特洛伊智能倉儲工作室創(chuàng)始人 / 劉明

揀選技術(shù)與揀選方式的比較分析

特洛伊智能倉儲工作室創(chuàng)始人 / 劉明

隨著電子商務(wù)的突飛猛進(jìn)，我國物流行業(yè)在過去幾年得到快速發(fā)展。揀選作為整個倉儲運營系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，各種揀選技術(shù)的發(fā)展日新月異，從過去的揀貨單揀貨到PDA揀貨，從RFID技術(shù)到語音揀貨系統(tǒng)，從穿梭車類貨到人系統(tǒng)到類似Kiva機器人的自動揀貨，琳瑯滿目。企業(yè)在設(shè)計倉儲運營系統(tǒng)時，面臨越來越多的選擇。本文針對當(dāng)前各種揀選技術(shù)與揀選方式做簡要介紹，方便企業(yè)在設(shè)計倉儲運營系統(tǒng)時，選擇適合的揀選技術(shù)和揀選方式。

一、認(rèn)識揀選技術(shù)與揀選方式

揀選是將訂單商品從存儲區(qū)取出的過程，它是整個倉儲運營系統(tǒng)中重要的一環(huán)，同時又是不能脫離整個倉儲運營系統(tǒng)而單獨存在的。跟揀選密切相關(guān)的兩個重要限制性條件，也就是在完成商品取出過程中必須具備的兩個條件：訂單和存儲區(qū)。訂單的情況與存儲區(qū)的情況決定并限制了揀選方式的選擇，同時也意味著，訂單情況不同，存儲區(qū)情況不同的揀選過程，本身就不具備互相比較的可能性。所以企業(yè)在選擇揀選方式時，一定要考慮自身的訂單情況和存儲區(qū)情況進(jìn)行有針對性的分析和選擇，而不是簡單復(fù)制其他企業(yè)的成功經(jīng)驗。

通常我們所說的揀選包含兩個維度。第一個維度是揀選技術(shù)，通常的分類有Order Picking（按訂單揀選）、Batch Picking（按批次揀選）和Flow Picking（按流程揀選）。在此三類揀選技術(shù)的基礎(chǔ)上，每一類內(nèi)因為使用方法和操作方式不同，又分單人揀選、多人揀選和區(qū)域揀選。此外，針對Batch Picking的特性，又存在邊揀選邊分揀和揀選全部完成后再進(jìn)行分揀的不同模式。

第二個維度是指揀選方式，包括揀貨單人工揀選、PDA人工揀選、RFID人工揀選、語音揀選、穿梭車貨到人揀選、類Kiva機器人貨到人揀選，以及正在興起的增強現(xiàn)實智能眼鏡揀選。

因為揀選方式通常是直觀可見的，所以通常意義上，我們談?wù)搾x時都是在談?wù)搾x的方式，其實揀選技術(shù)才是整個揀選作業(yè)的真正核心。每種可見的揀選方式的背后，都有看不見的揀選技術(shù)。揀選技術(shù)驅(qū)動著揀選方式按照設(shè)定的流程完成揀選作業(yè)。因此可以說，揀選方式是整個揀選的最終表現(xiàn)形式，而揀選技術(shù)是整個揀選的靈魂。

同樣，一家企業(yè)在確定揀選流程時，不僅需要確定揀選方式，更要確定揀選技術(shù)。像上文提到的每一種揀選方式都可以選擇三種揀選技術(shù)中的一種與之相匹配。不同揀選技術(shù)的選擇，同樣會影響每種揀選方式最終在揀選效率和經(jīng)濟(jì)性上的表現(xiàn)。需要特別注意的是，不論揀選技術(shù)還是揀選方式，都不存在特定的一種比其他技術(shù)或方式更加優(yōu)越，或者更加經(jīng)濟(jì)，或效率更高；永遠(yuǎn)只有相對意義上更加適合企業(yè)自身情況的揀選技術(shù)和方式，而非絕對。也就是說，技術(shù)本身并無優(yōu)劣之分，找到適合自己的才是關(guān)鍵。

