魯春強(qiáng)，李 昂

（1.南京翌星自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司，江蘇 南京 210023；2.南京理工大學(xué)紫金學(xué)院，江蘇 南京 210023）

1 引言

隨著全球物流技術(shù)的日新月異，我國(guó)物流行業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅猛。物流運(yùn)作模式中，托盤(pán)揀選、料箱揀選、小件揀選三類(lèi)作業(yè)揀選模式較為流行，但是小件揀選模式目前在國(guó)內(nèi)還鮮有成功案例[1]。典型的小件分揀策略主要分為以下三種：工作人員到倉(cāng)庫(kù)揀選貨物、貨物從倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)到工作人員、使用自動(dòng)分揀系統(tǒng)。

醫(yī)藥行業(yè)在很多國(guó)家都有政策扶持，在我國(guó)也被列為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)的發(fā)展趨勢(shì)也相對(duì)旺盛。尤其是2005 年以來(lái)，我國(guó)允許國(guó)外企業(yè)在國(guó)內(nèi)從事全方位的銷(xiāo)售服務(wù)，便將藥品的采購(gòu)、倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存、分揀配送、批發(fā)零售及售后服務(wù)等物流過(guò)程帶入了醫(yī)藥行業(yè)，這對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)藥行業(yè)的批發(fā)零售運(yùn)作模式產(chǎn)生了巨大沖擊，也使我國(guó)原有的醫(yī)藥企業(yè)面臨著世界級(jí)的巨大挑戰(zhàn)，迫使這些企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作、儲(chǔ)存分揀、銷(xiāo)售運(yùn)作等都向數(shù)字化、自動(dòng)化發(fā)展。在此背景下，本文以盒裝醫(yī)藥作為小件的具體模型，對(duì)其自動(dòng)化分揀模式進(jìn)行探討。

2 醫(yī)藥配送中心倉(cāng)庫(kù)布局及物流流程分析

2.1 S醫(yī)藥配送中心倉(cāng)庫(kù)布局介紹

S 醫(yī)藥配送中心采用的是重型橫梁式貨架和多向穿梭車(chē)貨架（如圖1 所示）相結(jié)合的存儲(chǔ)方式。多項(xiàng)穿梭車(chē)貨架是一種自動(dòng)化程度很高的立體貨架，采用的揀選模式為貨物自動(dòng)從倉(cāng)庫(kù)到工作人員揀選模式，這種存儲(chǔ)方式不僅節(jié)省了大量的人工，同時(shí)具有極高的存儲(chǔ)效率，且存儲(chǔ)密度極高，充分利用了倉(cāng)庫(kù)空間。

圖1 S醫(yī)院配送中心多穿貨架布局圖

2.2 S醫(yī)藥配送中心物流流程分析

2.2.1 上架流程分析。貨物檢測(cè)合格后裝入料箱，由輸送帶和移栽機(jī)將其運(yùn)送到與貨架相連的提升機(jī)上，根據(jù)系統(tǒng)記錄的貨物信息和貨位信息，提升機(jī)將貨物自動(dòng)提升到預(yù)存放庫(kù)位所在層，再由提升機(jī)上的穿梭車(chē)裝載料箱并駛?cè)朐搶铀O(shè)的穿梭車(chē)軌道，穿梭車(chē)行駛到預(yù)存庫(kù)位旁時(shí)自動(dòng)停下，由伸縮裝置將該料箱放入庫(kù)內(nèi)，從而完成上架流程。具體過(guò)程如圖2所示。

2.2.2 取貨流程分析。與上架流程原理類(lèi)似，系統(tǒng)接到指令后，提升機(jī)和穿梭車(chē)分別自動(dòng)運(yùn)行至指定位置，裝上指定貨物的料箱后回到起點(diǎn)，通過(guò)移載機(jī)將料箱移載至流向分揀區(qū)的輸送線，再由輸送線將料箱運(yùn)送至人工分揀區(qū)，隨后由工作人員進(jìn)行分揀工作。具體過(guò)程如圖3所示。

2.2.3 分揀流程分析。如圖4所示，料箱到達(dá)揀貨區(qū)后，再由移載機(jī)將料箱移載至人工分揀操作臺(tái)，工作人員將料箱中的貨物取出、拆分，并按照訂單進(jìn)行組裝，再將揀選好的貨物放至鋪設(shè)于操作臺(tái)下方或者來(lái)料輸送帶旁邊的流向出貨口的輸送帶上，在輸送帶的起始位置預(yù)先放置了空的包裝箱，揀選好的貨物按訂單隨包裝箱被輸送至出貨口，并進(jìn)行下一步的打包并暫存，等待出庫(kù)（這一過(guò)程如圖5所示）。

