張建泰舉例,衛生紙一包、保養品乳液兩罐、餅乾一包,這就是一筆訂單例行常見的民生用品組合。所以,「物流倉儲管理,也必須變革!」

電商需求崛起,臺灣電商兩大龍頭,每月營收都不斷突破歷史同期紀錄。根據經濟部統計處最新的半年度統計資料顯示,今年上半年電子購物業營業額再創歷年同期新高,營業額達970億元,年增6.6%,統計處預期,今年總體營收可望突破2,000億元大關。

傳統零售物流出貨以B2B訂單為主,常常是同一款貨品大宗出貨,以一個棧板或是一箱為單位出倉,送到大型零售商或品牌商門市,但是,電商是B2C的生意,客戶以消費者為主,購買行為常是多種商品的組合,而且每筆訂單的組合皆不同,有可能是民生用品衛生紙一箱、保養品乳液兩件、零嘴蘇打餅乾四包等。各種貨品組合的龐大複雜性,正是電商業者背後的物流,每天得克服的挑戰。

永聯物流開發在2019年第三季,正式推出採用AGV設備的電商物流倉儲EC Hub,而關鍵推手就是永聯物流開發董事總經理張建泰(圖中)。 攝影/洪政偉

不只如此,EC物流還得面對更緊迫的時間競爭壓力。消費習慣逐步改變了,消費者希望更快拿到貨品,電商業者為求競爭力,也不斷縮短物流配送的時間,從過去的3天內到貨,當日到貨,甚至現在已經進入了6小時到貨的競賽。

為了在時間內,順利將商品送達消費者的手中,理貨出貨作業也需要與時間賽跑。尤其遇到每年雙11的折扣大戰時,短時間內訂單大量湧入,海量的訂單不只是電商網站的挑戰,也考驗著負責派送的全套物流鏈。

揀貨流程的衝擊最大,因為這是傳統物流作業中重度需要大量時間的環節。傳統常見作法上,得由揀貨員依照出倉單的需求,直接走到貨架前取貨,人員需於貨架中來回找尋貨品,然而,隨著品項增加、揀取範圍擴大,單靠人力進入貨架揀貨,已經無法負荷現今電商的出貨需求。

電商強勁的成長力道,也帶動了物流倉儲的演變,最顯著的轉變是揀貨流程,從「人到貨」,變為「貨到人」,也就是藉自動化設備,讓貨物來接近人,而非像過去由人到貨架中找物的作業模式。

以物就人的物流變革中,最具代表性的自動化設備當屬AGV。當系統接收來自外部的出貨訂單後,會分析找到距離出倉單所需貨品最近的AGV機器人,向它發出揀貨指令,機器人緊接著藉由讀取地面上排成一列的QR Code來導航,走直線路徑或直角轉彎穿梭於倉內,接近目標貨架。抵達後,機器人直接滑行至貨架下方,將貨架離地抬起,再以最短路徑將貨架送達揀貨作業區,揀貨員再依出倉單的需求,從貨架上揀出貨品,送到集中盒,準備進行包裝的動作。而AGV則再將貨架搬運回倉儲內的空位。

AGV並非新的自動化設備,1950年代,世界第一臺商轉AGV就出現在製造業的工廠,當時的AGV多用於揀料、搬運等作業。此外,AGV經過多年的發展,行進方式也有所轉變,從最初運行於實體軌道,到今日以讀取QR Code運行,變得更為彈性,而隨著工業4.0浪潮,AGV近期也再度受到製造業的重視,甚至,更進一步運用到零售業,成為電商翻新物流倉儲作業的新作法。倉內可能有上百、上千,甚至上萬臺機器人,同時間執行任務,為防止機器人於移動途中,與其他機器人相互碰撞,每個機器人皆內建感測器,機身則以不同顏色的燈號顯示工作狀態,以提示現場作業人員,像是工作中、前方有障礙物等狀態。

