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尹軍琪:物流中心拆零揀選技術
項目啓動時(Hour)間:2019-06-24
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        編者按:本文發表在(Exist)2012年“物流技術與應用(Use)”雜志,在(Exist)過去的(Of)7年裏,我(I)們體驗到(Arrive)了B2C電子商務尤其是拆零揀選技術的(Of)飛速發展。今天重新閱讀此文,對行業,對伍強科技,仍然具有非常重要(Want)的(Of)意義。

        尹軍琪先生(Born),教授級高級工程師,曾任北京交通大(Big)學客座教授、北京起重運輸機械研究院副總工程師。現任全國(Country)物流标準化委員會倉儲技術與管理分技術委員會副主任,中國(Country)物流與采購聯合會常務理事,北京伍強科技有限公司董事、總經理。主要(Want)研究方向:物流機械産品與物流系統的(Of)計算機輔助設計,物流園區與物流配送中心總體規劃,物流配送中心系統集成,物流系統及關鍵設備優化設計,物流配送中心庫存管理系統(WMS)研究開發等。

        配送中心的(Of)一(One)個(Indivual)訂單行一(One)般可拆分爲(For)兩部分:夠整箱部分和(And)不(No)夠整箱部分(也稱爲(For)拆零部分或零頭)。一(One)般情況下,夠整箱部分的(Of)揀選可在(Exist)整箱區單獨進行,拆零部分則要(Want)求與訂單的(Of)其他(He)行的(Of)零頭合并揀選,并組合成箱。這(This)種關于(At)拆零部分的(Of)揀選,包括組箱和(And)包裝過程,統稱爲(For)拆零揀選作(Do)業。

        拆零揀選作(Do)業是配送中心的(Of)核心業務形态之一(One)。拆零作(Do)業廣泛存在(Exist)于(At)醫藥、零售、圖書、服裝服飾、化妝品、煙草等行業領域的(Of)配送中心。拆零作(Do)業在(Exist)不(No)同的(Of)配送中心裏所占比例有很大(Big)差異,例如,在(Exist)以(By)大(Big)賣場配送爲(For)主的(Of)零售業配送中心裏,其所占整個(Indivual)配送量的(Of)比例約爲(For)5%~8%,但在(Exist)B2C電子商務配送中心,其所占比例會高達99%!

        不(No)同于(At)整件揀選,拆零作(Do)業耗時(Hour)耗力,但以(By)揀選數量作(Do)爲(For)衡量标準的(Of)效果卻不(No)好。在(Exist)實際作(Do)業中,每天訂單中拆零作(Do)業的(Of)行數往往高達數萬甚至數十萬,而折合箱數卻很少。拆零揀選是導緻配送中心作(Do)業成本上升的(Of)重要(Want)原因之一(One)。正因爲(For)如此,拆零揀選技術在(Exist)配送中心中備受關注。如何提高拆零揀選效率,成爲(For)提高配送中心總體作(Do)業效率的(Of)關鍵因素。

        長期以(By)來(Come),工程師們絞盡腦汁開發了各種拆零揀選技術,有的(Of)非常樸素,有的(Of)非常精妙,且均在(Exist)實際應用(Use)中發揮了重大(Big)作(Do)用(Use)。這(This)些發明創造是人(People)類寶貴的(Of)财富。本文将對這(This)些技術和(And)方法進行系統介紹,希望有助于(At)讀者加深對拆零揀選技術的(Of)了解。

        拆零揀選技術的(Of)主要(Want)模式、特點與适用(Use)範圍

        拆零揀選按照自動化程度可以(By)分爲(For)全自動揀選和(And)人(People)工揀選兩大(Big)類。顧名思義,全自動揀選是完全由自動化設備完成的(Of)揀選,揀選和(And)裝箱過程無需人(People)工幹預;人(People)工揀選則需要(Want)人(People)工最後從貨架上或載體中(周轉箱、紙箱、托盤等)完成揀選工作(Do)。

