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浅谈“货到人”拣选技术

发表时间:
2022-10-25
浏览次数:
103
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“货到人”拣选的技术特点与适应性

“货到人”(Goods to person or Goods to man,G2P or G2M)拣选,顾名思义,即在物流拣选过程中,人不动,货物被自动输送到拣选人面前,供人拣选。“货到人”拣选是物流配送中心一种重要的拣选方式,与其对应的拣选方式是“人到货”(P2G or M2G)拣选。

最早的“货到人”拣选是由自动化立体库完成的,托盘或料箱被自动输送到拣选工作站,完成拣选后,剩余物料,可根据实际情况,返回库内,或者下线。

“货到人”拣选系统由三部分组成,即储存系统、输送系统、拣选系统。 

1. 储存系统 

从过去比较单一的立体库存储,目前已发展到多种存储方式,包括平面存储、立体存储、密集存储等。存储形式也由过去主要以托盘存储转变为主要以料箱(或纸箱)存储。然而,不管是哪一种存储方式,存储作业的自动化是实现“货到人”的基础。存取技术的发展,焦点在于如何实现快速存取,由此诞生了许多令人眼花缭乱的存取方式和技术。

1)AS/RS:自动化立体库是最传统的存储方式,主要以托盘存储为主,其本身有很多种形式,如单深度和多深度立体库、长、大件立体库、桥式堆垛立体库等。因为堆垛机本身存取能力的限制,这种储存方式主要用于整件拣选,很少用于拆零拣选。

2)Mini load:一种高频次,高效率拣选的堆垛机,以料箱存储为对象的AS/RS 系统。Mini load在上世纪80至90年代已经在日本被广泛应用于拆零拣选,其中尤其以“货到人”拣选为主。形式多样,尤其是其货叉和载货台形式多达数十种,使其具有广泛的适应性,其存取能力最高可达每小时250 次。

3)垂直旋转式货柜:这是一种更加“迷你”的“货到人”拣选存储系统,其形式千变万化,有数十种之多,但仍然受限于其存取能力和储存能力,在工厂的应用最为广泛。

4)AGV:AGV 开始是作为一种输送系统存在的,广泛应用于汽车装配、烟草等制造企业以及港口等场合。随着AGV 的不断发展,不仅其形式发生了巨变,其应用场合亦发生了根本性的变化。亚马逊推出的Kiva系列机器人,实际上已将AGV 的应用从单纯的输送转变为一个集存取与输送于一体的“货到人”系统,其应用前景广阔。 

5)Multi Shuttle 多层穿梭车:取代Mini load完成存取作业,以满足每小时多达1000 次的存取作业的需求。这是一个革命性的成果,将存取效率提升了一大步。随着这一理念的提出,相似的技术层出不穷,比较有名的如旋转货架系统、Autostore系统、纵向穿梭车系统等。这些系统的一个共同特点是高效、柔性,是“货到人”拣选系统的主要发展方向。

6)2D和3D密集存储系统:这是一个集Mini load、穿梭车、提升机等多种系统于一体的全新一代存储系统,分为托盘和料箱两种方式。其存储效率是传统立体库存储的1.5-3 倍,被称为存储系统的里程碑成果。目前的形式有多种,并已得到初步应用,其前途无量。

2. 输送系统 

“货到人”拣选技术的关键技术之一是如何解决快速存储与快速输送之间的匹配问题。对于以电子商务为特点的物流系统来说,要求匹配每小时1000 次的输送任务并不是一件很困难的事情,事实上,采用多层输送系统和并行输送系统的方式,可完成多达每小时3000次以上的输送任务,更大的输送量客观上是有需求的,但需要采用一些特殊的手段,如配合3D密集存储系统等。

需要注意的是:“货到人”根据实际需求设备数增加,流量提高,设备数量是导致成本大幅度增加的重要原因。

3. 拣选工作站

拣选工作站的设计非常重要。一个工作站要完成每小时多达1000次的拣选任务,依靠传统的方法是无法想象的。目前设计的拣选工作站采用电子标签、照相、RFID、称重、快速输送等一系列技术,已经完全可以满足实际需求。

 

“货到人”拣选技术的优势 

“货到人”拣选有十分明显的优势,以前限于自动化实现的难度和高昂的成本而难以推广。随着人工成本的不断攀升,以及实现自动化作业的难度和成本降低,“货到人”拣选技术有了全面应用的现实基础。

