專(zhuān)題目錄

（主持人/本刊記者 任芳）

物流配送中心的揀選技術(shù)與策略分析

基于仿真建模分析的訂單揀選策略選擇方法

汽車(chē)物流供應鏈下的零部件揀選策略研究

卷煙物流配送中心的柔性化分揀策略

制造企業(yè)物料分揀策略與約束條件

先進(jìn)揀選技術(shù)背后的揀選策略與應用

服裝行業(yè)物流中心的機器人揀選策略

倉儲物流多機協(xié)同揀選策略解析

文｜北京伍強智能科技有限公司

尹軍琪

        物流配送中心的揀選作業(yè)，是倉儲作業(yè)中一個(gè)非常重要的環(huán)節，其工作量約占整個(gè)倉儲作業(yè)的40%以上，因此也是最受關(guān)注的作業(yè)環(huán)節。在電商、定制化需求的推動(dòng)下，物流配送中心的揀選技術(shù)成為過(guò)去20年來(lái)發(fā)展最快速的物流技術(shù)之一。本文主要介紹常見(jiàn)于各領(lǐng)域的揀選技術(shù)，并試圖分析這些技術(shù)在不同環(huán)境下的應用以及背后的邏輯，以期幫助企業(yè)選定不同的策略，設計出不同的解決方案，以達到預設的目標。

一、概述

        一般來(lái)說(shuō)，按照不同的貨物包裝狀態(tài)，揀選可以簡(jiǎn)單地分為兩種主要形式：整箱揀選和拆零揀選。所謂整箱揀選，就是指對于訂單中達到整箱部分的貨物的揀選，而拆零揀選則是指不足整箱部分需要拆箱的貨物的揀選。

        貨物的包裝，一般按照兩級包裝設計，即箱和件，件是最小包裝單位EA，也有其它單位，如盒、個(gè)、支等，一般情況下，一箱包含若干件；顯然，也有一箱只有一件的特殊情形。有些貨物，為了便于計數和銷(xiāo)售，還設計了所謂的中包裝，這時(shí)事實(shí)上成了三級包裝單位。需要說(shuō)明的是，不同行業(yè)對于箱、件等計量單位的叫法是不同的。比如，在服裝行業(yè)，件就是最小單位，而對于很多食品批發(fā)行業(yè)，其實(shí)件與箱的概念是一致的，讀者切不可產(chǎn)生混淆。

        貨物在物流配送中心中的儲存方式，一般采用托盤(pán)，或采用箱的形式（以箱為單元，如紙箱、周轉箱、隔板貨架等），也有散堆的情形，尤其在早期的倉庫中，散堆的情況比較普遍。在存放形式上，有貨架存儲，也有直接堆地的。貨架的類(lèi)型多種多樣，若以大類(lèi)來(lái)區分，主要是托盤(pán)貨架、隔板貨架和周轉箱貨架幾種。此外，還有無(wú)托盤(pán)貨架（如儲存長(cháng)條形貨物的貨架），以及各式各樣的旋轉貨柜、Kiva貨架等。但若以規格形式來(lái)區分，則變化萬(wàn)千。

        本文主要對常見(jiàn)于各領(lǐng)域的物流中心揀選技術(shù)做一綜述，并試圖分析這些技術(shù)在不同環(huán)境下的應用以及背后的邏輯。單純的技術(shù)也許過(guò)于抽象，而背后的邏輯可能會(huì )幫助人們做出正確的選擇。

北京伍強智能科技有限公司董事長(cháng)尹軍琪

二、整箱揀選和拆零揀選的基本要求

        一個(gè)訂單的基本構成，可以分為多行，每行詳細描述揀選貨物的要求，包括名稱(chēng)及代碼、規格、批號（可選）、數量等關(guān)鍵字段。

        對于不同訂單類(lèi)型來(lái)說(shuō)，B2B訂單行數可能會(huì )比較多，幾十行甚至幾百行都是常態(tài)；而B(niǎo)2C訂單行數就很少，平均在2～3行，這種結構上的差異會(huì )對揀選技術(shù)和策略產(chǎn)生很大的影響。