        1.全自動拆零揀選技術

        全自動拆零揀選是拆零揀選技術中的(Of)重大(Big)發明,對拆零揀選技術的(Of)發展影響重大(Big)。目前在(Exist)應用(Use)的(Of)全自動拆零方式種類較多。但總體歸納起來(Come)分爲(For)兩種:其一(One)是以(By)A字架爲(For)基本原理的(Of)自動拆零揀選技術,其二是以(By)堆垛機爲(For)基礎的(Of)自動拆零揀選技術。目前,以(By)A字架爲(For)基本原理的(Of)自動拆零揀選技術應用(Use)最爲(For)廣泛。這(This)種技術的(Of)組成部分包括:A字架儲存裝置;物料自動彈出(Out)裝置;皮帶輸送系統;周轉箱輸送系統以(By)及自動控制系統等(見圖1——A字架自動揀選系統)。

        圖1——A字架自動揀選系統

        由于(At)客觀條件的(Of)限制,全自動拆零揀選技術有其局限性:其一(One)是要(Want)求包裝規範,且要(Want)求包裝後的(Of)物品應有一(One)定的(Of)剛度,不(No)能有明顯的(Of)變形;其二是商品有一(One)定的(Of)抗摔撞能力,不(No)易碎;其三是産品體積不(No)宜太大(Big)或太小。因此,A字架自動分揀系統主要(Want)适應于(At)醫藥、化妝品、煙草等行業的(Of)拆零揀選,對于(At)服裝服飾、日用(Use)百貨、圖書等并不(No)合适。此外,由于(At)A字架受布局空間影響,揀選品種受限制,因此并不(No)适應SKU數量太多的(Of)系統,如B2C等業務。

        A字架拆零揀選系統的(Of)揀選能力取決于(At)輸送系統的(Of)速度。一(One)般來(Come)說,一(One)條揀選線每小時(Hour)完成1000個(Indivual)周轉箱的(Of)揀選是沒有問題的(Of)。這(This)相當于(At)電子标簽系統下約35~40人(People)的(Of)工作(Do)能力,相當于(At)傳統揀選方式100~120人(People)的(Of)揀選能力,由此可見其效率之高。

        2.人(People)工拆零揀選技術

        相對于(At)自動揀選技術,人(People)工揀選技術應用(Use)更爲(For)廣泛。人(People)們根據揀選的(Of)基本特點,将人(People)工揀選分爲(For)“人(People)到(Arrive)貨揀選”和(And)“貨到(Arrive)人(People)揀選”兩大(Big)類。

        所謂“人(People)到(Arrive)貨揀選”是指被揀選貨物不(No)動,揀選者到(Arrive)達指定貨位,完成揀選。“貨到(Arrive)人(People)揀選”則相反,揀選人(People)員基本不(No)移動,被揀選貨物被自動送到(Arrive)揀選者面前,再由人(People)工完成揀選。從實際應用(Use)情況看,“人(People)到(Arrive)貨揀選”是目前的(Of)主要(Want)揀選方式。

        (1)“人(People)到(Arrive)貨”揀選

        人(People)到(Arrive)貨揀選有很多種實現方式,其中主要(Want)有“按單揀選”、“提總揀選”和(And)“自由揀選”幾種。每種揀選方式均有多種揀選技術支撐,如揀選标簽、DPS電子标簽、RF手持終端、語音輔助、輸送設備等。下面分别介紹其特點。

        按單揀選:這(This)是最古老的(Of)揀選方式之一(One),因爲(For)它可繁可簡,系統配置相對簡單,因此也是目前應用(Use)最廣泛的(Of)揀選技術。揀選者根據訂單需要(Want),完成所有揀選,并組合成箱,完成複核包裝,然後進入集貨狀态。在(Exist)實際應用(Use)中,可以(By)直接打印揀選單,輔助以(By)RF、DPS、語音等技術,完成揀選。對于(At)多箱情形,也可以(By)事先計算好箱數,完成組箱運算,然後分區揀選。在(Exist)大(Big)型配送中心裏,輸送系統是必不(No)可少的(Of)輔助設備之一(One)。