二、三種揀選技術(shù)及其應(yīng)用場景

1. Order Picking（ 按 訂 單揀選）

指整個揀選過程按照訂單進(jìn)行，可以支持單人揀選、多人同時揀選和多人分區(qū)揀選。該方式尤其適合訂單內(nèi)訂單行特別多的情況。如果揀選作業(yè)區(qū)面積比較小，那么也可以考慮應(yīng)用此揀選技術(shù)。因為每次揀選都是對一個單獨的訂單進(jìn)行，所以不需要揀選完成后再分揀出每個訂單的商品，因此操作流程非常簡單。但是對于訂單行比較少的情況，會明顯存在揀選密度（揀選商品次數(shù)除以揀選運動距離）低的弊端，進(jìn)而導(dǎo)致揀選效率低下。同樣因為操作流程簡單，所以訂單處理周期非常短，很多時候?qū)τ诩蛹庇唵蔚奶幚硪矔捎肙rder Picking來進(jìn)行，雖然犧牲了揀選效率，但是保障了快速響應(yīng)訂單的處理能力。

Batch Picking

2.Batch Picking（ 按 批 次揀選）

批次即若干個訂單的集合。同樣的，批次揀選可以支持單人揀選、多人同時揀選和多人分區(qū)揀選。其特殊之處在于，因為是若干個訂單同時進(jìn)行揀選作業(yè)，所以在揀選后，必須存在一個分揀的流程將所有揀出的商品再次分揀到每個訂單。在實際操作中，這個分揀過程可以在揀選作業(yè)完成后，對整個批次的商品集中按照訂單進(jìn)行分揀；也可以在揀選過程中邊揀選邊分揀，同時完成。該揀選技術(shù)下，多個訂單被同時進(jìn)行揀選，所以大大提高了揀選密度，進(jìn)而提高了揀選效率。但是因為增加了分揀的流程，所以只有在增加揀選密度后節(jié)省的揀選時間大于該批次商品分揀時間的情況下，才比Order Picking有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。該揀選技術(shù)適合倉儲揀選作業(yè)區(qū)面積比較大、同時每個訂單的訂單行又比較少的情況。當(dāng)前電子商務(wù)的倉儲運營中心通常使用Batch Picking技術(shù)。

很顯然，Batch的生成肯定不是隨機的，如何從龐大數(shù)量級的可能性中找到企業(yè)需要的那個Batch并把它精準(zhǔn)生成，是Batch Picking最重要的技術(shù)核心。所以對于使用Batch Picking的企業(yè)，必須依據(jù)自己倉儲運營系統(tǒng)的特性，建立評價Batch經(jīng)濟(jì)性的方法，然后通過計算機強大的處理能力，按照設(shè)定的方法來生成Batch。Batch生成的經(jīng)濟(jì)性水平將直接決定Batch Picking應(yīng)用的成敗。

當(dāng)前我國很多電子商務(wù)企業(yè)的倉儲運營中心依舊在使用Orde Picking方式，根本原因就是沒有找到合適的、有針對性的Batch生成方式。如果僅僅是應(yīng)用隨機的方式來生成Batch，那么應(yīng)用Batch Picking后的揀選綜合效率（包含訂單分揀時間）很可能低于應(yīng)用Order Picking的揀選效率。所以很多企業(yè)只能無奈地選擇Orde Picking揀選技術(shù)匹配一種揀選方式來設(shè)定自己的揀選流程。相比 Order Picking，Batch Picking對WMS系統(tǒng)的要求更高，這是一種脫離計算機系統(tǒng)就無法存在的揀選技術(shù)。

3.Flow Picking（ 按 流 程揀選）

Batch Picking是一次揀選完成若干確定訂單數(shù)量的揀選作業(yè)，而Flow Picking是一次揀選完成所有當(dāng)前可以處理的全部訂單的揀選作業(yè)。Batch Picking在揀選開始的一刻，整個揀選任務(wù)已經(jīng)全部確定，不會再發(fā)生變化；而Flow Picking在揀選開始后，揀選任務(wù)還在隨著新增加的訂單而不斷發(fā)生變化，確保揀選作業(yè)通過的區(qū)域內(nèi)，所有需要被執(zhí)行的揀選任務(wù)一次性被全部完成。目前國內(nèi)還沒有企業(yè)應(yīng)用Flow Picking技術(shù)，在國外只有一些大型電子商務(wù)公司為了最大化揀選密度，并且針對電子商務(wù)行業(yè)訂單實時增長變化的特性而采用的一種揀選方式。

