从快递设备迭代推测快运自动化演变

    [罗戈导读]本文想详细阐述一下,几何对目前阵痛期的原因、解决方案,以及快运中转场自动化演变的推测。

    2020年9月份几何在沙龙上发布了3篇关于快递设备演变、应用模型、自动化发展趋势以及未来三年应用模型的文章。时至今日,快递中转设备的应用模型与几何的预测基本一致且效果较佳。

    近一年的时间几何对快运行业中转场设备化,乃至自动化、无人化的思考较多,同时也有幸参与、参观了业内的主流自动化设备的投入以及应用。从目前的使用结果看,业内各家均面临了切入后的第一个阵痛期。

    本文想详细阐述一下,几何对目前阵痛期的原因、解决方案,以及快运中转场自动化演变的推测。

    快递中转自动化迭代历程

    物流中转场景中,快递中转场的设备投入、迭代速度以及自动化程度是最高的,我们先把快递中转设备进行断代与评估,同时将每一代的特点与效果进行归类分析。以此分析快运中转场设备投入、自动化会面临什么样的问题与困难,以及能够汲取那些经验。为了简化表达,后续文中“快递/快运”只代表“快递/快运中转场”。

    快递行业内各家公司的设备投入时间差异很大,无法从时间上进行区分,从设备设计模型与自动化程度进行断代。快递分成3代。第1代为输送线使用,设备模型标志为:环形/非字型等平面线布局。第2代为矩阵分拣,设备模型标志为,从平面布局转向立体矩阵设计,第3代为高度自动化,设备模型标志为自动化分拣率超过75%,且除装卸外的环节均有自动化设备投入。特点上来看:大致3-5年更换一代,每迭代一次全场产能更高、人效越来越高、员工熟练度依存降低。

    第1代,输送线正式引入快递行业,从起初的单条流水线到非字型、环形、平线互拨的方式,设备布局非常简单,对于非标件的包容性较高,正常产能在3500-6500包裹/小时,全场产能一般控制在50万包裹内;此种模式对于员工熟练度要求高,人均产能低,无法满足网络快速扩张导致的多流向分拣需求。

    第2代,分拣矩阵,设备工艺设计从平面走向立体交叉,真正意义上实现货不落地操作。全场产能大幅度提高,枢纽、一级类场地开始破百万产能。同时通过多进线、出线交叉满足多流向,中转场地边际效益大幅度提升。但是,对于非标件等包容度降低,需要大量的线下处理,对于员工熟练度的依赖度更高。同时,伴随设备技术更新,在第2代中已经开始逐步出现自动化设备应用,比如交叉带分拣机、摆臂、模组带等,但是自动化应用还未探索出全场自动化模型,更多是局部优化替代人工降本增效。

    第3代,高度自动化设备投入,全场设计模型可自动化贯通,通常情况下自动化分拣率在75%以上。详细的模型及设计已经在2020年9月份的文章中详细阐述就不再描述(详情:未来3年快递行业智能分拣应用模型)。但是,必须要提一点在这代中,终端派送点也开始投入设备,多数以简单的输送线/集包柜/直线分拣机为主。但是也是此代中显著的特点之一。

    快递行业3次迭代,不仅仅是设备的迭代带来的也是管理逻辑的变更。有几个显著的特点需要注意:

    第一, 边际效应大规模出现,并不是第1代时,而是第2代。也因此业内大部分的快递中转场还处在这个第2代或第2+代,继续深入挖掘设备的残留价值与边际效应;

    第二, 高度自动化设备投入成本非常高,动辄就是千万乃至上亿级别。附加的电力、维养团队成本也很高,全场回本周期至少在3年以上,损益测算尤为关键;

    第三, 配套管理逻辑需要更新,在第1.2代,现场管理重点在人员管理与全场节奏掌控。第3代后对于人机磨合、时间衔接、路由及峰谷值调整、工具配置应用更为关键,削弱人力管理要求。管理难度更高而不会降低;

