【行业】智能仓储行业初步梳理

智能仓储和相关的机器人行业是未来5-10年国内机器人发展的必然趋势,整个智能仓储行业产业链较长,初步梳理观察是否能找到好的投资切入点。

概念

智能仓储的简单理解是通过机器人、自动化系统和软件平台构建的新型仓储和送料、筛检解决方案。智能仓储是物流体系升级的发展方向和必然趋势。

仓储智能化的意义主要在于:

  • 降低成本:通过自动化系统优化仓储流程模型,通过机器人提高作业效率,因而降低单位仓储的人力和时间成本。
  • 降低运维难度:通过自动化解决方案替代原始的人工仓储或混合仓储模式,减少由人员的不稳定性带来的管理和运维压力。

市场规模

根据2016年统计局数据,中国GDP为74.4万亿,其中物流仓储费用占比为15%左右,折合市场规模在11.2万亿左右。2006-2015年,整个物流仓储费用的复合增速为12%,主要得益于今年来国内基础建设、电商的蓬勃发展和土地成本的增值,从增长趋势来看,近三年来随着上述三项的增长的逐步成熟,增速逐渐下滑,可以认为未来其增速水平基本和GDP增速一致,约6%。

就整个物流的费用构成来看,其运输费用占比51%,保管费用占35.5%,管理费用占13.5%,其中仓储成本的占比呈现逐年缓慢增长的趋势,至2016年达到约4万亿。中国的整体仓储产业资产主要以国有为主,目前国有占比超过60%,民营占比约25%,近年来民营仓储资本呈现增长趋势。

至2016年,中国经营性物流仓储面积超过10亿平方米,就仓储固定资产投资而言,超过6000亿元。而目前国内仓储信息化和智能化的渗透率仍然较低,RFID渗透力不超过20%,自动化流水线和机器人等技术渗透率不超过10%,而以每10000平方米仓库智能化改造成本500万测算,则潜在的市场空间也有约5000亿。


发展历史

就仓储行业的解决方案而言,至少可以分为四个阶段:

  • 人工仓储:纯人力存取和筛检,人工管理。
  • 机械化仓储:采用叉车、传送带等机械辅助存取和筛检,人工管理。
  • 自动化仓储:AGV存取,半自动筛检,人机结合管理。
  • 智能仓储:AGV存取,智能识别,自动筛检,基本实现系统自动任务统筹和管理。

就中国的仓储行业发展而言,因为考虑能否升级的关键在于成本和新方案的成熟度,因而其发展结构基本上为金字塔构型,初级阶段的解决方案渗透率最高,而新的解决方案自上而下进行渗透。从下表的历史阶段中可以看出,随着国内机械和自动化水平的提高,国内仓储行业基本已经过渡到机械化仓储阶段。2010年开始,由于电商物流等新兴模式的快速增长,得以支撑龙头企业进行高成本投入的自动化仓储乃至智能仓储模式升级和实验,成为中国智能仓储发展的核心推动力量。

第一阶段 第二阶段 第三阶段 第四阶段
时间 建国后至改革开放前 1980-2010年左右 2010年至今 2015年至今
解决方案 人力仓储 机械化仓储 部分自动化仓储 实验性智能仓储
优点 相对成本较低 提高运送效率 更高效率,人力成本降低 高效率,自适应,降低管理成本
缺点 效率低,管理成本高 效率较低,人力成本高 投产成本较高,需要人机结合,非完全自动化 解决方案尚不成熟,成本较高

技术路径

目前我国的仓储发展正处在自动化升级阶段。完整的智能仓储系统,其主要硬件设备包括:AGV机器人、自动货架、自动存取机器人、自动分拣系统。软件系统主要包括自动识别、自主导航、任务并发管理、人机协调等系统。

智能仓储的整体流程如下,其中仓储货品的来源有内部工业生产和外部进货两类,而整体入库、仓储、分拣和出库基本类似。

根据上述图示,智能仓储系统组成如下,根据仓储货架的自动化程度不同,可以将核心的仓储系统划分为AGV机器人+立体货架+分拣机器人的模式和自动化托盘仓储货架+分拣机器人的模式。