圖2 上架流程

圖3 取貨流程

2.2.4 整體流程分析。存儲(chǔ)貨架方面，S配送中心采用的是較先進(jìn)的自動(dòng)化立體庫(kù)，具有先進(jìn)的自動(dòng)上架和下架的運(yùn)行策略，配合倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，還可以做到自動(dòng)化的貨位分配，庫(kù)存信息的管理與控制。物料下架后也布置了清晰且合理的物流線路圖，涵蓋整個(gè)流程各個(gè)環(huán)節(jié)，整體效率較高。但在揀貨這一環(huán)節(jié)采用的是由貨自動(dòng)到人的半自動(dòng)人工分揀作業(yè)，來(lái)料流程雖然自動(dòng)化，但人工分揀這一過(guò)程效率相對(duì)低下，并存在一定的分揀出錯(cuò)概率，還增加了人工成本，尤其在訂單高峰期人工揀選則成為整個(gè)配送中心物流系統(tǒng)的瓶頸。

圖4 分揀流程

圖5 人工分揀操作示意圖

為了滿足配送中心自動(dòng)化的需求，提升其整體運(yùn)行效率、優(yōu)化人員分配、減少人工費(fèi)用，須針對(duì)貨物分揀流程進(jìn)行改善，采用更加高效、訂單履行能力更強(qiáng)的全自動(dòng)化分揀系統(tǒng)代替之前的人工分揀系統(tǒng)。

3 醫(yī)藥配送中心的EIQ分析

3.1 EIQ分析法介紹

EIQ分析法[2]中的E是指“Entry”、I是指“Item”、Q是指“Quantity”。該方法是以客戶訂單的數(shù)量、客戶訂購(gòu)的品類(lèi)和訂購(gòu)次數(shù)為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)物流配送中心的出貨特性進(jìn)行分析。該分析法目的在于通過(guò)配送中心物料和物流的特點(diǎn)及從物流特性所衍生出來(lái)的物流狀態(tài)（比如從配送中心的物流設(shè)備到其客戶這一流程的流動(dòng)特性），得到配送中心各個(gè)品類(lèi)的分布及ABC分類(lèi)、出入庫(kù)頻次和時(shí)間等特征內(nèi)容，并以此為依據(jù)對(duì)配送中心進(jìn)行系統(tǒng)平面布局、計(jì)算其出入庫(kù)設(shè)備的能力、分析設(shè)計(jì)其自動(dòng)化程度，討論其運(yùn)作模式，從而規(guī)劃并制定出一套與該配送中心匹配的物流系統(tǒng)。

3.2 S醫(yī)藥配送中心的EIQ分析

3.2.1 EQ分析。從表1和表2可知，訂單的平均訂貨量為433 件，A 類(lèi)訂單（即醫(yī)院訂單）為大量訂單，訂貨總量占訂貨總數(shù)的80%，訂單也占總訂單的80%；B類(lèi)訂單（即藥房訂單）為量較小的訂單，訂貨量占訂貨總數(shù)的20%，訂單也占總訂單的20%?？傮w來(lái)看訂單分布比較均勻，可以不用進(jìn)行ABC分類(lèi)。

表1 EQ分析表

表2 訂單ABC分類(lèi)表

3.2.2 EN 分析。從表3 可知，每個(gè)訂單平均包含的SKU（即保存庫(kù)存控制的最小可用單位，以此表示品項(xiàng)）數(shù)為3個(gè)，訂單的平均出貨品項(xiàng)較少，所以比較適合采用訂單合并分揀。

表3 EN分析表

3.2.3 IQ分析。從表4和表5可知，IQ分布為一般配送中心的典型模式，總SKU 數(shù)為2 500 個(gè)，總出貨件數(shù)為 390 000 件，SKU 平均出貨量為 156 件。A 類(lèi)藥品屬出貨量大的主流產(chǎn)品，占所有SKU數(shù)的44%，應(yīng)作為規(guī)劃的重點(diǎn)；B 類(lèi)藥品屬出貨量較小的貨品，規(guī)劃時(shí)僅作一般的考慮。

