柔性拆零揀選系統(tǒng)的構(gòu)建

文/江蘇華章物流科技股份有限公司總經(jīng)理華聚良博士

拆零揀選是物流中心最復(fù)雜的作業(yè)環(huán)節(jié)，也是人工成本占比最高的環(huán)節(jié)。隨著拆零揀選作業(yè)占比越來越大，使得倉庫作業(yè)量成倍增長；同時(shí)業(yè)務(wù)波峰波谷差距日益巨大，物流中心對柔性化拆零揀選系統(tǒng)的需求越來越高。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，訂單碎片化、個(gè)性化的現(xiàn)象越來越突出，倉儲(chǔ)作業(yè)中拆零揀選作業(yè)占比越來越大，從原先的10%增長到現(xiàn)在普遍的50%，甚至部分物流中心超過90%，拆零揀選比例的增加致使倉庫作業(yè)量成倍增長，同時(shí)業(yè)務(wù)發(fā)展的波峰波谷差距卻日益巨大，柔性化拆零揀選系統(tǒng)的需求越來越高。本文針對柔性拆零揀選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題展開討論，首先需要搞清楚典型拆零揀選系統(tǒng)的組成，然后討論柔性拆零揀選系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后舉例說明。拆零揀選系統(tǒng)的組成。

由江蘇華章承接的博世-聯(lián)合汽車電子公司產(chǎn)線物流項(xiàng)目，是全球典范的汽車行業(yè)電子類多層穿梭車箱式立庫貨到人系統(tǒng)項(xiàng)目

1.拆零揀選的概念

“拆零揀選”術(shù)語從brokencasepicking翻譯而來，字面應(yīng)該稱為“拆件揀選”，對應(yīng)“整件揀選”。拆零揀選是物流中心最復(fù)雜的作業(yè)環(huán)節(jié)，也是人工成本占比最高的環(huán)節(jié)，拆零揀選方案的合理性將直接決定整個(gè)物流中心的運(yùn)營成本和效率，如何規(guī)劃合理的拆零揀選方案，是物流中心建設(shè)的重中之重。

2.典型拆零揀選系統(tǒng)的組成

拆零揀選系統(tǒng)涉及整個(gè)物流中心的全流程，不能僅僅從揀貨這一個(gè)環(huán)節(jié)上考慮問題，還要考慮上架、補(bǔ)貨、輸送、包裝等一系列復(fù)雜的流程，典型的拆零揀選系統(tǒng)由存儲(chǔ)系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)、揀選系統(tǒng)、訂單處理系統(tǒng)四部分組成。

1）存儲(chǔ)系統(tǒng)

存儲(chǔ)系統(tǒng)根據(jù)自動(dòng)化程度分兩類：普通貨架（如中型擱板貨架、重型托盤貨架、懸臂式貨架、閣樓式貨架、移動(dòng)式貨架、重力式貨架、駛?cè)?駛出式貨架等）；自動(dòng)化存儲(chǔ)系統(tǒng)AS/RS（如托盤自動(dòng)化立庫、箱式自動(dòng)化立庫、箱式穿梭車自動(dòng)化立庫、托盤穿梭車自動(dòng)化立庫等）。

2）運(yùn)輸系統(tǒng)

運(yùn)輸系統(tǒng)主要有輸送機(jī)系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)、叉車三類。叉車是最通用的運(yùn)輸工具，應(yīng)用范圍也最廣；輸送機(jī)系統(tǒng)主要用于貨物的水平/垂直輸送，也可以通過坡度進(jìn)行不同樓層的傳輸，常用的輸送機(jī)有皮帶機(jī)、滾筒輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、螺旋輸送機(jī)等；AGV是AutomatedGuided Vehicle的縮寫、意即 “自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車”，AGV是裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車，導(dǎo)引方式主要采用磁條、二維碼、激光/圖像SLAM 等，具有快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強(qiáng)，安全性好等優(yōu)勢。

3）揀選系統(tǒng)

揀選系統(tǒng)主要由人工揀選、半自動(dòng)化的揀選站系統(tǒng)、全自動(dòng)化的機(jī)器人揀選系統(tǒng)和分揀機(jī)系統(tǒng)三大類組成。

