自动分拣技术在传统仓库改造的应用探讨

自动分拣技术在传统仓库改造的应用探讨

作者：陈成

来源：《建筑建材装饰》2015年第07期

摘要：面临区域中心物流业务增长时，传统仓库成为供应链节点的瓶颈，如何利用高速分拣技术升级传统仓库的物流处理能力成为普遍的难题。笔者分析了目前自动分拣系统的应用特点以及快速消费品仓库应用难点，在物理空间设计、流程再造等方面使用自动化分拣控制技术，通过分析配送业务现状，创新使用“缓冲池”技术灵活实现订单处理要求，在不影响正常业务情况下，解决了拣选操作的业务瓶颈，大幅提高了仓库处理速度，为其他传统仓库的升级改造提供了借鉴。

关键词：快速消费品；自动分拣；配送中心；升级改造 前言

快速消费品，即市场需求量大，消费周期短的商品。大部分快速消费品需求都呈现季节性波动周期，经销商订货量在每月也有明显波动，此类商品周转迅速，要求快进快出。仓库需要按商品品种、客户、储位或配送目的地等原则进行快速准确的运送到指定地点（如指定的货位、加工区域、出货站台等）。

自动分拣系统（Automated Sorting System）是为了完成对零散无序的货物进行快速、有序的分类输出至各自目的地的一套设备。随着自动化控制技术的不断发展，目前自动分拣技术应用越来越广泛。快递行业的货物到达仓库后一般无存储要求，立即分拣。配送中心大部分货物是存储在仓库，由于快速消费品季节性强，淡季时大量备货，分拣之前需要先从仓储区拣选。分拣技术逐步应用于传统仓库的改造，特别是在备货区装卸区上方加装分拣设备，以达到提高传统仓库处理能力的目的，还需要从实际拣选业务、建筑空间等角度进行分析，梳理关键需求。

1现状与问题

某著名的快速消费品公司位于国内仓库面积达10万平方米，快速消费品的商品品类达到3000种，配送中心每年处理订单在12万单左右，货物6千万箱，拣选量近3千万箱（袋）。工种一般包括了：拣货班长、拣货员、叉车班长、叉车司机、发货仓管员、装卸员等。根据运营现状，一次拣选按客户订单负责制摘果式配货。当前突出问题如下： 1.1拣选处理慢成为仓库作业的瓶颈

OTD=1天的发货业务量大，尤其是必须在次日6点发车的订单较多，高峰小时（19点～次日6点）拣货瓶颈突显。一般情况下当天订单会在次日19时基本处理完并送达客户， OTD小于1天的关键指标也很难控制。分析多个库的分拣业务，10个拣选通道内同时有8、9个拣

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选员同时作业，也就是说，拣选员会频繁地互相干扰，一个拣选员操作时可能会挡住后一个拣货员要去的排位，货架通道会经常发生拥堵现象，拣选能力已经接近饱和。根据历史订单量发展趋势，预测3年后平均散货拣选业务处理能力需求每小时约10000件，高峰小时散货拣选业务处理能力需求为13000件。通过增加拣选员数量提高拣选速度必然不可行。根据目前的设备和运作模式，已经无法适应未来的业务发展需要。 1.2备货时间长

平均每车装载时间为2小时，拣选备货一般需要4至6个小时。目前业务处理能力无法满足车辆到达后开始备货装车的速度。车辆装货必须提前一天预约。遇到车辆迟到或不到则大大降低出货速度。目前仓库经常在繁忙季节接近爆仓的边界，备货时间长根本原因是拣选处理能力不足，只有通过提前备货，才能缩短拣选能力与业务需求之间的差距。

1.3出货站台使用效率不高，发货波次周期长。平均每天每个站台的使用少于1次。主要原因是为一辆车备货却要占用了备货区两个Dock的位置。每一个发货到装车波次时间为4小时，一般每天会安排3、4个波次发货。 2分拣系统方案设计

分拣系统完成高速输送，精确分拣，减少散货拣选过程中堆码的操作次数，减少散货拣选操作后叉车运输时间，降低人工操作的劳动强度，避免叉车运输过程中的堆码不当引起的翻倒事故和货物损坏。全自动的分拣系统可以满足实时发货的要求。车辆到达后即可装载，大幅缩短备货时间。大客户订单货物直接送入车厢，减少运输车及叉车作业，预计使用分拣系统的情况下，散货拣选操作的效率与仓库整体处理能力大幅得到提高。 2.1分拣设备布置