        對一個(gè)訂單行來(lái)說(shuō)，基本上可以分為兩部分，即構成整箱的部分和不足整箱的部分，對這兩部分分別制定不同的揀選策略，分開(kāi)揀選，是現代物流揀選方式的重大變革，也是提升整體效率的關(guān)鍵。

1.整箱揀選

        整箱揀選的方式很多。事實(shí)上，物流配送中心的設計，從一定程度上是由揀選策略決定的。整件貨物一般會(huì )儲存在自動(dòng)化立體庫，或叉車(chē)貨架，或地堆的貨位之中，無(wú)論何種情形，整箱揀選時(shí)，總是期望揀選效率越高越好。有兩種典型的揀選策略可以參考：其一是按訂單揀選，即一次完成整個(gè)訂單的所有SKU的揀選；其二是按SKU提總揀選，即對一次揀選來(lái)說(shuō)，將當前所有訂單（也可以分波次）關(guān)于本SKU的需求一次揀選完成，然后再對訂單進(jìn)行分配。

        按訂單揀選的好處是集貨簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是行走路徑可能會(huì )比較遠。按SKU提總揀選的好處是可能會(huì )減少揀選次數和行走路徑，缺點(diǎn)是還要進(jìn)行二次分配。正因為如此，要針對具體案例進(jìn)行總體分析，根據綜合效率來(lái)決定采用哪種策略。一般情形下，A類(lèi)貨物適宜采用提總揀選，而B(niǎo)C類(lèi)貨物則適宜采用按訂單揀選。

        有時(shí)，不同的儲存形式也對揀選策略產(chǎn)生影響，比如立體庫的在線(xiàn)揀選和高層貨架的揀選，一般都會(huì )采用按SKU提總揀選，這樣可以大大減少堆垛機和叉車(chē)的作業(yè)次數。

        對于不同行業(yè)和不同產(chǎn)品而言，整箱的占比差異會(huì )比較大。相對于拆零揀選，整箱揀選效率會(huì )高很多。所以，如果要提升物流配送中心的揀選效率，提升整箱占比會(huì )取得非常明顯的效果。要實(shí)現這一點(diǎn)，只要引導客戶(hù)盡量按照整箱訂貨即可。非常遺憾的是，很多銷(xiāo)售經(jīng)理不理解這一點(diǎn)的巨大價(jià)值。

2.拆零揀選

        與整箱揀選不同，拆零揀選不僅僅要拆箱，還要對揀選結果進(jìn)行復核和重新包裝或裝箱，難度會(huì )增大很多。因此，往往拆零揀選的效率決定了整個(gè)物流配送中心的效率。

        傳統的倉庫通常傾向于“存揀合一”模式，這一模式在有些情況下至今還適用，但現代物流更加強調“存揀分離”，即揀選區的庫存量比較小，若揀選區庫存不夠時(shí)，由存儲區補充。這一模式看似增加了一個(gè)環(huán)節，卻有很多的優(yōu)點(diǎn)：其一是減少了揀選空間，從而大大縮短揀選路徑；其二是有利于實(shí)現自動(dòng)化，控制總體投資；其三是提升了存儲區的存儲效率，揀選區的存儲效率一般不高。

        一個(gè)有一定規模的物流配送中心都會(huì )設計拆零揀選區。揀選時(shí)，會(huì )存在多種策略，與整箱揀選情形類(lèi)似，大的策略分類(lèi)仍然是按訂單揀選和按SKU提總揀選。但拆零揀選要考慮的問(wèn)題顯然更多。

（1）重新裝箱問(wèn)題

        一個(gè)訂單的拆零部分要重新組成若干個(gè)新的箱子，以便于運輸和交割，哪些訂單行合并成一個(gè)箱子就成為一個(gè)既影響揀選效率，又影響裝箱效率的現實(shí)問(wèn)題。于是，誕生了各種各樣的策略。在所有的策略中，可以大致分為“事先成箱法”和“事后成箱法”兩類(lèi)，事先成箱就是根據訂單的分布情況，事先決定哪些訂單行組成一個(gè)新的箱子，然后進(jìn)行揀選和包裝，而事后成箱就是對所有揀選項完成后的結果進(jìn)行重新裝箱。顯然，事先成箱要更為復雜和困難，但帶來(lái)的效益會(huì )更大。