人工揀選由作業(yè)人員通過貨單、RF終端、電子標(biāo)簽揀貨系統(tǒng)等手段，進(jìn)行摘果式、播種式揀選，這是比較傳統(tǒng)的揀貨方式；半自動(dòng)化的揀選站系統(tǒng)通過輸送機(jī)、類kiva機(jī)器人等運(yùn)輸貨物到工作站，由人進(jìn)行揀選，完成揀選工作，此系統(tǒng)大幅度減少工作人員的行走，提高揀選效率；機(jī)器人揀選、分揀機(jī)揀選等全自動(dòng)揀選方式，是信息化、智能化化的體現(xiàn)，融入了互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI、物聯(lián)網(wǎng)等諸多先進(jìn)技術(shù)，揀選準(zhǔn)確性可以接近100%。

4）訂單處理系統(tǒng)

訂單處理系統(tǒng)（OrderProcessingSystem）是為達(dá)到訂單高效揀選的一種調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)核心采用合適算法處理訂單批次、SKU批次、揀選組合等。如何衡量拆零揀選系統(tǒng)的柔性化我們要討論拆零揀選系統(tǒng)的柔性化就需要先把什么是柔性化搞清楚，與系統(tǒng)柔性相對的是系統(tǒng)剛性，我們需要把剛性和柔性兩個(gè)角度一起來認(rèn)識(shí)拆零揀選系統(tǒng)。

產(chǎn)線物料校核入庫

GTP工作站

目前不少業(yè)內(nèi)同行的認(rèn)識(shí)里似乎只有類KIVA的AGV系統(tǒng)才是柔性的系統(tǒng)，筆者覺得這種認(rèn)識(shí)還不夠全面，類KIVA系統(tǒng)僅僅是滿足了部分庫內(nèi)貨物運(yùn)輸功能，我們下面從投資、作業(yè)能力、場地、用工四個(gè)角度去衡量不同系統(tǒng)或解決方案的柔性化。

1.投資角度

投資角度看，剛性的系統(tǒng)一次投資后更換功能或者搬遷成本巨大、而且很難進(jìn)行分布投資；柔性化的系統(tǒng)投資后更換功能或者搬遷成本較低、而且可以進(jìn)行分步投資。從這個(gè)角度看，托盤自動(dòng)化立體倉庫，就屬于剛性系統(tǒng)，多層穿梭車自動(dòng)化立庫，就屬于柔性系統(tǒng)。

2.作業(yè)能力角度

作業(yè)能力角度看，設(shè)備是否能夠單元化，能否進(jìn)行自由組合的系統(tǒng)是衡量剛性和柔性的關(guān)鍵，首先柔性系統(tǒng)一定是可以單元化、至少可以模組化的系統(tǒng)，單元或者模組之間的耦合性越低，系統(tǒng)柔性化程度越高。從這個(gè)角度看，半自動(dòng)化的揀選站和類KIVA機(jī)器人都是柔性系統(tǒng)，但是類KIVA系統(tǒng)耦合性低，柔性化程度更高。

3.場地角度

場地角度看，剛性系統(tǒng)的作業(yè)場地用途是固定的，無法改變或者極難改變的（改變需要改變建筑結(jié)構(gòu)），柔性的系統(tǒng)相對來說作業(yè)場地用途很容易改變。從這個(gè)角度看，我們?nèi)粘２捎玫囟逊绞狡戒佂斜P形式存儲(chǔ)貨物就是柔性最大的存儲(chǔ)系統(tǒng)，而托盤自動(dòng)化立庫就是剛性的。

4.用工角度

用工角度看，柔性化系統(tǒng)在業(yè)務(wù)量暴增時(shí)，可通過靈活增加用工數(shù)量的方式解決自動(dòng)化設(shè)備滿足不了的場景，以達(dá)到業(yè)務(wù)需求；剛性化系統(tǒng)可能無法增加人工，或者增加人工受限于系統(tǒng)效率極低。從這個(gè)角度，一個(gè)純粹的機(jī)器人揀選站或者半自動(dòng)化的揀選站就是剛性的，而人工RF揀選就是柔性的。

如何進(jìn)行拆零揀選系統(tǒng)柔性化設(shè)計(jì)

1.拆零揀選系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)常用設(shè)備的柔性化程度分析（見表1）

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2.拆零揀選系統(tǒng)的柔性化設(shè)計(jì)原則

1）系統(tǒng)柔性化設(shè)計(jì)要首先從系統(tǒng)需求和總體工藝角度去考慮，不需要追求絕對的柔性，柔性系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是相對的，也不存在所謂純粹的柔性系統(tǒng)；

2)柔性設(shè)計(jì)不一定是最優(yōu)設(shè)計(jì)，剛性設(shè)計(jì)也不是較差設(shè)計(jì)，一切評(píng)價(jià)的出發(fā)點(diǎn)是客戶需求；