表4 IQ分析表

表5 品類(lèi)ABC分類(lèi)表

3.2.4 IK 分析。從表6 可知，IK 分布為一般配送中心的典型模式，總出貨SKU 數(shù)為2 500 種，總受訂次數(shù)為10 700，平均品項(xiàng)受訂次數(shù)為4次。

表6 IK分析表

3.2.5 整體分析。整體來(lái)看，該配送中心每日的訂單量是非常龐大的，該配送中心平均日訂單量為3 000 個(gè)，包含整箱和零箱的出貨總量為10 000箱，出貨總件數(shù)高達(dá)3 290 000 件，其中占整個(gè)訂單30%的零揀訂單達(dá)900個(gè)，并且許多整箱訂單中包含零揀，零揀訂單的出貨量一天達(dá)到390 000 件，每天動(dòng)用的 SKU 數(shù)為 2 500 個(gè)，平均每個(gè) SKU 受訂 4 次。在這樣高的訂單需求下，揀選流程特別是零箱小件揀選使用人工分揀，使作業(yè)人員工作壓力過(guò)大，工作時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致效率下降、出錯(cuò)率增加等不良因素，而當(dāng)分揀人數(shù)無(wú)法滿足訂單需求后就不得不增加勞動(dòng)力，導(dǎo)致又增加了新的勞動(dòng)成本，嚴(yán)重影響整個(gè)物流流程的效率。

本文參考了2000國(guó)家大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的相關(guān)理論和方法，結(jié)合了仙居縣國(guó)土資源空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作實(shí)踐，對(duì)各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制方法進(jìn)行了論述。得出的結(jié)論是坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的質(zhì)量控制重點(diǎn)在于：一要了解待轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的技術(shù)要求；二要分析待轉(zhuǎn)區(qū)域范圍大小和地形地貌特點(diǎn)，選擇適合項(xiàng)目的轉(zhuǎn)換模型；三要盡可能收集到區(qū)域內(nèi)分布均勻的重合點(diǎn)(高等級(jí)控制點(diǎn))；四要重視解算參數(shù)的外業(yè)精度校核；五要做好待轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前后的內(nèi)容質(zhì)量和精度檢查。仙居縣國(guó)土資源空間數(shù)據(jù)高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)了CGCS2000坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成果已通過(guò)浙江省測(cè)繪成果專(zhuān)業(yè)質(zhì)檢單位檢驗(yàn)，其中確保轉(zhuǎn)換精度質(zhì)量和數(shù)據(jù)質(zhì)量的技術(shù)方法和作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可以向其他類(lèi)似項(xiàng)目推廣借鑒。

以上研究表明，該配送中心急需使用全自動(dòng)的分揀系統(tǒng)，雖然需要增加基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備的投資成本，但是能極大地提高分揀效率并保證了在高峰期大量訂單需求下的訂單處理能力，同時(shí)還降低了人工勞動(dòng)成本，使倉(cāng)庫(kù)人力資源得以優(yōu)化分配。綜上所述，在該配送中心使用全自動(dòng)分揀系統(tǒng)可行性強(qiáng)。

4 醫(yī)藥配送中心小件分揀流程仿真與優(yōu)化

4.1 A字型分揀機(jī)介紹

A 字型分揀機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)A 架）是一種自動(dòng)化揀選設(shè)備，目前主要流行于國(guó)外，國(guó)內(nèi)很少有這方面的應(yīng)用。該設(shè)備可以高精度揀選大批量形狀均勻的小型、耐用和非彈性物品，如藥物、化妝品等。

A架的設(shè)備結(jié)構(gòu)為：由兩邊傾斜的多列豎直通道所構(gòu)成的貨架支撐起來(lái)形成一個(gè)“A”字形的結(jié)構(gòu)，兩邊的貨架中每個(gè)產(chǎn)品通道都只堆放一個(gè)SKU的貨品（但同一SKU的貨品可放置在多個(gè)通道）。兩邊通道底部連接彈射器，分揀時(shí)彈出相應(yīng)通道里的貨物。位于兩側(cè)通道所構(gòu)成的“A”字形結(jié)構(gòu)的正下方設(shè)有輸送帶，輸送帶上傳遞訂單并匯集各個(gè)訂單中所需商品[3]，其工作原理示意圖如圖6所示。

圖6 A架工作原理示意圖

4.2 A字型分揀機(jī)仿真及優(yōu)化

4.2.1 仿真背景。運(yùn)用Flexsim仿真軟件[4-5]對(duì)A架作業(yè)流程進(jìn)行仿真，模擬該系統(tǒng)進(jìn)貨、存貨、揀貨、補(bǔ)貨等作業(yè)流程，再用自動(dòng)化補(bǔ)貨策略替代A 架系統(tǒng)原有的人工補(bǔ)貨策略，并再次對(duì)該策略進(jìn)行仿真，從而完成用A 架系統(tǒng)對(duì)S 醫(yī)藥配送中心進(jìn)行小件分揀流程的優(yōu)化改造。