    第四, 员工劳动强度大幅度降低,对于操作熟练度要求大幅度降低。尤其是第3代后,除了装卸岗位,员工只剩下设备补位需求与非标件处理。

    第五, 成熟的模式都应该被抛弃,“一米宽一千米深”的理念在快速迭代的背景下是阻碍,越是模式成熟越是精细度越高,回头或者升级的难度就越高。

    快运行业目前面临的处境

    规模效应带不来明显的边际成本收益。快运行业的特殊性在于长期存在大票客户、低周转低成本的专线、纯人工操作的运营模式已触及效率极限。面向散客市场建立标准化网络,必然导致周转高企,运营成本高,标志性公司德邦,高利润散客占比50%以上依旧无法实现长期盈利,最终卖身。

    从2021年全国零担货运量前8公司看,安能、壹米、百世、三志依旧处于高货量低收入规模的范畴。目前唯一可以跳出窠臼的是顺丰快运,货量规模、收入规模均属前列,从顺丰情况看,散客与月结客户各占50%,重点瞄准产业带市场与中小商家商务件。而且,顺丰中转模式与其他玩家均不同,且中转效率未触及极限,下文中几何会详细剖析。

    劳动力供需逆转,窗口期短,招聘困难度越来越高;物流行业一直都是劳动力密集型行业,其中快运物流更甚,尤其是中转模式全部人工,近几年的招聘困难度越来越高。根据京东物流战略与创新研究院发布的《供应链变革下的制造挑战与物流应对》数据显示,物流行业劳动力供给逐年减少,物流公司需求越来越高,预计2024年左右供需逆转。如果数据预测准确,未来3年时间是整个快运行业转型的窗口期,由不得我们愿不愿意。

    中转场年龄分布后移,40岁以上占比超过30%,薪酬吸引力严重不足;几何抽样了某家公司2个中转场的年龄分布,从结果看1号场地30岁以内占比24%,30-40岁占比49%,40岁以上占比28%。2号场地30岁以内占比31%,30-40岁占比35%,40岁以上占比35%。而且近3年以来行业的新员工入职年龄限制已经从40岁后延至45岁,甚至某些公司50岁以上的员工也可以入职。而在某些专线与外包公司,50-60岁的人员占比也不低。我们不得不面临逐步无人可用以及年龄偏大的问题。

    新型自动分拣设备的载重能力提升至50KG/㎡,分拣规格扩大到100*80*80,部分公司设备处理率可到85%以上。设备处理能力的提升,扩大到了20-50KG/件的快运重量范围。为此几何对某些公司的快运场地进行实地探访,从探访抽样结果看,顺丰的包装结构、件型结构最优,揽收后进行二次包装的占比在25%以上,件型体积小于100*80*80且单件小于50KG的占比超过90%。

    其他走访的2个快运公司场地内符合体积件型的占比超过85%。相比情况下,月结客户、KA客户占比越高,货物标准程度越高。散客越多尤其是低价格散客越多,货物标准程度越低。在设备实际使用情况看,最大的困难就是一单多件与混合件型带来的操作复杂度提升。

    自动分拣设备产能提升,人工30%+自动化70%的人机结合模式,产能满足一般中转产能需求。按照目前滑靴式分拣机及窄带分拣机极限产能可达成6000-7000件,传统快运行业均以方/吨为单位进行产能统计,几何尝试把行业内几家公司小时卸货件数进行统计,以快递的“包裹”产能维度进行产能测算。

    从测算结果看,小时卸货量产能均在8000件/小时内(2万平双边库标准作业场地),按照自动化上线比例70%,线下人工处理比例30%测算,自动化处理产能6000件/小时即可满足峰值小时需求(这也是顺丰快运自动设备设计模型的核心原因之一)。当然,也会带来人机结合的管理难度、同一订单线上线下同时处理问题,以及整个运营配套政策的调整问题。

     除了以上的几点,人工模式下的产能基本已达到极限,中转场人均卸车吨位在15-20吨/天,装车吨位也在10-15吨/天。人工操作极限后边际效益只能通过扩大枢纽级别场地拉直三四线城市直发获得降低周转效益,但是势必对枢纽级场地内运转效率、人工数量与吞吐弹性提出更高的要求。如果不改变行业内枢纽级场地爆仓概率逐年递增。

