柔性拆零拣选系统的构建
文/江苏华章物流科技股份有限公司总经理 华聚良博士  2019年第11期第94页  2019-10-21


  拆零拣选是物流中心最复杂的作业环节,也是人工成本占比最高的环节。随着拆零拣选作业占比越来越大,使得仓库作业量成倍增长;同时业务波峰波谷差距日益巨大,物流中心对柔性化拆零拣选系统的需求越来越高。

  随着社会经济的发展,订单碎片化、个性化的现象越来越突出,仓储作业中拆零拣选作业占比越来越大,从原先的10%增长到现在普遍的50%,甚至部分物流中心超过90%,拆零拣选比例的增加致使仓库作业量成倍增长,同时业务发展的波峰波谷差距却日益巨大,柔性化拆零拣选系统的需求越来越高。本文针对柔性拆零拣选系统的设计问题展开讨论,首先需要搞清楚典型拆零拣选系统的组成,然后讨论柔性拆零拣选系统的设计,最后举例说明。拆零拣选系统的组成。

  由江苏华章承接的博世-联合汽车电子公司产线物流项目,是全球典范的汽车行业电子类多层穿梭车箱式立库货到人系统项目

  1.拆零拣选的概念

  “拆零拣选”术语从broken casepicking翻译而来,字面应该称为“拆件拣选”,对应“整件拣选”。拆零拣选是物流中心最复杂的作业环节,也是人工成本占比最高的环节,拆零拣选方案的合理性将直接决定整个物流中心的运营成本和效率,如何规划合理的拆零拣选方案,是物流中心建设的重中之重。

  2.典型拆零拣选系统的组成

  拆零拣选系统涉及整个物流中心的全流程,不能仅仅从拣货这一个环节上考虑问题,还要考虑上架、补货、输送、包装等一系列复杂的流程,典型的拆零拣选系统由存储系统、运输系统、拣选系统、订单处理系统四部分组成。

  1)存储系统

  存储系统根据自动化程度分两类:普通货架(如中型搁板货架、重型托盘货架、悬臂式货架、阁楼式货架、移动式货架、重力式货架、驶入/驶出式货架等);自动化存储系统AS/RS(如托盘自动化立库、箱式自动化立库、箱式穿梭车自动化立库、托盘穿梭车自动化立库等)。

  2)运输系统

  运输系统主要有输送机系统、AGV系统、叉车三类。叉车是最通用的运输工具,应用范围也最广;输送机系统主要用于货物的水平/垂直输送,也可以通过坡度进行不同楼层的传输,常用的输送机有皮带机、滚筒输送机、链式输送机、螺旋输送机等;AGV是AutomatedGuided Vehicle的缩写、意即“自动导引运输车”,AGV是装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,导引方式主要采用磁条、二维码、激光/图像SLAM等,具有快捷、工作效率高、结构简单、可控性强,安全性好等优势。

  3)拣选系统

  拣选系统主要由人工拣选、半自动化的拣选站系统、全自动化的机器人拣选系统和分拣机系统三大类组成。

  人工拣选由作业人员通过货单、RF终端、电子标签拣货系统等手段,进行摘果式、播种式拣选,这是比较传统的拣货方式;半自动化的拣选站系统通过输送机、类kiva机器人等运输货物到工作站,由人进行拣选,完成拣选工作,此系统大幅度减少工作人员的行走,提高拣选效率;机器人拣选、分拣机拣选等全自动拣选方式,是信息化、智能化化的体现,融入了互联网、大数据、AI、物联网等诸多先进技术,拣选准确性可以接近100%。

  4)订单处理系统

  订单处理系统(Order Processing System)是为达到订单高效拣选的一种调度系统,该系统核心采用合适算法处理订单批次、SKU批次、拣选组合等。如何衡量拆零拣选系统的柔性化我们要讨论拆零拣选系统的柔性化就需要先把什么是柔性化搞清楚,与系统柔性相对的是系统刚性,我们需要把刚性和柔性两个角度一起来认识拆零拣选系统。

  产线物料校核入库

  GTP工作站

  目前不少业内同行的认识里似乎只有类KIVA的AGV系统才是柔性的系统,笔者觉得这种认识还不够全面,类KIVA系统仅仅是满足了部分库内货物运输功能,我们下面从投资、作业能力、场地、用工四个角度去衡量不同系统或解决方案的柔性化。

  1.投资角度

  投资角度看,刚性的系统一次投资后更换功能或者搬迁成本巨大、而且很难进行分布投资;柔性化的系统投资后更换功能或者搬迁成本较低、而且可以进行分步投资。从这个角度看,托盘自动化立体仓库,就属于刚性系统,多层穿梭车自动化立库,就属于柔性系统。

