北京物資學院物流學院 /馬向國

倉儲揀選技術的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

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通俗來講，揀貨作業(yè)指把貨物從貨位上揀選出來并將其送至出貨區(qū)的全過程，可分為“人到貨”和“貨到人”兩類作業(yè)方式。據(jù)相關數(shù)據(jù)分析，在以“人到貨”作業(yè)方式為主的倉儲企業(yè)中，揀貨作業(yè)時間約占整個倉儲作業(yè)時間的30%～40%，在倉儲搬運成本中，揀貨作業(yè)搬運成本約占90%。所以，揀選是整個倉儲作業(yè)（企業(yè)）的核心環(huán)節(jié)，反映了最終貨物儲位配置的優(yōu)劣并決定了貨物出庫效率的高低，是倉儲作業(yè)正?；蚋咝н\營的關鍵。

一、關于揀貨作業(yè)

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

圖1　流通業(yè)揀貨流程

以流通型倉儲企業(yè)為例，基于“人到貨”作業(yè)方式，其揀貨流程主要包括補貨、準備揀貨、揀貨作業(yè)、流通加工、分揀和出貨等環(huán)節(jié)，見圖1。

對于整個倉儲作業(yè)而言，其主要作業(yè)環(huán)節(jié)包含三個部分：入庫、倉儲和出貨。這三個作業(yè)環(huán)節(jié)點的作業(yè)時間是可以預測和相對不變的，因此各環(huán)節(jié)之間的銜接部分對整個作業(yè)效率具有重大影響。貨物從入庫到倉儲，完成的是貨物定位問題，衡量其效率的最大因素是后期揀選效率的高低。為進一步壓縮搬運時間（成本），智能搬運技術受到了極大的歡迎，揀貨作業(yè)方式正逐步由“人到貨”向“貨到人”轉變。

表1　揀貨作業(yè)模式概述表

表2　揀貨技術的細分與歸類

二、揀貨作業(yè)模式與揀貨技術

揀貨作業(yè)模式包含兩類，即摘果式和匯總分播式（播種式），見表1。摘果式揀選法，是針對每一份訂單（每個客戶），揀貨人員或設備巡回于各個貨物儲位，將所需的貨物取出（形似摘果），其特點是每人每次只處理一份訂單（或一個客戶）；匯總分播式（播種式），是把多份訂單（多個客戶的要貨需求）集合成一批，把其中每種商品的數(shù)量分別匯總，再逐個品種對所有客戶進行分貨（形似播種），故此稱為“商品分別匯總分播”更為恰當。在實際應用過程中，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動作，因此更受企業(yè)青睞。

揀貨技術的應用出發(fā)點是“解放揀貨人員”，提高揀貨作業(yè)效率，增強客戶滿意度，最終降低倉儲作業(yè)成本。目前主流的揀貨技術包括信息顯示技術、貨物識別技術、機械搬運和取放技術、智能定位與導航技術等。根據(jù)揀貨作業(yè)模式的特點和揀貨技術的應用特征，拆零揀選作業(yè)的常見方法歸納見表2。

技術是設備的支撐，設備是技術的功能化集成，兩者相輔相成。揀貨技術的功能需要靠設備來實現(xiàn)。另外，揀貨技術與設備的應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)集成可以隨機離散方式體現(xiàn)，也可以集中連續(xù)方式體現(xiàn)，重點在于內(nèi)部指令的有序化與集成化。下面以兩個典型的揀貨系統(tǒng)為例對揀貨技術與設備的實際應用進行解析。

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)的特點是在各種報告機械中設計了批次實例顯示器，將來自于控制計算機的物品數(shù)量和位置能夠明顯地顯示出來，實現(xiàn)無紙化辦公，提高揀貨的便利性。圖2為LED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)，圖3為LED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)構成。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、自動化倉庫。

高性能LED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)的特征及優(yōu)點主要表現(xiàn)為：（1）采用LED數(shù)顯揀貨系統(tǒng)大大提高揀貨員的視覺性；（2）實用性強，能夠滿足多種揀貨系統(tǒng)要求；（3）易用于現(xiàn)有各種貨架系統(tǒng)；（4）增加設備時擴展增容方便；（5）設備標準化，購入安裝容易；（6）實現(xiàn)無紙揀貨作業(yè)，降低揀貨成本；（7）誤揀率極低；（8）使揀貨作業(yè)合理化、標準化，提高揀貨效率；（9）大幅度縮短揀貨時間；（10）實現(xiàn)在庫管理，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)構成見圖4，此系統(tǒng)主要由控制部分、投料部分、顯示器等構成；操作臺由CPU、漢字系統(tǒng)、打印機、光盤裝置、硬盤裝置等構成；搬運系統(tǒng)由輸送機、自動切換裝置、集貨輸送機等構成；顯示器設置在貨架側面便于觀察。

