編者按語(yǔ): CeMat Asia 2015開(kāi)幕在即,《物流技術(shù)與應用》雜志推出聚焦“貨到人”揀選專(zhuān)刊,北京伍強科技有限公司總裁尹軍琪先生應邀撰寫(xiě)專(zhuān)題文章,闡述目前“貨到人”技術(shù)的發(fā)展。
“貨到人”揀選的技術(shù)特點(diǎn)與適應性
顧名思義,“貨到人”(Goods to person or Goods to man,G2P or G2M)揀選,即在物流揀選過(guò)程中,人不動(dòng),貨物被自動(dòng)輸送到揀選人面前,供人揀選?!柏浀饺恕睊x是物流配送中心中的一種重要揀選方式,與其對應的揀選方式是“人到貨”(P2G or M2G)揀選。
“貨到人”揀選有超過(guò)40年的發(fā)展歷史。最早的“貨到人”揀選是由自動(dòng)化立體庫完成的,托盤(pán)或料箱被自動(dòng)輸送到揀選工作站,完成揀選后,剩余的部分仍然自動(dòng)返回立體庫中儲存。這種揀選方法一直沿用到現在,并逐漸顯示其重要性。
“貨到人”揀選系統由三部分組成,即:儲存系統,輸送系統,揀選系統。今天,“貨到人”揀選技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)新的階段。
1.儲存系統
從過(guò)去比較單一的立體庫存儲,目前已發(fā)展到多種存儲方式,包括平面存儲、立體存儲、密集存儲等。存儲形式也由過(guò)去主要以托盤(pán)存儲轉變?yōu)橹饕粤舷洌ɑ蚣埾洌┐鎯?。然而,不管是哪一種存儲方式,存儲作業(yè)的自動(dòng)化是實(shí)現“貨到人”的基礎。存取技術(shù)的發(fā)展,焦點(diǎn)在于如何實(shí)現快速存取,由此誕生了許多令人眼花繚亂的存取方式和技術(shù)。
(1)AS/RS:自動(dòng)化立體庫是最傳統的存儲方式,主要以托盤(pán)存儲為主,其本身有很多種形式,如單深度和多深度立體庫,長(cháng)大件立體庫,橋式堆垛立體庫等。因為堆垛機本身存取能力的限制,這種儲存方式主要用于整件揀選,很少用于拆零揀選。
(2)Miniload:以料箱存儲為對象的AS/RS系統被單獨命名為Miniload,這是因為它的特殊性和幾乎完全不同的作業(yè)能力。Miniload在上世紀80至90年代已經(jīng)在日本被廣泛應用于拆零揀選,其中尤其以“貨到人”揀選為主。Miniload有很多種形式,尤其是其貨叉和載貨臺形式多達數十種,使其具有廣泛的適應性,其存取能力最高可達每小時(shí)250次。Miniload在今天仍然是“貨到人”拆零揀選的重要存取方式。
(3)垂直旋轉式貨柜:這是一種更加“迷你”的“貨到人”揀選存儲系統,其形式千變萬(wàn)化,有數十種之多,但仍然受限于其存取能力和儲存能力,在工廠(chǎng)的應用最為廣泛。
(4)AGVs:AGV開(kāi)始是作為一種輸送系統存在的,廣泛應用于汽車(chē)裝配、煙草等制造工廠(chǎng)以及港口等場(chǎng)合。隨著(zhù)AGV的不斷發(fā)展,不僅其形式發(fā)生了巨變,其應用場(chǎng)合亦發(fā)生了根本性的變化。去年亞馬遜推出的Kiva系列機器人,實(shí)際上已將AGV的應用從單純的輸送變?yōu)橐粋€(gè)集存取與輸送于一體的“貨到人”系統,其應用前景廣闊。
(5)MultiShuttle多層穿梭車(chē):取代Miniload完成存取作業(yè),以滿(mǎn)足每小時(shí)多達1000次的存取作業(yè)的需求。這是一個(gè)革命性的成果,將存取效率提升了一大步。隨著(zhù)這一理念的提出,相似的技術(shù)層出不窮,比較有名的如旋轉貨架系統、Autostore系統、縱向穿梭車(chē)系統等。這些系統的一個(gè)共同特點(diǎn)是高效、柔性,是“貨到人”揀選系統的主要發(fā)展方向。