上下料机器人

严格而言,上下料机器人不属于智能仓储范畴,而更贴近工业制造自动化领域范畴,属于制造-半成品-仓储-制造-成品流程中的衔接环节,用于满足物料在生产线和仓储货架之间的高效自动化转移。

目前上下料机器人主要以关节式机械臂和直角坐标机器人(一体化流水线)为主,控制端主要和生产线的耦合程度较高。


码垛机器人

码垛机器人是专门用于物料堆放的机器人,根据不同物料,可以通过编程和模式识别技术进行针对性码垛方式设计,提高效率。码垛机器人主要由大型机械臂和导轨模块组成。

AGV机器人

AGV机器人是工业制造和仓储领域中的主要自动化搬运工具,用于物料、货架或码垛在不同场地之间的运输,根据载重不同,可以分为AGV小车、智能牵引车和智能叉车几类。AGV机器人主要由运动模块,承重模块、导航模块和任务统筹模块构成。


##自动化托盘仓储系统
自动化托盘仓储系统是智能仓储实现中的一种解决方案,其主要思路是直接进行货架改造,以实现货物在货架存储和出入货之间的自动化存取功能,这种结构的存储系统可以直接和前后端分拣机器人合作,从而简化了AVG搬运的步骤。目前该系统的解决方案主要由堆垛机、旋转货架、多层穿梭车等。


分拣机器人

分拣机器人用于货物入库前和出库后的分类和打包,之前主要由人工完成,目前基于传感器、模式识别和自动化技术,已经有若干种解决方案,如交叉带分拣机、翻盘分拣机器人等。


WMS系统

WMS是仓库管理系统,向上对接进销存系统、ERP系统等,核心功能是对仓储作业流程的统筹、指导和规范,完成仓储的数据信息化、增加仓储的流程效率、提高管理透明度和有序程度,是整个智能仓储系统的上层控制和调度系统。

核心技术支持

核心技术是指智能仓储系统中起到关键作用的技术,并构成行业的竞争壁垒。

  • 机器人核心模组:机器人核心模组包括电机、控制器、减速器三类,主要影响机器人的控制精度和运行稳定性,这些核心模组也是机器人成本的主要来源,目前存在巨大的国产替代空间
  • 自动化技术:自动化技术包括电气控制、伺服驱动、反馈调节、PLC控制等方面,是自动化系统构建的基石,目前自动化技术比较成熟,主要的替代率的提高的驱动因素更多在于改造成本。
  • 室内导航:导航系统是AGV等搬运机器人于环境交互的主要方式,主要分为场地装置和机器人本体传感器和软件算法三个层次,在设计时也遵循三位一体的方式,室内导航目前主要分为贴标、视觉、雷达等几种解决方案,实际使用则根据成本和精度需求做权衡。
  • 路径规划:路径规划是AGV等搬运机器人运动自动化运行的基础,主要核心在于算法优化,提高机器人运行效率。
  • 统筹系统:统筹系统是智能仓储的上层控制单元,是针对目前仓储行业自动化程度提高、并发量提高的系统优化,优秀的统筹系统能够提高整个系统运行的效率、能效比和运行时间。统筹系统能够由大数据分析、动态优化或机器学习等技术进行深度优化,是目前智能仓储行业的核心竞争力之一。

产业链

根据智能仓储的软硬件需求,整个产业链包含以下厂商:

  • 元器件、功能模组生产商:产业链上游,主要为下游提供室内导航、机器人减速器、伺服电机、自动化PLC等核心元器件和模组。
  • 机器人、自动化设备生产商:产业链上游,主要提供AGV、输送机、分拣机器人、自动化堆垛机、自动化托盘仓储系统、叉车等硬件产品。
  • 软件系统提供商:产业链上游,为整个仓储硬件提供通用化的控制和调度系统,一般同硬件厂商和系统集成商关系紧密。
  • 系统集成商:产业链中游,直接面向需求客户,根据下游仓储需求,进行软硬件整合、系统定制和ERP、MES数据对接,提供解决方案。
  • 智能仓储独立运营商:以自有仓库为仓储需求方提供仓储服务的独立第三方,是近年来物流仓储行业兴起的主流模式。
  • 直营商:自建自营仓储的需求方,包括电商、零售、汽车、医药等厂商。