跟蹤式揀貨系統(tǒng)的功能包括接受主計算機的信息數(shù)據(jù)、輸送機控制、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)機狀態(tài)下接收數(shù)據(jù)，通過儲存介質(zhì)把批次運輸和實際數(shù)據(jù)儲存在硬盤中；通過對條形碼掃描得到揀貨信息并對集貨輸送機移動位置進行跟蹤控制；根據(jù)料箱移動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指示燈亮，揀貨監(jiān)控裝置發(fā)出輸送機待機指示并投入所揀物品。另外，關于具體揀貨方法，主要是跟蹤式揀貨系統(tǒng)移送裝置定時、定距離地把料箱送到集貨輸送機上，揀貨員從箱式流動貨架中取出物品的同時，集貨輸送機側面的指示燈亮，則可知道料箱信息；把物品投入料箱后揀貨結束并壓下“揀貨完了”開關，表示揀貨結束；之后料箱移動到下一個揀貨位置，進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)構成

圖4　跟蹤式揀貨系統(tǒng)構成圖

圖5　零部件旋轉貨架式自動化立體倉庫結構圖

三、創(chuàng)新性揀貨技術

隨著電子商務的快速發(fā)展，客戶需求結構發(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價指標。這個比較容易理解，在信息技術生活化之前，客戶需求與企業(yè)響應之間存在合理的時間差，此時企業(yè)的出庫作業(yè)一般采用推動式作業(yè)模式；隨著信息技術的強勢生活化，電子商務的快速發(fā)展在滿足客戶時間需求的同時，進一步刺激了這類需求的極致化發(fā)展，即形成批量化的小批量、多品種貨物需求離散點。這一需求變化對電商企業(yè)提出了新的要求。因此，自動化物流技術受到關注并得到越來越多的使用，以有效應對客戶訂單激增的需求，加快訂單履行速度。如，勝斐邇旋轉系統(tǒng)SCS、瑞仕格輕載存儲揀選系統(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)的零部件旋轉貨架式自動化立體倉庫結構圖，具體包含電子器件保管、分類和揀貨。此系統(tǒng)保管電子零部件5000種，每日分類、揀貨、出入庫3000件之多供給電器產(chǎn)品裝配線。在計算機監(jiān)控下自動儲存、分類零部件，并按照產(chǎn)品裝配線的需要實時供給元器件，使裝配區(qū)實現(xiàn)零庫存，節(jié)約空間和管理費用。

分揀系統(tǒng)無疑是旋轉貨架式自動化立體倉庫的核心部分，圖6（a）和圖6（b）分別為兩類高速分揀系統(tǒng)，主要由貨架、垂直輸送機、搬運車、控制系統(tǒng)等部分組成。圖6（a）的高速分揀系統(tǒng)，每一層都設計有搬運車，圖6（b）的升降機具有搬運裝置，能夠在每一層接納托盤并搬運到指定位置。

垂直輸送機一方面配合出入庫裝置和搬運車作業(yè)，從入庫裝置中把托盤搬入搬運車或者從搬運車把托盤移動到出庫裝置中；另一方面根據(jù)其能力來平衡、選擇搬運車數(shù)量，因為全系統(tǒng)能力取決于垂直輸送機的能力，如果每層都設計有搬運車，則搬運能力將超過垂直輸送機。搬運車則在傳感器和控制裝置監(jiān)控和指引下，沿導軌行走、搬運。控制系統(tǒng)特點則是其各個控制裝置之間完全獨立，驅動之后各參數(shù)變化也是獨立進行。此外，如果增設裝置，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、揀貨技術展望

關于揀貨技術的發(fā)展趨勢，可以從兩個方面來看。

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

另一個是“貨到人”技術，目前發(fā)展趨勢是由散點式機器人進行隨機揀貨，如亞馬遜的智能機器人Kiva技術。

除去這些專門的揀選技術之外，物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展，正在進一步促進和支撐倉儲領域揀貨技術的變革。在物聯(lián)網(wǎng)的基礎上，大數(shù)據(jù)驅動的智能揀貨和智能算法能夠通過精準計算，隨機對揀貨人員進行指派，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，通過這種智能計算和智能推薦，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)技術變革的基礎上，揀貨技術將進一步向智能化方向發(fā)展。