(6)2D和3D密集存儲系統:這是一個(gè)集Miniload、穿梭車(chē)、提升機等多種系統于一體的全新一代存儲系統,分為托盤(pán)和料箱兩種方式。其存儲效率是傳統立體庫存儲的1.5-3倍,被稱(chēng)為是存儲系統的里程碑成果。目前的形式有多種,并已得到初步應用,其前途無(wú)量。
2.輸送系統
“貨到人”揀選技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一是如何解決快速存儲與快速輸送之間的匹配問(wèn)題。對于以電子商務(wù)為特點(diǎn)的物流系統來(lái)說(shuō),要求匹配每小時(shí)1000次的輸送任務(wù)并不是一件很困難的事情,事實(shí)上,采用多層輸送系統和并行子輸送系統的方式,可完成多達每小時(shí)3000次以上的輸送任務(wù),更大的輸送量客觀(guān)上是有需求的,但需要采用一些特殊的手段,如配合3D密集存儲系統等。
一個(gè)比較令人困惑的問(wèn)題是,“貨到人”輸送系統由于輸送流量大,會(huì )導致設備成本大幅度增加,導致物流系統整體成本大幅度增加。因此,降低輸送成本、簡(jiǎn)化輸送系統是研究的重點(diǎn)。
3.揀選工作站
揀選工作站的設計非常重要。一個(gè)工作站要完成每小時(shí)多達1000次的揀選任務(wù),依靠傳統的方法是無(wú)法想象的。目前設計的揀選工作站采用電子標簽、照相、RFID、稱(chēng)重、快速輸送等一系列技術(shù),已經(jīng)完全可以滿(mǎn)足實(shí)際需求。
很多著(zhù)名的物流裝備和系統集成企業(yè)都把揀選工作站作為研究“貨到人”系統的重要內容,并為此絞盡腦汁,從而誕生了很多具有革命性的揀選工作站(參見(jiàn)圖1)。
圖1貨到人揀選工作站
“貨到人”揀選技術(shù)的優(yōu)勢
“貨到人”揀選有十分明顯的優(yōu)勢,以前限于自動(dòng)化實(shí)現的難度和高昂的成本而難以推廣。隨著(zhù)人工成本的不斷攀升,以及實(shí)現自動(dòng)化作業(yè)的難度和成本降低,“貨到人”揀選技術(shù)有了全面應用的現實(shí)基礎。
1.揀選高效
以拆零揀選為例,“貨到人”揀選每小時(shí)可以大約完成800-1000訂單行,是傳統拆零揀選(包括紙單揀選、RF揀選)的8-15倍。這對于大型電子商務(wù)物流配送中心動(dòng)輒數百人的揀選隊伍來(lái)說(shuō),無(wú)疑具有巨大的優(yōu)勢。
高效的另一個(gè)指標是準確性。配合電子標簽、RF終端、稱(chēng)重系統等輔助揀選系統,“貨到人”揀選系統具有非常高的準確性。傳統揀選系統的準確率一般徘徊在99.5%-99.9%,而“貨到人”揀選系統一般可以提高一個(gè)量級,其誤差可控制在萬(wàn)分之五以?xún)?。由此,可以從根本上去掉復核環(huán)節,從而進(jìn)一步減少作業(yè)人員。
2.存儲高效
“貨到人”揀選系統由于采用立體存儲方式和密集存儲方式,所以其存儲密度可以大大提高。以拆零揀選為例,傳統的揀選方式作業(yè)空間最多維持在2米以?xún)?,即使采用閣樓貨架系統,其空間利用率也非常有限,大致僅維持在25%以下,有的系統的空間利用率甚至在15%以下。而采用立體存儲,空間利用率可以達到45%以上,如果采用密集存儲技術(shù),更是可以達到60%以上,是傳統方式的4-5倍??紤]到大型物流配送中心的作業(yè)面積可達5萬(wàn)平方米以上,空間利用率的大幅度提升,其經(jīng)濟效益將非常明顯(參見(jiàn)圖2)。