  2.作业能力角度

  作业能力角度看,设备是否能够单元化,能否进行自由组合的系统是衡量刚性和柔性的关键,首先柔性系统一定是可以单元化、至少可以模组化的系统,单元或者模组之间的耦合性越低,系统柔性化程度越高。从这个角度看,半自动化的拣选站和类KIVA机器人都是柔性系统,但是类KIVA系统耦合性低,柔性化程度更高。

  3.场地角度

  场地角度看,刚性系统的作业场地用途是固定的,无法改变或者极难改变的(改变需要改变建筑结构),柔性的系统相对来说作业场地用途很容易改变。从这个角度看,我们日常采用地堆方式平铺托盘形式存储货物就是柔性最大的存储系统,而托盘自动化立库就是刚性的。

  4.用工角度

  用工角度看,柔性化系统在业务量暴增时,可通过灵活增加用工数量的方式解决自动化设备满足不了的场景,以达到业务需求;刚性化系统可能无法增加人工,或者增加人工受限于系统效率极低。从这个角度,一个纯粹的机器人拣选站或者半自动化的拣选站就是刚性的,而人工RF拣选就是柔性的。

  如何进行拆零拣选系统柔性化设计

  1. 拆零拣选系统各个环节常用设备的柔性化程度分析(见表1)

  2.拆零拣选系统的柔性化设计原则

  1)系统柔性化设计要首先从系统需求和总体工艺角度去考虑,不需要追求绝对的柔性,柔性系统的设计都是相对的,也不存在所谓纯粹的柔性系统;

  2)柔性设计不一定是最优设计,刚性设计也不是较差设计,一切评价的出发点是客户需求;

  3)拆零拣选系统的柔性化设计要考虑把刚性和柔性的有机结合,对业务需求稳定且业务量较大的部分建议采用刚性的设计,对业务需求变化较大或者业务量较小的部分建议尽量采用柔性化设计;

  4)拆零拣选系统的柔性化设计要善于从工艺角度把柔性化程度不同的部分进行组合,才能最大程度地做出柔性化的系统,并不是高柔性化的部分系统才能组成总的柔性化系统;

  5)我们不仅要关注各个环节的柔性化,也要从总体工艺上考虑柔性化,但是工艺上没有柔性化的高低区别。

  3.拆零拣选系统的柔性化发展趋势

  1)低耦合性的系统:各个环节子系统之间耦合性很低,有利于最大程度的提高系统柔性;

  2)作业能力自动弹性调节的系统:

  未来会出现作业能力会根据业务需求自动化调节的子系统。

  3)作业属性可配置的系统:未来会出现作业属性可配置的子系统,比如集输送、拣选、存储等功能于一体的系统设备。

  拆零拣选系统的柔性化设计案例

  为更深入的说明柔性拆零拣选系统的规划,本文以昆药集团医药物流中心和博世-联合汽车电子产线物流的拆零拣选系统设计举例说明。

  1.昆药集团医药商业公司现代化医药物流中心项目

  昆药集团成立于1951年,上交所上市企业,是中国最大的植物药企业,中国医药工业百强企业。由江苏华章承接的昆药集团医药商业公司现代化商业物流中心项目定位于满足昆药集团商业公司2B业务为主的物流配送业务。

  项目规划在满足基本业务前提下在弹性要求较高的拆零拣选部分尽可能考虑了柔性化设计。根据不同的业务形态,有针对性的提供拆零拣选的解决方案,充分利用了托盘库的存储能力,多穿及拣选站的拆零拣选能力以及配套人工拣选的整件货架及平库扩展能力,在提供强大物流吞吐能力的同时,应对业务形态的变化,整个系统的伸缩性较强。在扩充存储能力的同时,减少用地、人工和时间成本。

  2.博世-联合汽车电子公司产线物流项目

  博世-联合汽车电子公司(简称UAES)是中联汽车电子有限公司和德国罗伯特?博世有限公司在中国的合资企业。公司主要从事汽油发动机管理系统、变速箱控制系统、车身电子、混合动力和电力驱动控制系统的开发、生产和销售。由江苏华章承接的博世-联合汽车电子公司产线物流项目,占地面积4万多平方米,是全球典范的汽车行业电子类多层穿梭车箱式立库货到人系统项目。

  项目规划设计中充分考虑客户物流效率与成本投入比率,为客户提供流量上更弹性的换层多穿立库、可配置的半自动化拣选站的解决方案,在保证业务能力的前提下,为客户将来的业务能力扩展预留了充分的空间,节约了投资,提高自动化设备的利用率。C


【编辑:editor】
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