配送中心自動(dòng)揀選分揀解決方案解析

金賢勇 /文

配送中心自動(dòng)揀選分揀解決方案解析

金賢勇 /文

隨著電商業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展、揀選分揀工作強(qiáng)度不斷增加，發(fā)展高度自動(dòng)化的揀選分揀技術(shù)，采取先進(jìn)的揀選分揀解決方案成為必然趨勢(shì)。本文針對(duì)當(dāng)前配送中心常采用的一系列自動(dòng)揀選分揀解決方案進(jìn)行解析，以供業(yè)界借鑒。

配送中心、自動(dòng)化、揀選分揀、貨到人

隨著全球商品經(jīng)濟(jì)以及電商業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，對(duì)于配送中心而言，不僅配送訂單量急劇增加，而且訂單需求呈現(xiàn)出小批量、多品種的發(fā)展趨勢(shì)，這意味著配送商品的種類和數(shù)量急劇增加，極大地增加了揀選分揀的工作強(qiáng)度。而揀選分揀是配送中心作業(yè)中最繁瑣、工作量最大的環(huán)節(jié)，也是配送中心作業(yè)系統(tǒng)的核心，因此發(fā)展高度自動(dòng)化的揀選分揀技術(shù)，采取先進(jìn)的揀選分揀解決方案成為必然趨勢(shì)。

配送中心揀選分揀方案按照貨物處理方式屬性劃分為兩類，一類是整箱揀選，另一類是拆零揀選，其對(duì)應(yīng)的解決方案會(huì)有所差異；按照目標(biāo)客戶屬性劃分為兩類，一類是門店客戶，另一類是電商客戶，其對(duì)應(yīng)的末端轉(zhuǎn)運(yùn)方式有所不同；按照貨物類型屬性大體分為三類，一類是大件，一類是中件，另一類是小件。不同行業(yè)不同場(chǎng)景有著不同特點(diǎn)，下面針對(duì)大眾行業(yè)通用環(huán)節(jié)分析適用的先進(jìn)自動(dòng)化揀選分揀方案。

一、整箱自動(dòng)揀選+自動(dòng)組盤解決方案

機(jī)器人拆垛

緩存區(qū)

自動(dòng)分箱

自動(dòng)碼垛

垂直升降柜

揀選面

整箱自動(dòng)揀選+自動(dòng)組盤解決方案適用于食品飲料行業(yè)門店配送整箱揀選業(yè)務(wù)，系統(tǒng)通過機(jī)器人、輸送緩存系統(tǒng)、視覺識(shí)別系統(tǒng)、堆垛處理軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化托盤卸垛、緩沖、訂單揀選和混托盤碼垛功能。拆垛機(jī)器人用于將整托來貨的貨物整層拆垛至托板；輸送緩存系統(tǒng)用于緩存托板并按需輸出整箱；視覺識(shí)別系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)垛型以及箱型識(shí)別；堆垛處理軟件用于優(yōu)化單個(gè)訂單揀選順序，優(yōu)化體積，穩(wěn)定垛型；碼垛機(jī)械人用于將訂單紙箱碼盤。

該方式的解決方案可以實(shí)現(xiàn)整箱完全自動(dòng)化揀選以及自動(dòng)化碼垛，大幅度降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高門店配送訂單揀選效率。

二、拆零半自動(dòng)揀選解決方案

拆零半自動(dòng)揀選解決方案，即通常所說的“貨到人”揀選，在物流揀選過程中，人不動(dòng)，貨物被自動(dòng)輸送到揀選人面前，供人揀選。由于在配送中心拆零揀選作業(yè)環(huán)節(jié)中，約70%的作業(yè)時(shí)間用于人員走行，因此采用“貨到人”的揀選方式，能夠大大提高揀選效率。

1．垂直升降貨柜揀選解決方案

垂直升降貨柜揀選解決方案適用于航空、汽車備件等行業(yè)，其特點(diǎn)是貨物為小或特小件，存儲(chǔ)屬性為小批量、多SKU，諸如工具、量具、刀具、緊固件等。采用該方式入庫(kù)時(shí)，空貨位自動(dòng)到達(dá)操作位置，作業(yè)人員將物料放入即可；出庫(kù)時(shí)，相應(yīng)的貨位自動(dòng)到達(dá)操作位置帶來需要的物料，作業(yè)人員將物料從相應(yīng)貨位取出即可。

整體布局

龍門機(jī)械手

GTP揀選站

揀選機(jī)器人系統(tǒng)

揀選工作站

該方式解決方案很大程度上降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，配合設(shè)備的物料管理系統(tǒng)可大大提高物料存儲(chǔ)的準(zhǔn)確性，提高對(duì)存儲(chǔ)物料的防護(hù)程度。

2．龍門機(jī)械手+GTP揀選站解決方案

龍門機(jī)械手+GTP揀選站解決方案，適用于食品等中物動(dòng)量拆零揀選應(yīng)用場(chǎng)景。通過三維龍門機(jī)械手實(shí)現(xiàn)周轉(zhuǎn)箱的自動(dòng)入庫(kù)與自動(dòng)出庫(kù)。由于該方式存儲(chǔ)環(huán)節(jié)料箱采用疊垛方式，無需貨架，可大幅提高空間利用率，且降低存儲(chǔ)硬件投入成本。在取貨時(shí)當(dāng)某一類SKU出貨量大時(shí)，可整垛出庫(kù)，因此能大幅度提升出庫(kù)效率。