同樣的，F(xiàn)low Picking整個揀選過程的完成，可以支持單人揀選多人同時揀選和多人分區(qū)揀選，但是很少采用單人揀選。相比BatchPicking一次揀選最多100～200個訂單的情況，F(xiàn)low Picking同時可以處理幾千個訂單，同時因為沒有Batch生成的環(huán)節(jié)，F(xiàn)low Picking的訂單處理周期相比Batch Picking要短很多。但是，因為Flow Picking需同時處理的訂單數(shù)量太多，沒有方法實現(xiàn)訂單商品邊揀選邊分揀，所有訂單的分揀工作都在揀選完成以后，并且通常是由自動化設(shè)備（分揀機）輔助完成訂單分揀工作。所以應(yīng)用Flow Picking的庫房大部分是面積超過4萬平方米的大型電子商務(wù)倉儲運營中心。因為在Flow Picking的情況下，揀選任務(wù)單在員工進(jìn)行揀選的過程是實時依據(jù)最新訂單情況更新的，所以對倉儲運營中心內(nèi)的計算機系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)要求更加高。大量訂單在揀選完成后進(jìn)行分揀，對自動化設(shè)備的要求也非常高，特別是對自動化設(shè)備的軟件控制程序提出了較高的要求。

Flow Picking技術(shù)的優(yōu)點是最大化揀選密度，在理論上將揀選作業(yè)的效率最大化到極致（不含揀選后的按照訂單分揀），特別適合日處理訂單量超過10萬的大型電商倉儲運營中心。揀選流程結(jié)束后，將揀選商品按照訂單分揀開的環(huán)節(jié)，是Flow Picking的核心技術(shù)。該環(huán)節(jié)如何同時處理幾千個訂單并完成分揀工作，是企業(yè)是否可以成功應(yīng)用Flow Picking的前提條件。因為當(dāng)前大部分倉儲物流公司并不具備開發(fā)和設(shè)計此類系統(tǒng)的能力，所以限制了Flow Picking技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

上述三種揀選技術(shù)是當(dāng)今揀選技術(shù)發(fā)展的全部。任何一家倉儲運營企業(yè)的揀選作業(yè)都是上面的某一種技術(shù)或其發(fā)展應(yīng)用。需要再次強調(diào)的是，技術(shù)本身沒有好壞優(yōu)劣，只有是否更加適合。因此企業(yè)在選擇揀選技術(shù)時，應(yīng)該從自身的當(dāng)前情況出發(fā)，選擇最適合自己的揀選技術(shù)。遺憾的是，目前我國大部分企業(yè)對于揀選的理解仍停留在揀選方式上，真正投入資金和精力去研究揀選技術(shù)的企業(yè)比較少。但是筆者相信，隨著行業(yè)的發(fā)展，揀選技術(shù)方面的研究將會越來越多。

物流中心內(nèi)部場景

三、不同揀選方式及其特點

1.揀貨單人工揀選

即揀選員持紙質(zhì)揀選任務(wù)單完成揀選作業(yè)。該方式是倉儲物流揀選方式中成本最低的，其優(yōu)點是倉儲運營中心不需要進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，沒有硬件成本，在揀選任務(wù)增加，需要提高揀選能力時，不受硬件設(shè)備的限制，可以隨時增加揀選作業(yè)人員；該方式最大的缺點是倉儲系統(tǒng)中貨位上物品的種類和數(shù)量信息與實際貨位上的物品種類和數(shù)量不同步。也就是說，商品在被完成揀選作業(yè)后，WMS系統(tǒng)顯示的商品數(shù)據(jù)信息并未實時更新，只有在完成全部揀選作業(yè)并進(jìn)行揀選復(fù)核后，該數(shù)據(jù)信息才被更新。這就造成了所有盤點工作必須在沒有揀選作業(yè)并且沒有等待揀選復(fù)核的商品的情況下才可以進(jìn)行。這就使整個倉儲運營中心面臨較高的倉儲區(qū)域存在實物信息與系統(tǒng)記錄信息不吻合的風(fēng)險。同時，因為整個揀選作業(yè)是在沒有信息系統(tǒng)支持的情況下進(jìn)行，所有的揀選作業(yè)都無法被記錄和追溯，從而無法保障揀選作業(yè)質(zhì)量，也無法實現(xiàn)揀選作業(yè)的精細(xì)化管理。此外，因為揀選作業(yè)完全依靠作業(yè)人員在貨架間行走并找到訂單商品，所以需要揀選人員對整個揀選作業(yè)區(qū)的貨位設(shè)計和位置比較熟悉，否則揀選作業(yè)效率較低。