3)拆零揀選系統(tǒng)的柔性化設(shè)計(jì)要考慮把剛性和柔性的有機(jī)結(jié)合，對業(yè)務(wù)需求穩(wěn)定且業(yè)務(wù)量較大的部分建議采用剛性的設(shè)計(jì)，對業(yè)務(wù)需求變化較大或者業(yè)務(wù)量較小的部分建議盡量采用柔性化設(shè)計(jì)；

4)拆零揀選系統(tǒng)的柔性化設(shè)計(jì)要善于從工藝角度把柔性化程度不同的部分進(jìn)行組合，才能最大程度地做出柔性化的系統(tǒng)，并不是高柔性化的部分系統(tǒng)才能組成總的柔性化系統(tǒng)；

5)我們不僅要關(guān)注各個(gè)環(huán)節(jié)的柔性化，也要從總體工藝上考慮柔性化，但是工藝上沒有柔性化的高低區(qū)別。

3.拆零揀選系統(tǒng)的柔性化發(fā)展趨勢

1)低耦合性的系統(tǒng)：各個(gè)環(huán)節(jié)子系統(tǒng)之間耦合性很低，有利于最大程度的提高系統(tǒng)柔性；

2）作業(yè)能力自動(dòng)彈性調(diào)節(jié)的系統(tǒng)：

未來會(huì)出現(xiàn)作業(yè)能力會(huì)根據(jù)業(yè)務(wù)需求自動(dòng)化調(diào)節(jié)的子系統(tǒng)。

3）作業(yè)屬性可配置的系統(tǒng)：未來會(huì)出現(xiàn)作業(yè)屬性可配置的子系統(tǒng)，比如集輸送、揀選、存儲(chǔ)等功能于一體的系統(tǒng)設(shè)備。

拆零揀選系統(tǒng)的柔性化設(shè)計(jì)案例

為更深入的說明柔性拆零揀選系統(tǒng)的規(guī)劃，本文以昆藥集團(tuán)醫(yī)藥物流中心和博世-聯(lián)合汽車電子產(chǎn)線物流的拆零揀選系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例說明。

1.昆藥集團(tuán)醫(yī)藥商業(yè)公司現(xiàn)代化醫(yī)藥物流中心項(xiàng)目

昆藥集團(tuán)成立于1951年，上交所上市企業(yè)，是中國最大的植物藥企業(yè)，中國醫(yī)藥工業(yè)百強(qiáng)企業(yè)。由江蘇華章承接的昆藥集團(tuán)醫(yī)藥商業(yè)公司現(xiàn)代化商業(yè)物流中心項(xiàng)目定位于滿足昆藥集團(tuán)商業(yè)公司2B業(yè)務(wù)為主的物流配送業(yè)務(wù)。

項(xiàng)目規(guī)劃在滿足基本業(yè)務(wù)前提下在彈性要求較高的拆零揀選部分盡可能考慮了柔性化設(shè)計(jì)。根據(jù)不同的業(yè)務(wù)形態(tài)，有針對性的提供拆零揀選的解決方案，充分利用了托盤庫的存儲(chǔ)能力，多穿及揀選站的拆零揀選能力以及配套人工揀選的整件貨架及平庫擴(kuò)展能力，在提供強(qiáng)大物流吞吐能力的同時(shí)，應(yīng)對業(yè)務(wù)形態(tài)的變化，整個(gè)系統(tǒng)的伸縮性較強(qiáng)。在擴(kuò)充存儲(chǔ)能力的同時(shí)，減少用地、人工和時(shí)間成本。

2.博世-聯(lián)合汽車電子公司產(chǎn)線物流項(xiàng)目

博世-聯(lián)合汽車電子公司（簡稱UAES）是中聯(lián)汽車電子有限公司和德國羅伯特?博世有限公司在中國的合資企業(yè)。公司主要從事汽油發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制系統(tǒng)、車身電子、混合動(dòng)力和電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的開發(fā)、生產(chǎn)和銷售。由江蘇華章承接的博世-聯(lián)合汽車電子公司產(chǎn)線物流項(xiàng)目，占地面積4萬多平方米，是全球典范的汽車行業(yè)電子類多層穿梭車箱式立庫貨到人系統(tǒng)項(xiàng)目。

項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)中充分考慮客戶物流效率與成本投入比率，為客戶提供流量上更彈性的換層多穿立庫、可配置的半自動(dòng)化揀選站的解決方案，在保證業(yè)務(wù)能力的前提下，為客戶將來的業(yè)務(wù)能力擴(kuò)展預(yù)留了充分的空間，節(jié)約了投資，提高自動(dòng)化設(shè)備的利用率。