        提總揀選:這(This)是一(One)種高效的(Of)揀選方式。其基本原理是首先打破訂單的(Of)概念,先以(By)物品爲(For)目标完成揀選(稱爲(For)“摘果”),然後再按照訂單完成“播種”。這(This)種揀選方式在(Exist)訂單數較多、揀選品種相對集中的(Of)配送中心應用(Use)廣泛。目前在(Exist)B2C電子商務應用(Use)中,提總揀選是主要(Want)的(Of)揀選技術。B2C電子商務企業每天動辄數萬個(Indivual)訂單,拆零率達到(Arrive)99%以(By)上,如果按照單個(Indivual)訂單進行揀選則非常困難。

        自由揀選:自由揀選可以(By)視爲(For)提總揀選的(Of)一(One)種特殊形式。其基本原理也是按照品規進行揀選,然後通過高速分揀設備将揀選貨物按照訂單進行分配,從而完成揀選作(Do)業。這(This)種揀選方式有一(One)個(Indivual)明顯優點是揀選路線非常短,揀選效率非常高。但其缺點也非常明顯:即投資非常高,且由于(At)受分揀能力的(Of)限制,該方法并不(No)适應于(At)訂單行非常大(Big)的(Of)場合;另一(One)方面,由于(At)投資高,因此該方法也不(No)适合于(At)訂單量很小的(Of)場合。

        (2)“貨到(Arrive)人(People)”揀選

        真正的(Of)“貨到(Arrive)人(People)”揀選技術并不(No)多。目前應用(Use)最廣泛的(Of)一(One)種“貨到(Arrive)人(People)”揀選是KNAPP公司OSR穿梭存取系統(見圖2),德馬泰克、大(Big)福、SWISSLOG等公司也推出(Out)了類似的(Of)技術。

        “貨到(Arrive)人(People)”技術的(Of)一(One)般原理是:在(Exist)計算機系統的(Of)控制下,利用(Use)堆垛機、輸送機系統完成周轉箱或者托盤等載體的(Of)快速搬運,把貨物載體送到(Arrive)揀選人(People)員面前,并設置DPS電子标簽輔助揀選系統,從而完成整個(Indivual)拆零揀選。

        “貨到(Arrive)人(People)”揀選可以(By)按單揀選,也可以(By)提總揀選。其揀選速度不(No)僅取決于(At)堆垛機和(And)輸送機的(Of)總體能力,也取決于(At)計算機系統的(Of)調度能力。一(One)般情況下,其揀選速度将是普通電子标簽揀選的(Of)3~5倍,是RF揀選的(Of)10倍以(By)上。

        “貨到(Arrive)人(People)”揀選技術對計算機系統、堆垛機系統、輸送機系統的(Of)要(Want)求很高,這(This)也制約了它的(Of)發展。但由于(At)其具有廣泛的(Of)适應性、較高的(Of)揀選效率和(And)準确性、較低的(Of)勞動強度,必将在(Exist)未來(Come)被廣泛采用(Use)。

        圖2 KNAPP公司OSR穿梭存取系統

        拆零揀選解決方案的(Of)規劃與實施要(Want)點

        總體來(Come)說,拆零揀選解決方案的(Of)選擇要(Want)考慮以(By)下幾個(Indivual)方面:

        1.方案的(Of)适應性

        企業在(Exist)選擇拆零揀選方案時(Hour),适應性應該是首先要(Want)考慮的(Of)。适應性主要(Want)包括如下幾個(Indivual)方面:

        産品是否适應:前文所述,很多先進的(Of)揀選技術都存在(Exist)局限,如對包裝、體積、重量、SKU數量、訂單及訂單行等的(Of)限制,所以(By),在(Exist)設計揀選方案時(Hour)應根據産品特性選擇合适的(Of)揀選技術和(And)系統配置。适應性也是總體設計所應遵循的(Of)基本原則。