2.PDA人工揀選

這是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的揀選方式，作業(yè)人員使用PDA完成揀選作業(yè)。該方式最大的好處就是，通過PDA實現(xiàn)了揀選作業(yè)與WMS系統(tǒng)的實時通訊，確保了倉儲貨位的商品與系統(tǒng)中的庫存信息實時同步，所有的揀選作業(yè)全部可以被記錄和追溯，便于揀選作業(yè)的分析和管理。應(yīng)用此揀選方式，需要無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個揀選作業(yè)區(qū)，同時WMS要開發(fā)專門的揀選模塊配合PDA使用。所有倉儲信息的數(shù)據(jù)同步，使盤點工作可以隨時開展，同時對于各種異常，如揀貨時發(fā)現(xiàn)商品丟失、商品破損等都可以及時記錄和處理。PDA揀選要求掃描商品條碼進(jìn)行復(fù)核，有的WMS系統(tǒng)還需要掃描貨位進(jìn)行復(fù)核，這就有力地提高了倉儲質(zhì)量與揀選質(zhì)量。與揀貨單人工揀選一樣，該揀選方式同樣要求揀選人員熟悉倉儲揀選區(qū)的貨位位置。如果揀選作業(yè)量臨時增加，只需要增加作業(yè)人員和PDA的數(shù)量，就可以實現(xiàn)產(chǎn)能的提升。

3.RFID人工揀選

RFID揀選通常與PDA揀選配合使用，主要通過RFID技術(shù)節(jié)省了掃描貨位和掃描商品的復(fù)核時間，尤其是對于高位貨架情況下的叉車揀選作業(yè)比較適合。通常有設(shè)置貨位RFID標(biāo)簽和設(shè)置商品RFID標(biāo)簽兩種方式，在實際應(yīng)用中多采用前者。揀選作業(yè)時，在讀取到貨位標(biāo)簽后，在PDA上確認(rèn)揀選作業(yè)內(nèi)容。該方式通常在商品種類不多（低于1萬種），揀選次數(shù)較低，存貯批量較大的情況下應(yīng)用，其最大的優(yōu)點就是通過RFID技術(shù)省去了PDA揀選中掃描條碼的復(fù)核工作，是PDA揀選方式的一種發(fā)展，但因為成本較高，目前在大型倉儲物流運營中心應(yīng)用較少。

4.語音揀選

語音揀選作為一種成熟的揀選方式在國外應(yīng)用廣泛，但是目前國內(nèi)應(yīng)用較少。員工在揀選時按照WMS系統(tǒng)發(fā)出的語音指令到達(dá)相應(yīng)的貨位，揀取相應(yīng)的商品。作業(yè)人員通過語音應(yīng)答來確認(rèn)揀選作業(yè)的完成。該方式最大的優(yōu)點是解放了揀選員的雙手，特別適合揀選大件商品，同時硬件投入成本遠(yuǎn)低于PDA揀貨方式。跟PDA揀選方式一樣，該方式也實現(xiàn)了系統(tǒng)與揀選區(qū)實物的數(shù)據(jù)信息同步，但是因為揀選作業(yè)的確認(rèn)通過語音應(yīng)答的方式進(jìn)行，并沒有條形碼掃描的確認(rèn)環(huán)節(jié)，所以存在揀選錯誤的風(fēng)險比較大，特別是針對相似商品的揀選。

