北京物資學(xué)院物流學(xué)院 /馬向國(guó)

倉(cāng)儲(chǔ)揀選技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

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通俗來(lái)講，揀貨作業(yè)指把貨物從貨位上揀選出來(lái)并將其送至出貨區(qū)的全過(guò)程，可分為“人到貨”和“貨到人”兩類(lèi)作業(yè)方式。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，在以“人到貨”作業(yè)方式為主的倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)中，揀貨作業(yè)時(shí)間約占整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)時(shí)間的30%～40%，在倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)成本中，揀貨作業(yè)搬運(yùn)成本約占90%。所以，揀選是整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)（企業(yè)）的核心環(huán)節(jié)，反映了最終貨物儲(chǔ)位配置的優(yōu)劣并決定了貨物出庫(kù)效率的高低，是倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)正常或高效運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。

一、關(guān)于揀貨作業(yè)

“人到貨”和“貨到人”兩種作業(yè)方式之間存在很大的技術(shù)應(yīng)用差異，前者以人工操作為主，技術(shù)應(yīng)用為輔；后者以技術(shù)應(yīng)用為主，人工操作為輔。目前，倉(cāng)儲(chǔ)揀貨方式以“人到貨”作業(yè)方式為主，屬于勞動(dòng)密集型揀貨作業(yè)。在這一揀貨作業(yè)過(guò)程中，揀貨人員完成如下動(dòng)作判斷與選擇：在何地揀貨？被揀選貨物的種類(lèi)及數(shù)量？將貨物運(yùn)輸至何地？以何種路線(xiàn)行走？

圖1　流通業(yè)揀貨流程

以流通型倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)為例，基于“人到貨”作業(yè)方式，其揀貨流程主要包括補(bǔ)貨、準(zhǔn)備揀貨、揀貨作業(yè)、流通加工、分揀和出貨等環(huán)節(jié)，見(jiàn)圖1。

對(duì)于整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)而言，其主要作業(yè)環(huán)節(jié)包含三個(gè)部分：入庫(kù)、倉(cāng)儲(chǔ)和出貨。這三個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)點(diǎn)的作業(yè)時(shí)間是可以預(yù)測(cè)和相對(duì)不變的，因此各環(huán)節(jié)之間的銜接部分對(duì)整個(gè)作業(yè)效率具有重大影響。貨物從入庫(kù)到倉(cāng)儲(chǔ)，完成的是貨物定位問(wèn)題，衡量其效率的最大因素是后期揀選效率的高低。為進(jìn)一步壓縮搬運(yùn)時(shí)間（成本），智能搬運(yùn)技術(shù)受到了極大的歡迎，揀貨作業(yè)方式正逐步由“人到貨”向“貨到人”轉(zhuǎn)變。

表1　揀貨作業(yè)模式概述表

表2　揀貨技術(shù)的細(xì)分與歸類(lèi)

二、揀貨作業(yè)模式與揀貨技術(shù)

揀貨作業(yè)模式包含兩類(lèi)，即摘果式和匯總分播式（播種式），見(jiàn)表1。摘果式揀選法，是針對(duì)每一份訂單（每個(gè)客戶(hù)），揀貨人員或設(shè)備巡回于各個(gè)貨物儲(chǔ)位，將所需的貨物取出（形似摘果），其特點(diǎn)是每人每次只處理一份訂單（或一個(gè)客戶(hù)）；匯總分播式（播種式），是把多份訂單（多個(gè)客戶(hù)的要貨需求）集合成一批，把其中每種商品的數(shù)量分別匯總，再逐個(gè)品種對(duì)所有客戶(hù)進(jìn)行分貨（形似播種），故此稱(chēng)為“商品分別匯總分播”更為恰當(dāng)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，這兩種作業(yè)模式并不是截然可分的，但由于匯總作業(yè)模式可以有效減少行走和重復(fù)動(dòng)作，因此更受企業(yè)青睞。

揀貨技術(shù)的應(yīng)用出發(fā)點(diǎn)是“解放揀貨人員”，提高揀貨作業(yè)效率，增強(qiáng)客戶(hù)滿(mǎn)意度，最終降低倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)成本。目前主流的揀貨技術(shù)包括信息顯示技術(shù)、貨物識(shí)別技術(shù)、機(jī)械搬運(yùn)和取放技術(shù)、智能定位與導(dǎo)航技術(shù)等。根據(jù)揀貨作業(yè)模式的特點(diǎn)和揀貨技術(shù)的應(yīng)用特征，拆零揀選作業(yè)的常見(jiàn)方法歸納見(jiàn)表2。