    从上面的几个简单分析,快运行业中转场目前运营模式,红利已尽。不管我们愿意还是不愿意,发展的趋势都在逼迫快运行业走向设备化与自动化,从行业现状看我们还没考虑好也没准备好,但是自我革命的窗口期已处于关闭倒计时阶段。

    快运行业自动化进展与问题

    行业头部玩家都努力从快递自动化发展历程中汲取经验,试图借助快递经验实现快运的跨越式发展。但是无一例外均成鸡肋。在此处几何不得不先佩服一下,顺丰作为行业老大的独立与创新性。

    一、快运行业自动化发展现状:都想站上巨人的肩膀

    首先,我们先按照快递行业的断代方式,对目前快运行业的自动化投入模型进行初步断代。受益于快递的发展,快运特点与快递还是有所不同;

    第1代,中转场输送线+集配站输送线应用。快运行业与快递很大的不同就在于集配站的模式,几何认为在集配站投入设备比中转场投入设备,所意味的“思维变革”意义更大。以顺丰为例,中转场内按照快递模式:伸缩机+平线互拨+输送线细分集配站。同时底层逻辑上使用子母单的方式,可以以单个包裹为单位进行中转妥投、签收以及理赔等管理。场地内对于“分批配载”这一行业“痼疾”逐步放松。集配站方面也参照快递模式:伸缩机+输送线细分到路区,通过三派、四派的方式提升时效与收尾“分批派送”问题。

    第2代,矩阵使用,与模式与快递矩阵基本一致,只是根据货型进行线体加宽、滑槽、合流等优化。此部分使用较多的是以“大包裹”为主要市场目标的公司,德邦、壹米滴答等投入较多。其他公司基本未使用,核心原因就是:“分批配载”太严重,解决不了此问题。

    第3代,高度自动化设备投入。快运行业目前没有成熟的高度自动化模型。各家均在探索跟抄袭的阶段。主要模式分成三类:AGV叉车、快递自动化矩阵优化、N合一的自动化分拣设备。后续会详细分析此三类模式,以及最新的推测。

    综上,对快运行业目前设备发展进行断代后,根据各公司公开信息,将主要玩家的进展汇总如下:

    壹米滴答源于大包裹时代的设备投入,基本套用快递行业第1代与第2代设备设计模型,普遍使用第2代矩阵进行大包裹分拣,同时末端人工拣选打板/推车/笼框进行细分传站。但是受后来收购与发展匹配问题,对于第3代的测试与尝试基本处于停滞状态。

    德邦,作为行业的先驱与曾经介入快递行业的经验,不断尝试快递行业的矩阵、摆轮分拣、模组带、自动叉车等设备。在华东与潮汕投入2套自动分拣矩阵模式,从使用情况看效果并不良好,同时,投入的AGV叉车受效率、算法问题也未大规模成功。整体处于第2代为主,尝试第3代的过程中。但是不管是第2代还是第3代均未能撼动人工操作模式。

    顺丰,作为这个行业绝对的领头羊,受益于快递分拣的经验,在快运自动化投入上也最为坚决,根据公开资料整理,全国投入不低于6个高度自动化场地。而且自动化模式为:双层分拣,第一层人工分拣+第二层(N合一+窄带/滑靴分拣细分)。受制于“分配配载”问题的影响,在使用上出现局限,后续模式中会详细进行分解。

    中通、百世、安能等公司受顺丰影响较重,模式也与顺丰基本一致,目前均遇到了“分批配载”无法解决问题,第1/2套尝试后基本处于停滞状态。

    快运中转场自动分拣模式

    从《德邦2020年度非公开发行A股股票预案(二次修订稿)》中得知,当年募资6.14亿计划用作“转运中心智能设备升级及IT系统建设项目”,从募资金额看,德邦计划在三年内投入8.5亿进行“转运中心智能设备升级项目”,其中“半自动矩阵分拣设备”计划投入3.68亿,“全自动小件分拣设备”1.17亿,“全自动大件分拣设备”3.66亿。