5.穿梭車貨到人揀選

該方式是當(dāng)前主流的貨到人揀選系統(tǒng)，通過使用穿梭車系統(tǒng)與輸送系統(tǒng)相連接，將被揀選商品自動送到揀選作業(yè)人員面前。該方式的優(yōu)點顯而易見，消除了揀選作業(yè)中最耗費時間的行走和尋找商品工作，作業(yè)人員只要不停地對運送到面前的存儲容器進(jìn)行商品揀選作業(yè)就可以。但是該方式的設(shè)備投資較大，同時柔性比較小，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

①系統(tǒng)中每條巷道的存儲能力是有限的，由該巷道可存放標(biāo)準(zhǔn)容器的數(shù)量決定，通常在系統(tǒng)設(shè)計安裝后無法再次調(diào)整。當(dāng)存儲容量成為瓶頸時，需要按照巷道的倍數(shù)整套增加設(shè)備，即使需要增加的存儲能力只是很少的一部分，也需要增加一整條巷道，而不是像其他揀選方式一樣，只增加需要數(shù)量的貨架即可。

②系統(tǒng)中每條巷道的吞吐能力由每條巷道的提升機和穿梭車的數(shù)量和性能共同決定，系統(tǒng)設(shè)計安裝后通常也無法調(diào)整。因為每條巷道的設(shè)備吞吐能力是有限的，所以需要均衡地將熱銷商品存儲在每條巷道里。同時，因為每條巷道的吞吐能力需同時支持揀選作業(yè)和上架作業(yè)，對于熱銷商品來說，揀選的次數(shù)和數(shù)量越多，意味著上架的次數(shù)和數(shù)量越多。如果熱銷商品的存儲分布沒有做好，很有可能造成某一條巷道的吞吐能力成為制約整個倉儲運營中心訂單處理能力的瓶頸，而其他巷道的吞吐能力卻閑置浪費。

③這種揀選方式是一種存儲、揀選一體化的揀選方式，需要做好每條巷道存儲能力和揀選能力的平衡，增加存儲能力就意味著增加揀選產(chǎn)能，反之亦然。而實際上，物流中心訂單情況的波動性非常巨大，每日存儲商品總體積和每日揀選作業(yè)次數(shù)的比值不可能是恒定不變的。所以通常情況是，要么浪費了設(shè)備的存儲能力，要么浪費了設(shè)備的揀選產(chǎn)能。對此該揀選方式的應(yīng)用基本上找不到完美的解決方案。與之不同的是，其他揀選方式的存儲能力和揀選產(chǎn)能是分開獨立的，存儲能力不足時，增加存儲設(shè)備和人員，揀選產(chǎn)能不足時，增加揀選設(shè)備和人員。而且都可以按照最小單位——一個貨架或者一名員工——的方式去增加，存儲能力和揀選產(chǎn)能的調(diào)整幾乎是線性的。但是對于穿梭車貨到人揀選方式，無論存儲能力還是揀選產(chǎn)能的增加，都是按照每條巷道處理能力的整數(shù)倍來增加。該揀選方式通常在利潤率較高的行業(yè)使用，如高端制造業(yè)里的飛機制造等。

穿梭車貨到人揀選方式按照存儲單元體積大小的不同，分為周轉(zhuǎn)箱型和托盤型。周轉(zhuǎn)箱型通常被用來處理超大量商品種類的存儲，揀選品類非常多但是每種商品被揀選的總體積較小；托盤型通常在兩種極端情況下應(yīng)用：存儲商品種類較少且每種商品數(shù)量巨大，或者商品種類特別多而揀選作業(yè)較少。前者如一些生產(chǎn)廠家的倉庫，比如盒裝牛奶制造商的倉庫；后者如特殊行業(yè)的模具倉庫。在倉儲物流運營中心應(yīng)用此揀選方式，需要特別仔細(xì)地進(jìn)行方案設(shè)計，以規(guī)避風(fēng)險。