        有些時(shí)候，并不是所有的商品都可以裝在一個(gè)箱子里，如冷凍品和常溫的分離，食品和用品的分離等，會(huì )增加計算和處理的難度。

（2）技術(shù)選擇問(wèn)題

        近年來(lái)，圍繞著(zhù)拆零揀選的技術(shù)如雨后春筍，成為物流技術(shù)的一大熱點(diǎn)。各種技術(shù)的適應性成為人們難以決策的難題。這也是本文所要論述的重點(diǎn)。

三、主要的揀選技術(shù)及其應用場(chǎng)景

        要在一篇短文中將所有揀選技術(shù)詳細、清楚地進(jìn)行介紹是非常困難的，所以本文只能將注意力集中在幾個(gè)主要技術(shù)上，不強調面面俱到，避免綜述的目標變得分散。以下的揀選技術(shù)，不僅是針對拆零揀選而言，大部分對整箱揀選也是有效的。

1.紙單揀選

        沒(méi)有什么方式比紙單揀選更加傳統和簡(jiǎn)單。但紙單揀選顯然是非常有效的，并且至今仍然被很多人采用。并且作為重要的應急備份，紙單揀選技術(shù)一般會(huì )保留。

        盡管如此，紙單揀選畢竟是屬于第一代的揀選技術(shù)，存在很多的局限性。比如對糾錯和保持庫存的實(shí)時(shí)性有其天然的不足。

        紙單揀選并非沒(méi)有優(yōu)化的可能和必要。其實(shí)，很多策略，如路徑優(yōu)化對紙單揀選即具有非常重要的作用?，F在我們發(fā)現，很多應用在現代揀選技術(shù)中的策略，在紙單揀選中也非常有效。

        值得一提的是，對于整箱揀選，還可以采用標簽揀選，這與紙單揀選有一點(diǎn)類(lèi)似，但原理和要求不一樣。

2.RF揀選

        RF揀選大約開(kāi)始于20年前（2000年左右），因為直到此時(shí)移動(dòng)終端才被研發(fā)出來(lái)，這是一次革命性的技術(shù)升級。

        RF系統自帶顯示和條碼掃描功能，顯示器顯示作業(yè)指令，通過(guò)掃描器確認作業(yè)完成。RF的用途很多，可以完成收貨、上架、揀選、補貨、盤(pán)點(diǎn)等眾多作業(yè)。

        RF揀選第一次解決了物流倉儲系統中賬物的實(shí)時(shí)性和一致性問(wèn)題，使庫內作業(yè)的準確性大幅度提升。此外，RF使得動(dòng)態(tài)盤(pán)點(diǎn)、無(wú)紙化作業(yè)等成為可能。

3.電子標簽揀選

        實(shí)際上，電子標簽揀選（pick to light，燈光輔助揀選）要比RF早出現很多年，其基本原理是通過(guò)貨位上的電子標簽（數碼顯示器），提示要揀選的貨物的位置及其數量，揀選人員按照要求進(jìn)行揀選即可。便利性是電子標簽揀選的最大優(yōu)勢。

        電子標簽的應用很廣泛，不僅可以作為揀選之用，還可以作為播種提示，上架提示，以及其它提示等。

        電子標簽大幅度提升了揀選效率和準確性，相對于傳統的紙單揀選，電子標簽大概可以提升揀選效率3～4倍。

        為了提升其適應性和降低成本，電子標簽不僅可以提供一對一的揀選，還提供一對多的揀選。目前該技術(shù)正朝著(zhù)更加實(shí)用和透明的方面發(fā)展。

4.分揀機分揀

        采用分揀機完成件分揀的應用歷史也比較長(cháng)，至少可以追溯到50年前。分揀機最早用于訂單分揀，其基本原理是將提總后的貨物，通過(guò)分揀機分配到各訂單。

        分揀機的快速分揀能力，將使得揀選作業(yè)更加高效。但分揀機也有其局限性，比如被分揀的貨物都要求具備條碼，分揀能力一般受限制，格口數量有限，價(jià)格昂貴，且需要占據一定的空間等，使得分揀機的應用場(chǎng)合受到限制；另一局限是對拆零貨物的分揀受到包裝規格的限制，件的規格過(guò)小時(shí)，揀選效果都不太好。