圖2密集存儲系統
3.降低勞動(dòng)強度
“貨到人”揀選的另一重要優(yōu)勢是大幅度降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強度,是物流系統“以人為本”的設計理念的具體體現。
基于自動(dòng)化立體庫作業(yè)的整件“貨到人”揀選,可以大幅度減少人工搬運,尤其是托盤(pán)的搬運。以北京高等教育出版社項目為例,由于貨物(圖書(shū))單件的重量一般在20-25kg,作業(yè)勞動(dòng)強度非常大。采用“貨到人”揀選技術(shù)后,搬運距離得到嚴格限制,作業(yè)高度保持在一個(gè)非常舒適的范圍內,大大降低了操作者的勞動(dòng)強度,其效果非常明顯。
傳統的“人到貨”拆零揀選作業(yè),由于作業(yè)場(chǎng)地很大,完成一個(gè)班次的作業(yè)往往需要走很長(cháng)路,員工苦不堪言。以某大型電子商務(wù)配送中心為例,其位于北京的配送中心面積達數萬(wàn)平方米,工人一個(gè)班次的行走路程達到12-15公里,勞動(dòng)強度非常高,工人離職率也非常高,主要是難以承受每天如此高強度的作業(yè)。而“貨到人”拆零揀選作業(yè)幾乎沒(méi)有行走路程,其作業(yè)平臺充分考慮人體的舒適度,有的對平臺高度做到隨意調節,以適應不同高度作業(yè)人員的需求,勞動(dòng)強度大大降低。
此外,“貨到人”揀選系統還具有安全存儲、快速存儲等諸多優(yōu)勢,是傳統揀選系統所不可比擬的。
物流追求的目標是快捷和準確,而企業(yè)關(guān)注的卻是利潤和成本,物流技術(shù)的發(fā)展無(wú)不圍繞這些目標和需求進(jìn)行?!柏浀饺恕奔夹g(shù)的發(fā)展,正是體現了這一根本需求,從而具有很強的實(shí)用性。
“貨到人”揀選技術(shù)的應用實(shí)例
“貨到人”揀選具有廣泛的適用性。以下試舉幾個(gè)例子加以說(shuō)明。
1.整件揀選
北京高等教育出版社擁有一個(gè)大型圖書(shū)配送中心,每年配送圖書(shū)超過(guò)25億碼洋,高峰時(shí)期日配送量達到約260萬(wàn)冊,整件量達到80%。該項目設計倉庫面積約6萬(wàn)平方米,庫容量1.2億冊,是中國最大的圖書(shū)配送中心。
由于圖書(shū)整件重量達到20-25kg,員工揀選工作非常繁重,為此,系統設計“貨到人”和準“貨到人”兩套系統,大幅度減少人員搬運和揀選勞動(dòng)強度。
“貨到人”揀選系統采用固定揀選站模式,自動(dòng)化立體庫將揀選托盤(pán)輸送到揀選工作站,計算機打印揀選標簽,人工將待揀選貨物從托盤(pán)上取出后放到旁邊的輸送線(xiàn)上,輸送線(xiàn)再自動(dòng)將貨物送到分揀系統。整個(gè)系統僅設計了4個(gè)揀選工作站,工作效率提高6倍以上。
所謂準“貨到人”系統,則主要針對A類(lèi)貨物進(jìn)行,首先通過(guò)計算系統運算,將A類(lèi)貨物從立體庫整托盤(pán)上取出并放置在固定的揀選工位。揀選時(shí),先打印好揀選標簽,人工將貨物從揀選工位揀選到旁邊的輸送線(xiàn)上。由于采用“波次”揀選策略,所以每個(gè)波次僅需對揀選工位進(jìn)行一次操作,大大減少了作業(yè)路徑,從而達到提高效率和降低勞動(dòng)強度的作用。該系統“貨到人”揀選完成了80%以上的整件揀選工作量,從整體上大大提升了揀選效率,減少了作業(yè)人員。(參見(jiàn)圖3)
圖3 高教社整件貨到人揀選系統
2.拆零揀選