1. 拣选高效

以拆零拣选为例,“货到人”拣选每小时大约完成800-1000订单行,是传统拆零拣选(包括纸单拣选、RF拣选)的8-15倍。这对于大型物流配送中心动辄数百人的拣选队伍来说,无疑具有巨大的优势。 

高效的另一个指标是准确性。配合电子标签、RF终端、称重系统等辅助拣选系统,“货到人”拣选系统具有非常高的准确性。传统拣选系统的准确率一般徘徊在99.5%-99.9%,而“货到人”拣选系统一般可以提高一个量级,其误差可控制在万分之五以内。由此,可以从根本上去掉复核环节,从而进一步减少作业人员。

2. 存储高效

“货到人”拣选系统由于采用立体存储和密集存储方式,所以其存储密度可以大大提高。以拆零拣选为例,传统的拣选方式作业空间最多维持在2米以内,即使采用阁楼货架系统,其空间利用率也非常有限,大致仅维持在25% 以下,有的系统空间利用率甚至在15%以下。而采用立体存储,空间利用率可以达到45% 以上。如果采用密集存储技术,空间利用率更是可以达到60% 以上,是传统方式的4-5倍。考虑到大型物流配送中心的作业面积可达5万平方米以上,空间利用率的大幅度提升,其经济效益将非常显著。

3. 降低劳动强度

“货到人”拣选的另一重要优势是大幅度降低作业人员的劳动强度,是物流系统“以人为本”设计理念的具体体现。 

基于自动化立体库作业的整件“货到人”拣选,可以大幅度减少人工搬运,尤其是托盘的搬运。以北京高等教育出版社项目为例,由于货物(图书)单件的重量一般在20-25kg,作业劳动强度非常大。采用“货到人”拣选技术后,搬运距离得到严格限制,作业高度保持在一个非常舒适的范围内,大大降低了操作者的劳动强度,其效果非常明显。

传统的“人到货”拆零拣选作业,由于作业场地很大,完成一个班次的作业往往需要走很长的路程,员工苦不堪言。以某大型电子商务配送中心为例,其位于北京的配送中心面积达数万平方米,工人一个班次的行走路程达到12-15公里,劳动强度非常高,因难以承受每天高强度的作业,工人离职率也非常高。而“货到人”拆零拣选作业几乎没有行走路程,其作业平台充分考虑人体的舒适度,有的对平台高度做到随意调节,以适应不同身高作业人员的需求,劳动强度大大降低。

此外,“货到人”拣选系统还具有安全存储、快速存储等诸多优势,是传统拣选系统所不可比拟的。

物流追求的目标是快捷和准确,而企业关注的却是利润和成本,物流技术的发展无不围绕这些目标和需求推进。“货到人”技术的发展,正是体现了这一根本需求,从而具有很强的实用性。

 

“货到人”拣选技术的市场需求和发展趋势

国内外许多专家在展望物流技术发展的前景时,比较一致的看法是“自动化”、“智能化”和“标准化”是主要方向。“货到人”拣选很好地诠释了这一发展趋势。

“货到人”独有的优势看,几乎所有的行业都适宜采用“货到人”技术,以提高效率和降低劳动强度。但在现阶段,成本增加,限制了立体库的推广重要因素。

大型电子商务配送中心是“货到人”技术的重要应用领域,因为其拆零拣选将占拣选总量的95%以上,是最合适采用“货到人”拣选技术的行业。

医药物流,尤其是以拆零为主的配送中心,由于对物流效率和拣选准确性的高要求,是未来“货到人”拣选应用的另一重要领域。 

此外,冷链物流由于作业环境恶劣,对于“货到人”拣选有特别的需求,拣选区相对较高的温度将使作业变得相对舒适。

当然,传统行业还有很多具备采用“货到人”拣选的场合,如服装、食品、化妆品、前面提到的长大件以及贵重品拣选等,均有应用“货到人”拣选的需求。 

然而,量化市场需求是困难的,因为即使在一个行业,拆零拣选的需求也是不一样的。但作为一种高效的拣选技术,“货到人”系统的应用前景非常广阔。应该指出的是,未来的拆零拣选还将朝“自动拣选”和“智能拣选”的趋势发展,这是“货到人”的更为高级的表现形式,只是这时的“人”已不是普通的人,而是机器人。

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