5.貨到人揀選

        前面介紹的揀選方式都是采用“人到貨”的模式，“貨到人”揀選對于揀選技術(shù)來(lái)說(shuō)，是又一次革命性的創(chuàng )新。

        貨到人揀選系統主要由3部分構成，即：快速存取系統、輸送系統、揀選工作站。其核心是快速存取系統。一般要求一個(gè)揀選站的能力超過(guò)500件/小時(shí)，因此，存取能力也要與此相匹配，傳統的托盤(pán)堆垛機、miniload等設備無(wú)法勝任。

        為了解決這一問(wèn)題，最早被開(kāi)發(fā)出來(lái)的是多層穿梭車(chē)，此后，Kiva系統、四向穿梭車(chē)、旋轉貨架系統等技術(shù)相繼推出，特別是Kiva系統，自2014年左右進(jìn)入中國市場(chǎng)后，其柔性化表現深得市場(chǎng)歡迎，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，已經(jīng)成為主要的貨到人揀選系統的存取技術(shù)。

6.自動(dòng)揀選

        自動(dòng)揀選一直是行業(yè)追求的目標。A字架揀選系統是最早的自動(dòng)揀選系統，在醫藥、煙草、化妝品等領(lǐng)域深受歡迎，但其局限性也很明顯，一方面是受SKU的限制，另一方面也受產(chǎn)品包裝的限制。

        采用機械臂或機器人進(jìn)行自動(dòng)揀選，是最近幾年取得的主要進(jìn)步。其根本原因是3D視覺(jué)技術(shù)逐漸成熟，與2D視覺(jué)不同，3D視覺(jué)系統使得機器人一舉突破了對貨物位置和角度識別的障礙。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)一步完善，未來(lái)機器人自動(dòng)揀選將是大勢所趨。

7.其它揀選技術(shù)

        除以上技術(shù)外，還有多種揀選技術(shù)，如語(yǔ)音揀選、AR眼鏡揀選是其中比較典型的兩種技術(shù)。

        語(yǔ)音揀選是通過(guò)耳機提示來(lái)完成揀選，與RF相比較，語(yǔ)音揀選具有更好的操作性，并解放了雙手。語(yǔ)音揀選比較受限制的是耳機佩戴令操作者不舒適，而且價(jià)格比較高，但在特殊場(chǎng)合下，如冷凍環(huán)境下的確有用武之地。

        AR眼鏡揀選是通過(guò)視覺(jué)提示來(lái)完成揀選，其特點(diǎn)和缺點(diǎn)與語(yǔ)音揀選相似，總體說(shuō)來(lái)在市場(chǎng)的應用有限。

        更多的揀選技術(shù)是一種組合技術(shù)，比如通過(guò)AGV來(lái)完成貨物或托盤(pán)的搬運，使揀選工作更加輕松等，在此不做過(guò)多的說(shuō)明。

四、揀選技術(shù)背后的邏輯

        物流配送中心的揀選策略，總體目的是為了提升揀選效率、降低成本、減少作業(yè)人員和提高揀選準確性。其中揀選效率是通過(guò)單位小時(shí)的揀選數量（包括訂單行數和揀選件數）來(lái)體現的；降低成本與提升效率異曲同工；減少作業(yè)人員有兩方面的考慮，其一是與成本有關(guān)，第二是減少管理的難度，并降低不確定性；提高揀選準確性是一個(gè)獨立的指標。除此之外，還有減少損耗，提升倉庫利用率等指標，不一而足。每種揀選策略都有其存在的理由和適應的場(chǎng)合，其內在邏輯就在于它適應了部分場(chǎng)景，沒(méi)有一種策略是萬(wàn)能的和亙古不變的。

        關(guān)于揀選場(chǎng)景，大致可以通過(guò)訂單結構及數量（包括訂單行）、倉庫結構與布局、SKU數量及分布、拆零比例、貨物尺寸、運輸限制等方面來(lái)定義，從而指導人們選定不同的策略，設計出不同的解決方案，以達到預設的目標。