電商倉儲使用的AGV與製造業相比來的小,但,除了體積差異外,最大不同點在於,機器人身上可頂著的移動式貨架。該儲存空間分層分隔,且儲格大小可彈性調整,利於存放不同體積的貨物。這樣的貨架特性,研究物流資訊系統的高雄第一科技大學管理學院院長蔡坤穆指出,特別適合電商業者少量多樣的商品特性。這是促使AGV成為物流亮點的另一個關鍵。

2012年3月,為提升倉儲的作業效率,亞馬遜大砸7.75億美金,併購了倉儲機器人製造商Kiva Systems,也就是第一個用於零售業AGV的出現。

亞馬遜大量在自家倉儲引進Kiva機器人,也就是AGV。2014年初才千餘臺,不到一年就快速增加到1.5萬臺,至2017年已超過10萬臺。統計到今年6月,亞馬遜旗下50個倉儲據點的機器人更達到了20萬臺,這就是支撐亞馬遜今年7月,會員購物日大賣1.75億個商品後,能順利完成商品交付的利器。

全球多家倉儲機器人公司都相繼推出,可用於零售物流倉儲的AGV,並持續跟進Kiva的發展,摸索當中可行的新功能,做出差異化,比如說,印度GreyOrange、瑞士Swisslog、美國Fetch Robotics等。雖然,很多機器人的功能比Kiva更高階,然而,當時多處於實驗階段,量產和實際應用上,皆未能與 Kiva匹敵。

直到近年,中國多家業者才陸續推出可比擬Kiva機器人,用於零售電商揀貨流程的AGV設備,以滿足電商市場的物流倉儲需求。許多中國大型電商,像是電商巨頭京東、阿里巴巴等的倉儲皆已導入該類型設備。

高雄第一科技大學管理學院院長蔡坤穆在2017年,催生了臺灣第一間教學用的AGV智慧物流實作教室,花了800萬元,引進3臺AGV,這是臺灣第一個零售業AGV應用實例。 圖片來源/高雄第一科大

阿里巴巴旗下物流公司菜鳥網路,為支撐雙11購物節爆量訂單的出貨需求,幾年前,便在自家物流倉儲部分採用AGV,並逐年擴大採用規模,甚至,於2018年時,在江蘇無錫啟用了逾9千坪的倉儲,布署了多達7百部AGV機器人,規模更勝以往,相比傳統倉儲,整體運作效率提升5成。但是,臺灣卻少見零售電商業者,為物流倉儲導入AGV設備,反而是學界發揮了領頭羊。2017年底,高雄第一科技大管理學院投入800萬元,建置首間智慧物流實作教室,這個實作空間也是全國第一個專為智慧物流場景設計的教學場域,包含引進了3臺AGV機器人,供學生實作,以了解、熟悉該系統設備的特性。

亞馬遜首用AGV徹底顛覆倉儲作業流程

圖片來源/亞馬遜

亞馬遜自2014年起開始在自家倉儲物流中心導入千臺Kiva機器人,並以AGV來逐步取代傳統人力倉儲的搬運、揀貨作業,並且逐年擴大部署規模,如今AGV數量已高達20萬臺。

大家對零售電商倉儲使用AGV的第一印象,多半來自美國電商龍頭亞馬遜,無數臺AGV同時穿梭其倉儲的畫面,很難不讓人深烙腦海。時間倒轉至2012年3月,為提升倉儲的作業效率,亞馬遜大砸7.75億美金,併購了倉儲機器人製造商Kiva Systems,也就是第一個推出用於零售業AGV的業者。該公司是物流管理機器人的領導供應商,包含服飾品牌商The Gap、大型連鎖藥局Walgreens、辦公用品零售通路Office Depot、精品百貨Saks 5th Avenue等,皆是採用Kiva公司自動化設備的客戶。