市场格局

根据上述的智能仓储产业链(不包括需求方),我们可以确认这个一个典型的B2B市场。在这个市场中,有两种典型的经营模式:

  • 产品销售:针对模组、机器人本体、自动化元器件厂商而言,通常都是采用采购-生产-销售的典型制造业模式,按照产品参数性能区分不同的细分市场,以跑量扩大市占率。
  • 项目制解决方案提供:针对中游的系统集成商而言,一般是项目服务形式经营,以目标客户的质量和数量决定收入规模。

核心模组

厂商 基本信息 主营业务 创始团队背景 融资情况
SLAMTEC 2013年 中国上海 机器人定位导航系统,低成本激光测距传感器+激光SLAM导航系统 陈士凯
2008年毕业于上海交通大学,毕业后进入微软亚洲研究院实习,后在英特尔亚太研发有限公司软件与服务事业部担任软件工程师,2011年进入盛大创新院。
2017年 C轮 1.5亿人民币 信中利、国中创投
镭神智能 2015年 中国广东 机器人避障激光雷达 胡小波
西安电子科大光电子专业毕业,从事激光雷达、激光武器、光纤通信、光纤传感、光纤激光器等行业16年,荣获90余项专利,其中发明专利15项,正在申请中发明专利29项。
2017年 B轮 数千万人民币 达晨创投
速感科技 2014年 中国北京 机器人视觉系统,三维视觉传感模组+SDK 陈震
清华大学计算机系,长期与微软亚洲研究院保持技术合作,参与多项重大科研课题研究,并完成同多家互联网企业的项目合作。
2017年 B轮 千万美元 飞图创投、赛富、启迪之星等
北醒光子 2015年 中国北京 机器人、无人车级固态激光雷达 李远
博士就读于美国Wake Forest University,硕士从师于中国发光学奠基人之一的徐叙榕院士,一直从事光电子领域的工作,曾申请国内外专利二十余项。
2016年 A+轮 科沃斯机器人
PerceptIn 2016年 中国广东 机器人视觉感知解决方案提供,双目摄像头+6轴惯性传感器+嵌入式系统+SDK 张哲
纽约州立大学机器人博士,清华自动化本科。研究方向包括地图重建、位置跟踪、机器人自主避障导航、设备端和云端的算法优化。2009-2014年在微软机器人组,2014-2016年初在Magic Leap工作。
2017年 战略投资 100万美元 三星
伟景智能 2016年 中国北京 智能视觉感知解决方案提供,工业级机器视觉SDK、芯片、硬件等 董霄剑
东南大学无线电工程博士,历任展讯通信首席科学家及北京博雅华录视听技术研究院有限公司总经理。
2017年 A轮 5000万人民币
高仙机器人 2013年 中国上海 机器人定位导航系统,激光+视觉SLAM融合 程昊天
英国剑桥大学电子工程专业硕士,对国际上机器人相关的技术、产品现状及发展趋势有深刻的洞察。
2016年 A轮 2000万美元
图漾科技 2015年 中国上海 深度摄像机 费浙平
复旦大学电子工程系,ARM的第一位本土员工,2002-2010年历任技术、市场、销售和管理等职位,2010-2012年任MIPS中国区市场总监,在完成MIPS/Imagination整合后加盟本土创业公司深圳中微电子担任市场副总裁。
2017年 A轮 数千万人民币 盛宇投资、辰韬资本
康耐视 1981年 美国 集成机器视觉的工业相机产品 / 美股上市公司 市值115亿美元
基恩士 1974年 日本 传感器、测量仪器、机器视觉系统 / 日本上市公司 市值723亿美元
绿的谐波 2011年 中国江苏 机器人谐波减速器 左昱昱
攻读南大物理系、创立恒加金属制品有限公司、攻克精密谐波减速器技术,1999年创立恒加金属制品有限公司。
2014年 A轮 普润投资 目前盈利
来福谐波 2013年 中国浙江 机器人谐波减速器 张杰
毕业于新泽西理工学院,机械工程管理研究方向。
2017年 B轮 如山资本
哈默纳克(Harmonic) 日本 工业机器人减速器 世界顶级品牌 / 日本上市公司
纳博(Nabtesco) 日本 工业机器人减速器世界顶级品牌 / 欧洲上市公司 市值44亿美元