技術(shù)是設(shè)備的支撐，設(shè)備是技術(shù)的功能化集成，兩者相輔相成。揀貨技術(shù)的功能需要靠設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，揀貨技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用效率最大化必然以系統(tǒng)集成的方式體現(xiàn)，這里的系統(tǒng)集成可以隨機(jī)離散方式體現(xiàn)，也可以集中連續(xù)方式體現(xiàn)，重點(diǎn)在于內(nèi)部指令的有序化與集成化。下面以?xún)蓚€(gè)典型的揀貨系統(tǒng)為例對(duì)揀貨技術(shù)與設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行解析。

1.高性能LED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)

高性能LED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)的特點(diǎn)是在各種報(bào)告機(jī)械中設(shè)計(jì)了批次實(shí)例顯示器，將來(lái)自于控制計(jì)算機(jī)的物品數(shù)量和位置能夠明顯地顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公，提高揀貨的便利性。圖2為L(zhǎng)ED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)，圖3為L(zhǎng)ED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)構(gòu)成。高性能LED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)適用于多品種、小批量、頻率高的物流配送中心、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)。

高性能LED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)的特征及優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為：（1）采用LED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)大大提高揀貨員的視覺(jué)性；（2）實(shí)用性強(qiáng)，能夠滿(mǎn)足多種揀貨系統(tǒng)要求；（3）易用于現(xiàn)有各種貨架系統(tǒng)；（4）增加設(shè)備時(shí)擴(kuò)展增容方便；（5）設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化，購(gòu)入安裝容易；（6）實(shí)現(xiàn)無(wú)紙揀貨作業(yè)，降低揀貨成本；（7）誤揀率極低；（8）使揀貨作業(yè)合理化、標(biāo)準(zhǔn)化，提高揀貨效率；（9）大幅度縮短揀貨時(shí)間；（10）實(shí)現(xiàn)在庫(kù)管理，裝卸誤差極小。

2.跟蹤式揀貨系統(tǒng)

跟蹤式揀貨系統(tǒng)的揀貨系統(tǒng)構(gòu)成見(jiàn)圖4，此系統(tǒng)主要由控制部分、投料部分、顯示器等構(gòu)成；操作臺(tái)由CPU、漢字系統(tǒng)、打印機(jī)、光盤(pán)裝置、硬盤(pán)裝置等構(gòu)成；搬運(yùn)系統(tǒng)由輸送機(jī)、自動(dòng)切換裝置、集貨輸送機(jī)等構(gòu)成；顯示器設(shè)置在貨架側(cè)面便于觀察。

跟蹤式揀貨系統(tǒng)的功能包括接受主計(jì)算機(jī)的信息數(shù)據(jù)、輸送機(jī)控制、揀貨顯示控制、跟蹤指示燈控制、揀貨狀態(tài)的監(jiān)視。在聯(lián)機(jī)狀態(tài)下接收數(shù)據(jù)，通過(guò)儲(chǔ)存介質(zhì)把批次運(yùn)輸和實(shí)際數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在硬盤(pán)中；通過(guò)對(duì)條形碼掃描得到揀貨信息并對(duì)集貨輸送機(jī)移動(dòng)位置進(jìn)行跟蹤控制；根據(jù)料箱移動(dòng)和批次顯示信息揀貨控制裝置指令揀貨作業(yè)。跟蹤控制是指隨著料箱移動(dòng)指示燈亮，揀貨監(jiān)控裝置發(fā)出輸送機(jī)待機(jī)指示并投入所揀物品。另外，關(guān)于具體揀貨方法，主要是跟蹤式揀貨系統(tǒng)移送裝置定時(shí)、定距離地把料箱送到集貨輸送機(jī)上，揀貨員從箱式流動(dòng)貨架中取出物品的同時(shí)，集貨輸送機(jī)側(cè)面的指示燈亮，則可知道料箱信息；把物品投入料箱后揀貨結(jié)束并壓下“揀貨完了”開(kāi)關(guān)，表示揀貨結(jié)束；之后料箱移動(dòng)到下一個(gè)揀貨位置，進(jìn)行另一批次的揀貨作業(yè)。

圖2　LED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)

圖3　LED數(shù)顯系統(tǒng)構(gòu)成

圖4　跟蹤式揀貨系統(tǒng)構(gòu)成圖

圖5　零部件旋轉(zhuǎn)貨架式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)圖

三、創(chuàng)新性?huà)浖夹g(shù)

隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展，客戶(hù)需求結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，促使同等條件下的揀貨速度成為揀貨效率的首要評(píng)價(jià)指標(biāo)。這個(gè)比較容易理解，在信息技術(shù)生活化之前，客戶(hù)需求與企業(yè)響應(yīng)之間存在合理的時(shí)間差，此時(shí)企業(yè)的出庫(kù)作業(yè)一般采用推動(dòng)式作業(yè)模式；隨著信息技術(shù)的強(qiáng)勢(shì)生活化，電子商務(wù)的快速發(fā)展在滿(mǎn)足客戶(hù)時(shí)間需求的同時(shí)，進(jìn)一步刺激了這類(lèi)需求的極致化發(fā)展，即形成批量化的小批量、多品種貨物需求離散點(diǎn)。這一需求變化對(duì)電商企業(yè)提出了新的要求。因此，自動(dòng)化物流技術(shù)受到關(guān)注并得到越來(lái)越多的使用，以有效應(yīng)對(duì)客戶(hù)訂單激增的需求，加快訂單履行速度。如，勝斐邇旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)SCS、瑞仕格輕載存儲(chǔ)揀選系統(tǒng)AutoStore等。