國藥集團是中國最大的醫藥企業(yè),2014年銷(xiāo)售額已經(jīng)超過(guò)2400億元,占全國全部醫藥配送量的25%以上。為了解決日益增長(cháng)的拆零揀選需求,國藥集團2013年在上海建設了新物流中心,引進(jìn)了最新一代MultiShuttle系統,每天完成多達30000次的拆零揀選。這是中國第一個(gè)采用拆零“貨到人”揀選系統的醫藥物流中心,4個(gè)揀選工作站可以完成每小時(shí)多達3500次的揀選作業(yè),相當于30人以上的工作量。
醫藥物流要求揀選的準確性非常高,但傳統的揀選系統,無(wú)論是采用RF揀選還是采用電子標簽揀選,其準確率都在99.9%以?xún)?。為了解決這一問(wèn)題,通常做法是采用細致的復核程序,但是效率非常低,遠不能滿(mǎn)足實(shí)際要求。而“貨到人”揀選系統可以達到99.95%以上的準確率。國藥集團率先采用新一代“貨到人”揀選系統,將開(kāi)啟中國醫藥物流新的時(shí)代,未來(lái)這一模式將成為國藥乃至中國醫藥物流的示范并全面推廣。
3.特殊揀選(長(cháng)大件和旋轉貨架)
中國航天運載火箭研究院物流中心面對的難題是長(cháng)大件棒材的揀選問(wèn)題,重量在數百公斤到數噸的鋼材很難靠人工搬運,采用堆場(chǎng)和橋式起重機的作業(yè)方式效率極低。新建成的自動(dòng)化立體庫不僅解決了高密度存儲問(wèn)題,而且解決了“貨到人”揀選問(wèn)題。貨物被自動(dòng)輸送到揀選工作站,通過(guò)機械臂和起重機,可以輕易完成棒材的揀選工作。在國外,這一系統得到廣泛應用(參見(jiàn)圖4)
圖4 長(cháng)大件貨到人揀選系統
垂直旋轉式貨柜一直是“貨到人”揀選的重要方式,除了可以滿(mǎn)足貨物的立體存放需求、提高了空間利用率外,封閉性倉庫很好地解決了貨物的防護問(wèn)題,因此在工廠(chǎng)、銀行有著(zhù)廣泛的應用。類(lèi)似這樣的例子還有很多,不再贅述。
“貨到人”揀選技術(shù)的市場(chǎng)需求和發(fā)展趨勢
國內外許多專(zhuān)家在展望物流技術(shù)發(fā)展的前景時(shí),比較一致的看法是“自動(dòng)化”、“智能化”和“標準化”是主要方向?!柏浀饺恕睊x很好地詮釋了這一發(fā)展趨勢。
從“貨到人”獨有的優(yōu)勢看,幾乎所有的行業(yè)都適宜采用“貨到人”技術(shù),以提高效率和降低勞動(dòng)強度。但在現階段,考慮到作業(yè)成本問(wèn)題,并非所有系統都具備采用“貨到人”技術(shù)的條件。
大型電子商務(wù)配送中心是未來(lái)“貨到人”技術(shù)的重要應用領(lǐng)域,因為其拆零揀選將占揀選總量的95%以上,是最合適采用“貨到人”揀選技術(shù)的行業(yè)。
醫藥物流,尤其是以拆零為主的配送中心,由于對物流效率和揀選準確性的高要求,是未來(lái)“貨到人”揀選應用的另一重要領(lǐng)域。
此外,冷鏈物流由于作業(yè)環(huán)境惡劣,對于“貨到人”揀選有特別的需求,揀選區相對較高的溫度將使作業(yè)變得相對舒適。
當然,傳統行業(yè)還有很多具備采用“貨到人”揀選的場(chǎng)合,如服裝、食品、化妝品、前面提到的長(cháng)大件以及貴重品揀選等,均有應用“貨到人”揀選的需求。
然而,量化市場(chǎng)需求是困難的,因為即使在一個(gè)行業(yè),拆零揀選的需求也是不一樣的。但作為一種高效的揀選技術(shù),“貨到人”系統的應用前景非常廣闊。
應該指出的是,未來(lái)的拆零揀選還會(huì )出現“自動(dòng)揀選”趨勢,這是“貨到人”的更為高級的表現形式,只是這時(shí)的“人”已不是普通的人,而是機器人。