机器人、自动化设备生产商

厂商 基本信息 主营业务 创始团队背景 融资情况
ABB 1891年 瑞士 电力产品、电力系统、离散自动化和运动控制、过程自动化、工业机器人 / 世界500强 美股上市公司 市值589亿美元
发那科(FANUC) 1956年 日本 数字控制系统、步进电机、工业机器人 / 日本上市公司 市值537亿美元
安川机电(YASKAWA) 1915年 日本 变频器、伺服电机、控制器、工业机器人 / 日本上市公司 市值130亿美元
库卡(KUKA) 1995年 德国 工业机器人 / 欧洲上市公司 市值60亿美元
新松机器人 2000年 中国辽宁 工业机器人、自动化生产线、物流仓储自动化设备 中科院 A股上市公司 市值300亿人民币
嘉腾机器人 2002年 中国广东 AGV机器人 陈友 2014年 A轮 4912万人民币 东方精工
Fetch Robotics 2014年 美国 分拣机器人 Steve Hogan 曾任职于Tech-Rx公司。 2017年 B轮 2500万美元 软银
远能物流 2008年 中国广东 无人叉车、AGV机器人、机械臂 彭华明
具有多年AGV行业经验。
2016年 A轮 数千万人民币 IDG
欧铠机器人 2013年 中国深圳 仓储AGV机器人、全自动上下板机 何建忠
早年曾在自动化设备领域创业
2017年 天使轮

系统集成商

厂商 基本信息 主营业务 创始团队背景 融资情况
Kiva 2005年 美国 AGV机器人,智能仓储解决方案提供 Mick Mountz
马萨诸塞理工学院的机械工程专业学士学位;哈佛商学院的MBA;曾就职摩托罗拉任CIM系统研发工程师、后来又转到苹果公司任产品营销经理。
2012年 收购 7.75亿美元 亚马逊
Geek+ 2015年 中国北京 机器人筛选系统,智能仓储解决方案 郑勇
曾在天域资本负责投后管理和机器人行业研究。
2017年 B轮 6000万美元 华平投资、火山石资本
快仓 2014年 中国上海 智能仓储分拣系统及机器人 杨威
北京大学软件工程专业硕士,研究领域为机器学习,多主体系统协调与控制。信息系统项目管理师。2010年8月至2013年5月,供职于全球最大的港口物流设备供应商—上海振华重工集团有限公司。
2017年 B轮 2亿人民币 软银中国、菜鸟网络
鲸仓 2014年 中国深圳 自动化仓库解决方案提供 李林子
曾在2008年加入珂兰钻石电商负责物流运营,后担任珂兰集团下水贝在线的CEO,积累了多SKU、各种渠道统一发货、共享库存经验。
2017年 B轮 1亿人民币 金沙江资本、百度投资、云锋基金
海康威视 2001年 中国浙江 视频监控技术服务、工业自动化、机器人 陈宗年
毕业于华中科技大学的计算机外围设备专业,浙江大学管理学博士 。
A股上市公司 市值3700亿人民币

结论

  • 中国仓储行业的规模超过万亿,属于发展平稳的大市场,但智能化和自动化程度低,仅仓储产业升级就存在数千亿的市场空间。
  • 随着人力成本和管理成本的上升,自动化、机器人技术的逐步成熟,仓储自动化和智能化是物流体系发展的必然趋势。
  • 中国仓储自动化进程将由民营行业龙头主力推进,逐步替代,增速较为平稳,直至其成本展示出明显优势后进入快速发展阶段。
  • 随之仓储自动化和智能化水平的提高,其解决方案复杂的提升,产业链变长,从而催生解决方案提供商的市场机会。
  • 较高技术含量的机器人核心部件、自动化模块、视觉导航、智能统筹等细分板块都存在广泛的国产替代机会。

资料来源

  • 个人调研
  • 互联网
  • 国金证券-高端装备系列报告(四)-智能物流专题:智能仓储物流崛起-三个细分