6. 類Kiva機器人貨到人揀選

Kiva機器人一經(jīng)面世就吸引了所有倉儲物流行業(yè)人士的眼球。它創(chuàng)造性地發(fā)明了一種全新的揀選方式：使用AGV小車搬運貨架到揀選作業(yè)員面前來完成揀選流程。這種揀選方式跟穿梭車貨到人揀選方式相比，不僅同樣能提升揀選效率，其存儲能力和揀選產(chǎn)能還可以按照近似線性的方式提升：只要增加貨架就可以擴(kuò)大存儲能力，增加AGV小車就可以提高揀選產(chǎn)能。這種揀選方式目前已經(jīng)成為國內(nèi)最受關(guān)注的揀選方式，多家企業(yè)正在著手開發(fā)核心技術(shù)。在這種揀選方式中，最重要的不是硬件AGV小車本身，而是驅(qū)動和調(diào)度小車的后臺車輛管理軟件，即，如何在幾萬平米的庫房內(nèi)同時調(diào)度上千輛AGV完成揀選作業(yè)是該系統(tǒng)最重要的技術(shù)核心。

穿梭車貨到人揀選系統(tǒng)

7.增強現(xiàn)實智能眼鏡揀選

這是最新在國外投入應(yīng)用的一種揀選方式，隨著增強現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，這一技術(shù)已經(jīng)開始在倉儲物流運營中心的揀選作業(yè)中應(yīng)用。員工佩戴增強現(xiàn)實眼鏡，該眼鏡具備導(dǎo)航功能，直接將員工導(dǎo)航至揀選貨位，同時自動掃描貨位與商品條形碼，只需要揀選員語音確認(rèn)揀選數(shù)量即可。所有的作業(yè)信息全部投影在眼鏡上。

該方式的主要優(yōu)點有：①跟語音揀貨一樣，解放了揀選作業(yè)人員的雙手，同時又具備條形碼復(fù)核能力，保障揀選質(zhì)量與庫存數(shù)據(jù)同步，并且通過自動掃描條碼，提升揀選效率；②對于新員工，揀選效率更容易提升。但遺憾的是，因為現(xiàn)實增強眼鏡技術(shù)還沒有完全成熟，國外的相關(guān)企業(yè)也是在探索和試驗階段，目前應(yīng)用該揀選技術(shù)的企業(yè)有限，國內(nèi)也還沒有成功應(yīng)用的案例。

隨著各種新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，還有各種新的揀選方式不斷出現(xiàn)。如，特洛伊最近合作的一家美國自動化公司正在開發(fā)的一種全新理念的貨到人系統(tǒng)，預(yù)計今年底即可投入應(yīng)用。

批次揀選后的訂單分揀

PDA人工揀選

四、結(jié)束語

揀選技術(shù)與方式的發(fā)展，在物流信息化、自動化、智能化的道路上不斷前進(jìn)，但歸根結(jié)底是在不斷減少揀選作業(yè)中不產(chǎn)生價值的操作過程，不論是消除人員行走和搬運貨物，還是減少尋找商品的時間，其目的都是如此。揀選方式作為揀選的表現(xiàn)形式，其背后的驅(qū)動是揀選技術(shù)，揀選技術(shù)才是揀選作業(yè)流程和效率的真正核心?；氐奖疚亩啻螐娬{(diào)的一句話，揀選技術(shù)和方式本身沒有好壞優(yōu)劣，只有適合與不適合之分。

當(dāng)前，一種揀選技術(shù)和一種揀選方式的組合已經(jīng)無法滿足企業(yè)的多樣化需求，同時使用幾種揀選技術(shù)匹配一種或幾種揀選方式來完成揀選作業(yè)將成為趨勢。任何一家倉儲物流運營中心，如果想實現(xiàn)整個倉儲運營系統(tǒng)的高效率，首先必須針對自身的情況進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)分析，然后再尋找合適的揀選技術(shù)和揀選方式。需要指出的是，選擇適合企業(yè)的揀選技術(shù)和揀選方式，僅僅是高效的倉儲運營系統(tǒng)中很小的一個模塊，因此應(yīng)從提升企業(yè)倉儲運營系統(tǒng)總效率的角度去思考揀選問題。

鏈接：特洛伊智能倉儲工作室

該團(tuán)隊所有成員均來自于國內(nèi)外頂尖的電商倉儲物流公司或自動化設(shè)備公司，致力于為倉儲物流企業(yè)提供專業(yè)的庫房設(shè)計規(guī)劃實施服務(wù)與WMS、WCS設(shè)計開發(fā)服務(wù)，以及其他相關(guān)咨詢服務(wù)，包括本文提及的所有揀選技術(shù)和揀選方式的方案設(shè)計和咨詢服務(wù)。