1.電商問(wèn)題

        電商業(yè)務(wù)是當下最重要的業(yè)務(wù)之一，每天多達幾億個(gè)包裹，大量需要通過(guò)配送中心揀選完成。B2C電子商務(wù)的訂單是非常獨特的一種訂單結構，訂單量大，每個(gè)訂單的行數相對較少，拆零比例很高，采用集合單進(jìn)行揀選是當前的主要方式。所謂集合單，就是將多個(gè)訂單組合在一起進(jìn)行揀選。根據行業(yè)不同，一個(gè)集合單可能包括10～100個(gè)訂單，這樣，即使每天有50萬(wàn)個(gè)訂單，其集合單量也會(huì )降低到幾千個(gè)，變得容易處理。當然，按照集合單揀選后，還要進(jìn)行拆分作業(yè)，這個(gè)工作量也不容忽視。伍強智能科技在某電商巨頭的項目上，設計了50個(gè)訂單為一個(gè)集合單，使得原本期望日揀選量20萬(wàn)單的系統，實(shí)際達到了60萬(wàn)單以上。

2.庫存問(wèn)題

        揀選需要庫存，這是非常淺顯的事情。但在實(shí)際過(guò)程中，庫存問(wèn)題至少帶來(lái)了3個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，不僅影響了揀選策略，同時(shí)也對揀選效率產(chǎn)生影響。

        第一個(gè)問(wèn)題是庫存分級，即揀選庫存和存儲庫存的關(guān)系問(wèn)題，一方面要降低揀選庫存，以提升揀選效率；另一方面，要考慮到補貨對效率的制約，存揀合一的模式固不可取，但過(guò)于頻繁地補貨，事實(shí)上也是不能容忍的。

        第二個(gè)問(wèn)題是庫存周轉天數。一個(gè)合理的庫存天數，是建立在綜合考慮揀選效率、安全以及成本等多種因素的基礎之上的一種平衡結果。

        第三個(gè)問(wèn)題是庫存的分布會(huì )影響揀選效率，不同的揀選技術(shù)對于庫存的分布要求不同，如果不考慮這一點(diǎn)，即使再好的技術(shù)，也不能充分發(fā)揮其作用。

3.關(guān)注的焦點(diǎn)

        每個(gè)行業(yè)和每個(gè)客戶(hù)，由于業(yè)務(wù)性質(zhì)的差異，所關(guān)注的焦點(diǎn)是不同的，這也影響揀選策略。

        在所有設計指標中，包括效率、綜合成本、人員數量、響應速度、準確性、安全性、柔性、先進(jìn)性以及工期等，有的特別關(guān)注效率和成本，有的則對準確性非常在意，還有的會(huì )對柔性特別看重。這時(shí)，揀選技術(shù)的選擇就會(huì )變得比較清晰。

        比如，對柔性更加重視的企業(yè)，如電商的揀選，采用Kiva系統完成貨到人揀選就比較符合期望，因為Kiva系統的一大好處就是柔性高，既可以有充分擴充的空間，也可以隨時(shí)進(jìn)行搬遷，尤其對于租賃的倉庫進(jìn)行改造，一般不愿意投入太多的剛性設備。

        自動(dòng)揀選是人們普遍關(guān)注的問(wèn)題，但自動(dòng)揀選的適應性、效率、準確性以及成本等，在大多數情況下，都還未達到臨界水平。所以，現在強調全自動(dòng)揀選為時(shí)尚早。

        在設計中，多方案的比較是必要的。有時(shí)人們所擔憂(yōu)的問(wèn)題，與實(shí)際情況并不一致，這時(shí)，如果能夠做一個(gè)多方案比較，對不同揀選技術(shù)導致的結果進(jìn)行客觀(guān)分析，就會(huì )一目了然。

        作為客戶(hù)，有時(shí)因為了解的背后邏輯并不全面和客觀(guān)，往往會(huì )做出錯誤的判斷和選擇。我們經(jīng)常會(huì )遇到這樣的問(wèn)題，比如說(shuō)四向穿梭車(chē)和多層穿梭車(chē)的選擇，常常會(huì )有非常對立的結論出現，客戶(hù)有時(shí)會(huì )傾向于感性而非理性做出決策。但正確的做法是，要對自身強烈關(guān)注的問(wèn)題點(diǎn)進(jìn)行論證，包括多方案比較，然后得出結論。