        綜合效率是否滿足:适應性的(Of)另一(One)方面是系統的(Of)綜合效率,通常配送中心越大(Big),綜合效率就越難以(By)保證。拆零揀選方案的(Of)選擇應優先考慮總體效率與系統是否匹配,既不(No)能不(No)足,也不(No)能太過,既要(Want)考慮眼前的(Of)需求,也要(Want)考慮今後的(Of)發展。如采用(Use)電子标簽輔助揀選時(Hour),應考慮SKU的(Of)數量、并行揀選的(Of)組數(即分區的(Of)數量)、本區域與其他(He)區域揀選效率的(Of)匹配等。隻有性能指标相互匹配的(Of)系統才是比較合适和(And)均衡的(Of)系統。

        勞動強度是否适應:很多配送中心在(Exist)進行設計時(Hour),往往忽略了勞動強度因素。勞動強度包括行走的(Of)距離、揀選的(Of)頻率、揀選負荷等多方面因素。合适的(Of)勞動強度不(No)僅是保護勞動者,同時(Hour)也是保障綜合效率和(And)揀選性能的(Of)關鍵因素。

        服務水平是否滿足:拆零揀選工作(Do)量大(Big),由此帶來(Come)的(Of)差錯在(Exist)所難免。不(No)同的(Of)揀選技術其系統差錯率是不(No)一(One)樣的(Of)。因此,在(Exist)選擇揀選技術和(And)進行相應的(Of)系統配置時(Hour),應充分考慮企業對服務水平的(Of)要(Want)求。一(One)般情況下,全自動揀選的(Of)準确性要(Want)遠高于(At)人(People)工揀選。人(People)工揀選情形下,“貨到(Arrive)人(People)”揀選的(Of)準确性要(Want)高于(At)“人(People)到(Arrive)貨”揀選,而采用(Use)RF、DPS、語音技術等輔助設備的(Of)揀選準确率要(Want)高于(At)采用(Use)紙單揀選。

        當然,揀選的(Of)準确性也與操作(Do)人(People)員本身的(Of)職業素養、揀選習慣等有關。因此,加強人(People)員培訓,使其養成良好的(Of)作(Do)業習慣非常必要(Want)。

        2.成本

        配送中心是一(One)個(Indivual)成本中心。在(Exist)滿足效率和(And)服務水平的(Of)前提下,應尋求控制成本最低的(Of)技術和(And)策略。概略來(Come)說,配送中心的(Of)成本分爲(For)投資成本和(And)運營成本兩部分。選擇不(No)同的(Of)拆零揀選技術,其成本會有很大(Big)的(Of)差異。甚至一(One)個(Indivual)企業的(Of)不(No)同時(Hour)期、不(No)同的(Of)企業類型、不(No)同地區的(Of)企業,其成本的(Of)構成都不(No)一(One)樣。所以(By)我(I)們看到(Arrive),在(Exist)國(Country)外自動化拆零揀選技術的(Of)應用(Use)比較多;在(Exist)國(Country)内,沿海經濟發達地區采用(Use)的(Of)拆零揀選技術要(Want)高于(At)内地,煙草、醫藥等行業的(Of)拆零揀選水平要(Want)高于(At)零售行業等。

        一(One)般來(Come)說,自動化水平越高,作(Do)業效率越高,設備的(Of)投資和(And)維護成本相對也越高,但需要(Want)的(Of)人(People)力成本就會降低。具體設計揀選方案時(Hour),應對此進行詳細分析,找到(Arrive)成本的(Of)平衡點。需要(Want)特别提示的(Of)是:現階段随着我(I)國(Country)人(People)工成本的(Of)不(No)斷提高,自動化技術會越來(Come)越具有成本優勢。這(This)一(One)點,也将決定我(I)國(Country)拆零揀選技術發展和(And)應用(Use)的(Of)基本走勢。

        3.場地條件限制

        有些配送中心場地條件的(Of)限制也決定了其揀選技術的(Of)選擇。這(This)是因爲(For)很多先進的(Of)揀選技術對場地有特殊的(Of)要(Want)求,受場地的(Of)長度、寬度、高度、柱網、朝向等因素的(Of)影響。有些場地條件不(No)好的(Of)配送中心如果硬性地采用(Use)不(No)适宜的(Of)技術,就會很不(No)适應,也很不(No)經濟,這(This)一(One)點值得注意。