4.2.2 仿真模型的建立與運(yùn)行。以S-Pemat 型A 架為原型在Flexsim 中建立貨架模型，其兩邊均為單層通道，每平米有19個(gè)通道，每個(gè)通道能裝64件產(chǎn)品，通過(guò)調(diào)整其傾斜度及尺寸大小使模型仿真表現(xiàn)得更加直觀（如圖7所示）。

圖7 A架原型的建立

在A 架仿真模型建立的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行訂單發(fā)生器、訂單種類(lèi)、訂單合成器、訂單合成器加工時(shí)間的設(shè)置，并搭建補(bǔ)貨流程，最后進(jìn)行暫存區(qū)的設(shè)置。

初次運(yùn)行后的仿真模型運(yùn)行結(jié)果如圖8所示。

圖8 仿真整體布局圖

4.2.3 補(bǔ)貨流程的優(yōu)化。由于人工補(bǔ)貨存在耗費(fèi)人工、作業(yè)出錯(cuò)的可能性，并且在高峰期可能出現(xiàn)無(wú)法滿足補(bǔ)貨需求的情況，因此需要對(duì)A 架的補(bǔ)貨流程進(jìn)一步優(yōu)化改善。

將A 架旁原有的流利式貨架改為堆垛機(jī)貨架，由機(jī)械手代替人工作業(yè)，在A 架通道里安全庫(kù)存之外的其他區(qū)域設(shè)置類(lèi)似于“彈匣”的裝置。該自動(dòng)化補(bǔ)貨工作原理為：將通道上除安全庫(kù)存以外的區(qū)域設(shè)置可拆卸的“彈匣”裝置，讓該部分的藥品存儲(chǔ)方式如同子彈存入彈匣一樣，通道裝滿時(shí)，藥品從下往上進(jìn)行消耗，安全庫(kù)存用完時(shí)，“彈匣”中的藥品開(kāi)始向下填充，始終保證安全庫(kù)存，直到“彈匣”變空，且保有安全庫(kù)存時(shí)，便需要補(bǔ)貨。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出補(bǔ)貨消息時(shí)，機(jī)械手將該通道上的空“彈匣”取出，同時(shí)由堆垛機(jī)自動(dòng)從貨架上取出裝有相應(yīng)需要補(bǔ)充藥品的料箱，并由堆垛機(jī)送至機(jī)械手旁，再由彈射裝置對(duì)機(jī)械手抓取的空“彈匣”進(jìn)行自動(dòng)填充，填充滿后再由機(jī)械手將其裝回A 架通道內(nèi)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)補(bǔ)貨過(guò)程。

4.2.4 優(yōu)化后的仿真模型。優(yōu)化后的自動(dòng)補(bǔ)貨流程仿真只需在手動(dòng)補(bǔ)貨流程搭建的基礎(chǔ)上，將操作員步行與搬運(yùn)的過(guò)程改為堆垛機(jī)搬運(yùn)和機(jī)械手抓取。補(bǔ)貨流程優(yōu)化后的仿真模型如圖9所示。

圖9 流程優(yōu)化后整體布局圖

4.2.5 仿真優(yōu)化效益評(píng)估。使用改進(jìn)后的A 字型分揀機(jī)系統(tǒng)對(duì)S配送中心進(jìn)行分揀作業(yè)后，改善了原有的貨物從倉(cāng)庫(kù)隨輸送線到達(dá)分揀區(qū)由工作人員進(jìn)行手動(dòng)揀貨的揀選模式，成為了使用A 架系統(tǒng)的全自動(dòng)分揀模式，并對(duì)A架本身的補(bǔ)貨流程加以改造，使其補(bǔ)貨也變得自動(dòng)化，在揀貨和補(bǔ)貨階段同時(shí)去掉人工，使訂單完成率和在高需求情況下補(bǔ)貨效率得到保證，顯著提升了整個(gè)配送中心的自動(dòng)化程度，且無(wú)人為因素干擾流程，從而使得整個(gè)配送中心更加符合現(xiàn)代化物流的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了信息化和自動(dòng)化。

5 結(jié)論

本文針對(duì)小件揀選的一種典型對(duì)象—醫(yī)藥配送系統(tǒng)進(jìn)行研究，首先分析了該配送系統(tǒng)的工程流程，其次針對(duì)適用于該系統(tǒng)的自動(dòng)化分揀設(shè)備A字型分揀機(jī)進(jìn)行仿真，通過(guò)仿真找到瓶頸并改善優(yōu)化，流程優(yōu)化后的分揀系統(tǒng)工作效率更高、成本更低，最后將改善成果應(yīng)用于整個(gè)配送中心，從而推動(dòng)了該配送中心信息化、自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程。