以某電子元件公司的零部件揀貨系統(tǒng)為例，圖5為該企業(yè)的零部件旋轉(zhuǎn)貨架式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)圖，具體包含電子器件保管、分類(lèi)和揀貨。此系統(tǒng)保管電子零部件5000種，每日分類(lèi)、揀貨、出入庫(kù)3000件之多供給電器產(chǎn)品裝配線(xiàn)。在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下自動(dòng)儲(chǔ)存、分類(lèi)零部件，并按照產(chǎn)品裝配線(xiàn)的需要實(shí)時(shí)供給元器件，使裝配區(qū)實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存，節(jié)約空間和管理費(fèi)用。

分揀系統(tǒng)無(wú)疑是旋轉(zhuǎn)貨架式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心部分，圖6（a）和圖6（b）分別為兩類(lèi)高速分揀系統(tǒng)，主要由貨架、垂直輸送機(jī)、搬運(yùn)車(chē)、控制系統(tǒng)等部分組成。圖6（a）的高速分揀系統(tǒng)，每一層都設(shè)計(jì)有搬運(yùn)車(chē)，圖6（b）的升降機(jī)具有搬運(yùn)裝置，能夠在每一層接納托盤(pán)并搬運(yùn)到指定位置。

垂直輸送機(jī)一方面配合出入庫(kù)裝置和搬運(yùn)車(chē)作業(yè)，從入庫(kù)裝置中把托盤(pán)搬入搬運(yùn)車(chē)或者從搬運(yùn)車(chē)把托盤(pán)移動(dòng)到出庫(kù)裝置中；另一方面根據(jù)其能力來(lái)平衡、選擇搬運(yùn)車(chē)數(shù)量，因?yàn)槿到y(tǒng)能力取決于垂直輸送機(jī)的能力，如果每層都設(shè)計(jì)有搬運(yùn)車(chē)，則搬運(yùn)能力將超過(guò)垂直輸送機(jī)。搬運(yùn)車(chē)則在傳感器和控制裝置監(jiān)控和指引下，沿導(dǎo)軌行走、搬運(yùn)。控制系統(tǒng)特點(diǎn)則是其各個(gè)控制裝置之間完全獨(dú)立，驅(qū)動(dòng)之后各參數(shù)變化也是獨(dú)立進(jìn)行。此外，如果增設(shè)裝置，改變系統(tǒng)參數(shù)較為容易。

圖6?。╝）　高速分揀系統(tǒng)

圖6?。╞）　高速分揀系統(tǒng)

四、揀貨技術(shù)展望

關(guān)于揀貨技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，可以從兩個(gè)方面來(lái)看。

一是“人到貨”技術(shù)，這是目前國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)用較多的一類(lèi)揀貨方式。雖然揀貨方式?jīng)]有較大變化，但致力于提升該方式作業(yè)效率的揀貨技術(shù)卻一直歷經(jīng)變革，較早的是電子標(biāo)簽技術(shù)、RF技術(shù)、Pick to Light技術(shù)，目前新的趨勢(shì)是語(yǔ)音技術(shù)的應(yīng)用。這項(xiàng)揀選技術(shù)在一些企業(yè)中已經(jīng)得到應(yīng)用，并取得了很好的效果。比如，亞馬遜、迪亞天天等。

另一個(gè)是“貨到人”技術(shù)，目前發(fā)展趨勢(shì)是由散點(diǎn)式機(jī)器人進(jìn)行隨機(jī)揀貨，如亞馬遜的智能機(jī)器人Kiva技術(shù)。

除去這些專(zhuān)門(mén)的揀選技術(shù)之外，物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，正在進(jìn)一步促進(jìn)和支撐倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域揀貨技術(shù)的變革。在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能揀貨和智能算法能夠通過(guò)精準(zhǔn)計(jì)算，隨機(jī)對(duì)揀貨人員進(jìn)行指派，從而做到揀貨人員一直朝前走，不用回頭，確保全部揀選完之后，路徑最短，通過(guò)這種智能計(jì)算和智能推薦，可以把傳統(tǒng)作業(yè)模式的揀貨行走路徑減少至少60%。因此，在物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù)變革的基礎(chǔ)上，揀貨技術(shù)將進(jìn)一步向智能化方向發(fā)展。