        拆零揀選技術市場需求分析

        現代物流配送中心出(Out)現了兩個(Indivual)大(Big)的(Of)發展趨勢:其一(One)是規模越來(Come)越大(Big),其二是揀選越來(Come)越散。這(This)兩個(Indivual)趨勢決定了拆零技術具有廣闊的(Of)市場應用(Use)前景。但是,要(Want)定量地描述拆零揀選技術的(Of)市場應用(Use)前景顯然是一(One)件不(No)容易的(Of)事。我(I)們或許可以(By)從當前如火如荼的(Of)B2C電子商務配送中心的(Of)發展看出(Out)其端倪。

        B2C電子商務在(Exist)過去10年間取得了突飛猛進的(Of)增長,2011年的(Of)統計表明,我(I)國(Country)B2C電子商務交易額已經超過2000億元。然而,作(Do)爲(For)電子商務兩大(Big)支撐體系之一(One)的(Of)物流配送體系,卻遠遠落後于(At)實際需求,已經成爲(For)制約B2C電子商務發展的(Of)首要(Want)因素。

        B2C電子商務配送中心的(Of)關鍵技術在(Exist)于(At)拆零揀選,目前規模以(By)上的(Of)B2C網購企業每天訂單量都在(Exist)幾萬個(Indivual)以(By)上。以(By)京東商城爲(For)例,2012年5月,日最大(Big)訂單量超過60萬。如此規模的(Of)訂單量,對拆零技術的(Of)要(Want)求越來(Come)越高。京東商城目前擁有面積在(Exist)20000平方米以(By)上的(Of)配送中心多達8個(Indivual),正在(Exist)建設的(Of)“亞洲一(One)号”由5個(Indivual)面積超過5萬平方米的(Of)配送中心組成,分布在(Exist)北京、上海、廣州、武漢和(And)沈陽。

        據有關機構預測,未來(Come)10年,我(I)國(Country)B2C電子商務交易額将超過2萬億元,是2011年的(Of)10倍。屆時(Hour),年交易規模超過1000億元的(Of)電子商務企業将有若幹家,大(Big)規模的(Of)配送中心建設勢在(Exist)必行,拆零揀選技術将大(Big)有用(Use)武之地。

        當然,考慮到(Arrive)技術因素和(And)綜合成本,全自動拆零技術在(Exist)B2C行業中的(Of)應用(Use)暫時(Hour)還将受到(Arrive)一(One)定限制,目前仍主要(Want)以(By)“人(People)到(Arrive)貨”的(Of)揀選作(Do)業爲(For)主。但與之配套的(Of)RF系統、DPS電子标簽系統、語音揀選系統以(By)及高速分揀系統将得到(Arrive)廣泛應用(Use)。

        拆零揀選貨位

        拆零揀選技術發展趨勢

        拆零揀選技術曆經數十年的(Of)發展,成果顯著。尤其是最近10年以(By)來(Come),随着煙草、醫藥、化妝品、零售、B2C電子商務等領域的(Of)巨大(Big)市場需求,拆零揀選技術出(Out)現了跨越式的(Of)發展。其中“自動揀選技術”、“貨到(Arrive)人(People)揀選技術”、“DPS電子标簽技術”、“語音揀選技術”、“高速分揀技術”将拆零揀選水平推到(Arrive)了前所未有的(Of)高度。可以(By)預見,随着B2C電子商務業務的(Of)蓬勃興起,拆零揀選技術将會在(Exist)自動化、高效率等方面取得新的(Of)突破。而傳統的(Of)揀選技術則會得到(Arrive)更加合理的(Of)應用(Use),并在(Exist)揀選效率和(And)準确度方面有本質的(Of)提高。

        另一(One)方面,随着先進拆零揀選技術的(Of)廣泛應用(Use),其在(Exist)流程優化、适應性研究等方面的(Of)成果将引導企業更加樂于(At)接受新的(Of)技術,并在(Exist)新技術應用(Use)中獲得更大(Big)的(Of)收益。

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