    在预案中德邦给出来的三个必要性理由:“扩充业务处理能力,满足未来市场需求”、“自动化分拣效率提升,奠定长期竞争力”、“人力成本优化,提升公司整体效益”。当年,几何一度认为快运自动化快速发展已经启动,终于看到有人想要突破自己一手建立的桎梏。2年过去了,豪言绕耳,昔日堂前燕,已飞入豪门家。

    前面几何提到,行业大部分玩家都希望站在快递的基础上直接迈向第3代自动化分拣模式,那到底行业主流的方案有哪些,各有哪些优缺点呢?

    第一种:矩阵自动化分拣

    这种模式几乎是照搬快递行业高度自动化模型,在设备承载能力提升,宽度增加后投入使用。与快递自动化矩阵无本质区别。根据件型不同产能在5000-10000/小时左右波动;优点:对单票单件的大包裹操作适用,提升了装卸效率与匹配效率。缺点:快递与快运要求不同,“订单分批”大幅度增加,不敢使用快递“货不落地、流向装车”方式,后端人工配齐订单大量消耗人工,抵消自动化分拣的效率提升。此种模式在不改变运营方式的情况下,几乎无发展机会。

    第二种:AGV叉车

    从2015年前后安能在武汉投入第一套地链分拣模式,到如今行业普遍投入测试的AGV叉车模式。据几何了解,德邦、安能、韵达快运、菜鸟等均有AGV叉车测试。优点:部分固定位置及低频率流动可自动插取、搬运与放置,可局部替代人工提升效率,且成本低于人工;缺点:直线运送速度快,插取、放置速度慢且对位置精准度要求高,在复杂的实际运营场景,做不到自动寻源。同时由于行业卸车后匹配流程问题,托盘位不固定,需要人工驾驶插取再交由AGV搬运,成为只会“跑直线”的鸡肋。对于AGV的任何模式,不管快递、仓储还是快运,几何都认为远未达到应用阶段。

    第三种,双层分拣,第一层人工分拣+第二层(N合一+窄带/滑靴分拣细分)

    这种方式是目前行业推广度较高的模式,通常小时产能在5000-8000件/小时。充分利用场地层高,将场地设计成两层,第二层架高到3米以上,在钢平台上布设自动化分拣设备,解决大部分的标准件型操作,矩阵上分拣完成后通过窄带/滑靴分拣方式,按照流向分拣到滑槽,再打板与一层订单合流暂存。第一层继续使用人工卸车、组板、暂存的传统方式处理非标准件型。第一层、二层组板完成后放置到出港暂存区进行合流装车。

    优势:解决传统模式空间利用率低的问题,同时通过自动化分拣设备提升大部分标准件的处理效率,提升标准件的卸车速度。部分大流向方向可通过伸缩机直接入车,实现货不落地。同时又能兼顾目前非标件的处理,货型兼容度高。劣势:线上线下双层处理速度不一致,导致“分批配载”问题加剧。单条线体未来产能受限,只能满足当前情况下的需求。

    当然,如果下文中几何列出来的几个问题点,能真正的突破。快运中转场实现“流向”操作模式,货不落地,不需要再次组板、配齐装车,才能发挥出这套模型真正的价值。

    此种方式还有一个变种优化方式,目前顺丰末端分拣逻辑的“流向”,可以将流向再降低一个维度到“订单”层级。按照订单进行滑道分拣,订单分拣完成后再随机分拣下一个订单。这种方式可以解决“分批配载”问题,但是会消耗成本节约,两难全。

    快运自动化模型已具备,一旦突破人工运营管理模式,未来可期

    ●  “民主自由”已经萌芽,但放不下脑袋后面的“辫子”。

    从快递自动化迭代经验,分析快运行业目前处境以及快运行业未来自动化分拣模式,几何发现快运行业已经初步探索出了一条适合快运中转场自动分拣之路。但是,目前这条路行进缓慢,几何认为主要是运营管理逻辑还留在人工时代。人工模式下的操作流程、系统操作流程、管理逻辑、质量控制模式,甚至某些十几二十年经验遍布整个行业的中高层领导珍贵的行业经验,都阻挡着这个行业真正的变革。