分拣设备分为三部分：货物的导入设备（Feed/induction）、分类设备（sorting）、卸载设备（discharge）。分拣设备安装在钢平台结构上，钢平台位于备货区和装载区上方约5m高处，下方可满足整拍货物的拣选叉车通过。导入设备布置在货架附件，紧邻拣货区。卸载设备布置在装载区，配置可伸展输送设备，提高装车速度。分拣控制器安装于控制柜中，运行编写好的分拣算法的程序，通过工业现场总线传送监测单元输入的信号，通过状态灯显示设备运行状态并对执行单元发出指令，可以实现导入点扫描货物印刷条码进行导入数量提示和设备控制，可以实现将运转的输送装置上的承载工具送达指定位置并卸载待被分拣的货物。 当多个车辆到达后，分拣系统实时接收ERP系统等订单信息和装载信息，并分配拣货任务启动拣货操作。在车辆进入道口准备装载时，分拣系统立刻按照出货要求输送、分拣、卸载货物。设备位置示意如下图：

2.2采用存储缓冲池，更灵活处理订单

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在存储、补货、拣选、装卸进行PCB的作业时，根据仓库的物流包装单位特性，在拣选过程中整拍不分拣，直接装车，箱或单品使用半分拣模式，这样可以保证拣选整拍、直接装车的高效率，避免二次包装。

2.2.1货物TIK分布规律得出业务操作的特点：（1）每个品类单次散拣货的数量小。（2）需要拣选的品类较多。按照半分拣模式，各品类按对应整拍数量合并后拣选操作后，大幅减少拣选次数，直接导入分拣设备，加快了订单处理速度。

2.2.2存储区缓冲池的功能是存储满足以下条件的货物： （1）订单拼凑后剩余货物。（2）根据时间设定来存储在下一个时间段内需要装载的零散货物。（3）按照出货运作的订单顺序要求，部分符合条件2货物可以先输入再卸载。

2.2.3缓冲池作用还包括：（1）紧急订单处理开始时，释放Pool中货物优先给紧急订单。（2）确保分拣的利用效率，当分拣使用过于饱和时将货物暂时存储于缓冲池，使分拣负载处于合理水平。（3）在处理不同先后顺序的订单时，可以忽略拣选顺序，多个拣选员同时操作这些订单。（4）在装载区不必将分拣系统卸载的货物排序。

存储规模和订单处理的效率一般成正比关系，存储区缓冲池Pool可以充分利用分拣系统的功能，其规模越大，则拣选次数越少，同时处理的订单数就越大，订单处理越快。然而，由于受到空间限制，同时也受限于一些分拣设备的因素，因此必须确定合理的缓冲池存储规模。设计分拣系统处理速度时必须考虑存储规模，根据实际业务需求，一般存储能力为分拣机处理能力的1～1.5倍。同时，可以在分拣控制系统内调整存储规模的阀值，来调节符合散拣合并拣选的货物存储数量大小，从而达到最优化效果。 2.3拣选操作及存储缓冲池优化

根据仓库实际拣选业务某高峰小时所有订单分析，每小时的备货品类统计分布，进行统计散货拣选品类达到了840种，拣选操作1125次，按照半分拣模式，各品类按整拍数量合并后，实际拣选次数为637次，减少散拣操作次数达到43.4%。拣选作业低谷小时， 散货拣选品类达到了202种，共拣选834件，拣选操作477次，按照半分拣模式，各品类按整拍数量合并后，实际散货拣选操作次数为292次，减少散拣操作次数达到38.8%。 3结语

一次拣选按客户订单负责制摘果式配货模式下散拣的作业次数占所有散货拣选操作的很大一部分， 处理能力有其发展的瓶颈。按系统任务单负责制播种式拣选，二次拣选方式采用自动分拣技术，使用区域（通道）拣选方式，实际节约拣货员长距离跨库移动时间，同时缩短查货时间，在一个区域内拣货员更容易准确拣选货物。随着后期订单的单品数量趋少，订单数量趋多，批次趋多的发展要求，更敏捷满足市场需求成为物流业态变化趋势。自动分拣的优势会更加凸显。

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分拣系统实际应用于改造传统仓库拣选装载业务，提高了处理速度，同时也需要对配送中心整个流程梳理优化，从而提高整个配送中心的效率。