買下Kiva公司後,亞馬遜逐步為線上零售事業體的倉儲,引進Kiva機器人,也就是AGV。從2014年年初,對外宣布約採用1千臺機器人,至同年底,已迅速成長15倍,增漲為1.5萬臺。因應線上銷售成長業績的成長力道,緊接著三年,每年平均增加1.5萬臺,至2016年,達到了4.5萬臺,隔年更突破10萬臺大關,而截至今年6月,共有20萬臺機器人,於亞馬遜旗下50個倉儲據點運行。這20萬臺AGV便是支撐亞馬遜今年7月會員購物日Prime Day爆量交易的利器,當日,亞馬遜全球累積售出1.75億個商品。

Kiva公司創辦人Mick Mountz創業前,擔任美國生鮮電商Webvan的物流業務流程總監,親歷了公司破產至關門的困境。他發現,貨物多是透過輸送帶或人工操作的叉車,於倉儲中心的外圍移動,因此他認為,欠缺靈活性的倉儲物料搬運系統,以及具高昂成本的訂單履行(Order Fulfillment)流程,是造成公司營運不善的根源。這些限制讓他看見市場的切入點,於是他夥同工程與機器人領域專家Peter Wurman和Raffaello D'Andrea,聯合創立Kiva公司,開發一系列的物流管理軟硬體,後續又專為電商設計了一套自動設備,利用低矮的機器人,將貨架提升運輸至工作站,也就是後來的Kiva機器人。

然而,各客戶與Kiva公司合約屆滿時,均未獲續約,亞馬遜於2015年將Kiva公司更名為Amazon Robotics,向市場表明技術不外流的態度。從此亞馬遜擁有Kiva產品的獨家使用權,既有Kiva軟硬體設備僅供應其內需,換句話說,倉儲機器人相關技術被亞馬遜壟斷。此舉,使得市場頓時失去了這個利器,但也正因為Kiva的出現,正式開啟了零售倉儲機器人領域的大門。

為何臺灣物流倉儲少見AGV?學者剖析3關鍵

目前,AGV在臺灣零售物流倉儲中仍不普遍,可歸納幾點原因,推動第一科大智慧物流實作教室的核心人物蔡坤穆指出,首先,這類型設備的製造商在臺灣並沒有,導致物流倉儲界欠缺了第一手AGV設備和系統的相關訊息,以致於不清楚設備可預期的效益,所以,許多業者即使建置了新的物流中心,仍然使用傳統的自動化設備。再加上,AGV設備製造商以中國業者居多,蔡坤穆認為,這也是臺灣物流倉儲業者躊躇不前的原因。

另一方面,蔡坤穆坦言,初次添購AGV設備仍須投入不小的資金,不過,AGV整體導入成本,不比其他自動化設備多,且可彈性決定要投入的資金額度,他進一步解釋,因為AGV整套設備不需要一步到位,可以逐步擴大規模,因此,初期投入的成本相對較低。像是亞馬遜從起初1千臺的規模,擴展為如今20萬臺的層級。此特性也使AGV具有可彈性擴充、縮減規模的優勢,然而,「很多倉儲使用者並不清楚AGV這樣的特點。」這是讓臺灣業者卻步的第二個原因。

許多業者對投入自動化設備仍持觀望的態度,則是他提出的第三個原因。這些業者大多以人力處理倉儲作業流程為主,因為臺灣目前的工資尚可負擔,這也影響了業者導入AGV的意願,再加上AGV需要在一定規模的獨立作業區域,還得與現場作業人員的活動區域切割,來建立人車分隔的環境,這對大量仰賴人力的業者,更是一大導入難題。

儘管如此,他表示,受限於機器人的負重量,AGV設備不僅對樓地板的負重要求不高外,樓層高度要求也不高,因此,蔡坤穆認為,現有倉儲經調整,大部分都可引進AGV,未來仍是趨勢。

根據市場預估,3年後,全球電商將是一個高達400億美元的規模。為了支撐這樣的需求,即使最早使用AGV的亞馬遜,也都持續嘗試新的機器人設備,以降低勞務比重,如在特定倉儲導入包裝機器人,並考慮擴大部署的規模。

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