    ● 以员工熟练度为核心的“订单”运营逻辑要转变为以设备为核心的“流向”运营逻辑。

    快运行业除了顺丰中转场,不管是新入场的韵达、中通、百世快运,还是先驱的德邦、安能,甚至已被顺丰收购后的顺心捷达,中转场的运营模式几乎一致,系统操作流程几乎一致!人工卸车→PDA扫描组板→人工订单配齐→叉车扫描记录→叉车搬运→出港暂存→找货配齐→配齐装车。

    这种运营逻辑与系统逻辑均以最小单位的“订单”为运营逻辑,确保在每一个环节的订单都是齐的,以此保证到达营业部/集配站后可配齐送客户,整单签收。这种模式的细致度要求是设备自动分拣无法满足的。快递行业均是以“流向”最运营逻辑,没有了同票同位的概念。不放弃“订单”逻辑,则设备自动化无下一步机会。

    ● 放弃“一单多件”!“订单”逻辑不代表细致,“流向”逻辑不代表粗放,反而需要更加细致。

    快运行业为什么不抛弃“订单配齐”与“一单多件”逻辑?因为在多件货物的情况下,并未对每一件货物尺寸、重量进行系统收集,没有一个订单中多个包裹的详细信息,就不敢分开操作、分开配送客户。顺丰“子母单”推出后,可以实现同一个订单内单个包裹履行全流程操作,包含分批操作、分批配送、单包裹妥投甚至理赔。至于,客户需求?20年前快递是否也是要整单配送?而且,运营方式的改变也可以满足同一时间订单共同配送。那么为什么,都不学或者使用这种方式?因为需要改变:报价方式、每个包裹复核、操作系统重塑、PDA系统重塑、理赔方式改变、员工绩效方案重塑等一系列的再造。或者说,可能是因为集体的“懒惰”。

    ● 流向逻辑下,运营调整减少客户体验感知。

    与传统快运运营方式不同,需要按照快递方式改造目前的运营习惯。首先是“波次清场”确保同一个波次订单在波次内全部处理完毕;其次是“多波次揽派”,增加揽收与派送波次,充分利用白天的产能闲置,多波次揽收与派送增加操作效率与减少同一波次内操作量,减少同一流向多台车发运,导致到货错波次导致的分批;第三“报价方式与下单”方式变更,按照体积重量报价并不会影响,影响最大的是“最小一票”报价价格方式,与后端结算方式。解决最小一票基本解决了报价与结算问题。

    第四“强末端网络能力”,过分的精益化导致大票配送、核心区域配送,在行业内主要通过“城配”方式解决。大量订单聚集且按照订单配送逻辑导致货物分批概率增加。强末端网络能力,减少或取消城配网络,增强末端配送能力。第五,分批配载从红线处罚到正向激励,分批在大多数快运行业还是“红线/高压线”,犯之重罚。认同分配配载本应该存在,做得好的分批少的进行正向激励。

    ● 舍得割肉,放弃非标件市场,拥抱标准件。

    非标件利润高,这是行业内普遍认知。其实几何认为,这种理念建立在“均成本”的概念上,因为非标件所以折扣少,在85%以上标准件有折扣,15%非标件无折扣的情况下,再用“件/吨/方均”成本推算非标件利润,是一种错误的算法。因为我们无法真实的测算出非标件实际的成本。前期自动化分拣模型可以兼容非标件的操作,但是未来一定要舍得放弃非标件,让非标件形成独立的纯人工操作的模式。

    从快递行业设备迭代,几何推测第3代自动化分拣模式,在未来3年左右会演变成为快运中转场自动分拣的主流模式。但是,这种模式目前遇到了巨大的困难。改革的窗口期已经在倒计时,一旦有人突破,快运行业的聚集度会快速提升,真正的快运行业巨头才会出现!

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