        物流問(wèn)題，大都會(huì )將成本放在第一位。只有在特別緊急的場(chǎng)合下，如重大自然災害，重大安全事故，戰爭等，成本的受關(guān)注度降低，取而代之的是速度和效率。軍事物流、應急物流要充分考慮到這一點(diǎn)。

4.多策略問(wèn)題

        一個(gè)物流配送中心的業(yè)務(wù)需求，往往是多樣的而非單一的，因為構成系統的元素是多樣的。因此，一個(gè)系統內往往會(huì )是多種揀選技術(shù)的綜合應用，才會(huì )取得較好的結果。

        我們常常做ABC分析，有關(guān)于庫存的，也有關(guān)于發(fā)貨的。每個(gè)項目的ABC分布是不一樣的，其分布曲線(xiàn)有的平緩，有的陡峭。從操作上講，有的適合于直接按訂單揀選，有的則提總后再分播比較高效，這些因素對揀選方法的要求是不同的。

        有的策略的選擇與產(chǎn)品的外形和物理特性相關(guān)聯(lián)，比如異形品、易碎品、長(cháng)大件、超重件、冷凍品等等，這些特征對揀選策略產(chǎn)生影響。不要強求整齊劃一的策略，多元并存往往是最合理的選擇。

        規模越大、業(yè)務(wù)越復雜的系統，越要分類(lèi)進(jìn)行處理，以便化繁為簡(jiǎn)，化整為零，尋求在每個(gè)分類(lèi)中的解決方案。比如在電商物流中心，單件訂單是一個(gè)特例，往往占比高達40%～60%，如果將單件訂單分開(kāi)來(lái)處理，系統的難度將變得較低，從而有利于采用更經(jīng)濟的手段解決揀選問(wèn)題。有些系統SKU很多，但頭部的SKU相對較少，如果將頭部的分開(kāi)處理，整個(gè)系統也會(huì )變得相對簡(jiǎn)單。類(lèi)似的問(wèn)題幾乎在每個(gè)項目中均會(huì )遇到。追求總體的優(yōu)化和簡(jiǎn)約，是物流系統的精髓。

五、結束語(yǔ)

        物流配送中心的揀選技術(shù)，是過(guò)去20年來(lái)發(fā)展最快速的物流技術(shù)之一，其背后的推動(dòng)力一方面來(lái)自電商，另一方面則是定制化需求。電商提供了海量的SKU和訂單，而且以拆零作業(yè)為主，因此各種揀選技術(shù)應運而生。毋庸置疑，貨到人揀選和全自動(dòng)揀選是未來(lái)發(fā)展的方向，但這并不意味著(zhù)其它揀選技術(shù)的消亡。前幾年大家都在預測和津津樂(lè )道的定制化的前景，其實(shí)，真正的定制化不在于“千人千面”的產(chǎn)品個(gè)性化需求，這只是表面現象，真正驅動(dòng)定制化發(fā)展的仍然是技術(shù)的進(jìn)步，即按單生產(chǎn)取代批量生產(chǎn)的能力。對物流來(lái)說(shuō)，電子商務(wù)已經(jīng)是最高層級的定制化需求了，只是有些需求還沒(méi)有被挖掘出來(lái)，或為大眾所認知而已。

        從技術(shù)層面看，物流技術(shù)（包括揀選技術(shù)）的發(fā)展，有兩個(gè)典型的時(shí)代，即過(guò)去的時(shí)代和未來(lái)的時(shí)代，過(guò)去的時(shí)代強調流程、技巧、方案和人的經(jīng)驗，是一個(gè)以客戶(hù)需求為主的時(shí)代；而未來(lái)的時(shí)代，更強調標準化、自動(dòng)化、數字化和智能化，AI的強大能力足以彌補流程和布局的不足，物流的規劃設計將變得相對簡(jiǎn)單，是一個(gè)以技術(shù)為主的時(shí)代。那些曾經(jīng)引以為傲的經(jīng)驗和技巧，其作用將大打折扣，甚至再無(wú)用武之地。當然我們也不必過(guò)于樂(lè )觀(guān)和悲觀(guān)，即現在我們還處于過(guò)渡時(shí)期，各種揀選技術(shù)的并存將是常態(tài)，傳統的揀選技術(shù)仍然具有很強的生命力。