3．AGV揀選機(jī)器人+揀選站解決方案

AGV揀選機(jī)器人+揀選站解決方案，采用AGV和智能后臺(tái)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“貨到人”的揀選。移動(dòng)機(jī)器人在智能后臺(tái)管理系統(tǒng)的調(diào)度下，從倉(cāng)庫(kù)內(nèi)把有待揀選貨物的貨架送到揀選工位，揀選人員根據(jù)系統(tǒng)視覺提示進(jìn)行揀選作業(yè)，當(dāng)揀選人員完成揀選作業(yè)以后，移動(dòng)機(jī)器人會(huì)自動(dòng)把貨架放到不妨礙其他貨架運(yùn)輸?shù)拇鎯?chǔ)位置。

這種揀選解決方案具有柔性高、適應(yīng)性強(qiáng)、揀選效率高、起步門檻低、系統(tǒng)可拓展性極強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

4．PERFECT-PICK+GTP揀選站

PERFECT-PICK+GTP揀選站解決方案適用于中高物品量拆零揀選應(yīng)用場(chǎng)景。

PERFECT系統(tǒng)由存儲(chǔ)貨架以及一定數(shù)量的IBOT機(jī)器組成，通過IBOT機(jī)器將待揀選料框輸送到揀選站進(jìn)行揀選。由于IBOT機(jī)器可以自由在各層進(jìn)行取貨，相對(duì)于Multishuttle系統(tǒng)靈活性更高，并且可以通過增加小車數(shù)量提升系統(tǒng)能力，因此系統(tǒng)可拓展性極高。

其實(shí)許仙不算是個(gè)好父親。妻子被鎮(zhèn)壓雷峰塔下，孩子嗷嗷待哺，姐姐勸他：“當(dāng)務(wù)之急是好好帶大孩子，這樣才不辜負(fù)你娘子。”但他聽不進(jìn)去。

這種揀選解決方案適用于中高物動(dòng)量的拆零揀選解決方案，系統(tǒng)可拓展性較強(qiáng)。

5．3D-MATRIX+GTP揀選站解決方案

3D-MATRIX+GTP揀選站解決方案適用于超高物動(dòng)量拆零揀選應(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)于單個(gè)巷道而言，3D-MATRIX系統(tǒng)在X軸、Y軸和Z軸方向上的搬運(yùn)設(shè)備彼此是獨(dú)立的，在X軸采用穿梭堆垛小車，實(shí)現(xiàn)水平方向移動(dòng)并可多層取放貨；在Y軸采用提升機(jī)，實(shí)現(xiàn)垂直方向移動(dòng)將不同層貨物搬運(yùn)至揀選層；在Z軸使用輸送線系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)垂直于X軸方向的貨物搬運(yùn)。對(duì)于單巷道而言，X軸穿梭堆垛小車、Y軸提升機(jī)、Z軸輸送系統(tǒng)在理論上可以無限配置，因此在空間不限的情況下單巷道理論能力可以無限增加。

Perfectpick系統(tǒng)

IBOT機(jī)器

揀選站

3D-MATRIX系統(tǒng)

X軸穿梭堆垛小車

Y軸提升機(jī)

輕型輸送系統(tǒng)

由于不同行業(yè)不同規(guī)模下的項(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景有著不少差異，解決方案與物流技術(shù)也需針對(duì)不同場(chǎng)景有所差異化。

GTP揀選站

該方式解決方案可實(shí)現(xiàn)其他系統(tǒng)難以達(dá)到的超高物動(dòng)量需求，但是相對(duì)成本較高。

6．其他方式

三、拆零自動(dòng)揀選解決方案

拆零自動(dòng)揀選解決方案與“貨到人”揀選方案在前半部分處理流程類似，在最終揀選環(huán)節(jié)采用機(jī)器人替代人工完成揀選作業(yè)，即在物流揀選過程中，貨物被自動(dòng)輸送到機(jī)器人面前，供機(jī)器人揀選。目前采用的揀選機(jī)器人有并聯(lián)機(jī)器人、關(guān)節(jié)機(jī)器人等。

1.并聯(lián)機(jī)器人揀選解決方案

并聯(lián)機(jī)器人揀選解決方案適用于輕、小型貨物且中、高物動(dòng)量的訂單揀選。并聯(lián)機(jī)器人屬于高速、輕載機(jī)器人，通過視覺系統(tǒng)捕捉目標(biāo)物體，由三個(gè)并聯(lián)的伺服軸確定抓具中心（TCP）的空間位置，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的搬運(yùn)。在該系統(tǒng)中，前端存儲(chǔ)、輸送系統(tǒng)將待揀選周轉(zhuǎn)箱或紙箱輸送到并聯(lián)機(jī)器人作業(yè)區(qū)域，由其完成單件貨物的抓取并投入訂單箱。并聯(lián)機(jī)器人的揀選效率可以高達(dá)3600件/時(shí)。

該方式解決方案可以大幅提高揀選效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，但是同時(shí)具有揀選貨物尺存、重量較小的局限性。

2.關(guān)節(jié)機(jī)器人揀選解決方案

關(guān)節(jié)機(jī)器人揀選解決方案適用于中小型貨物且中、低物動(dòng)量的訂單揀選，其揀選效率可達(dá)600次/時(shí)，揀選貨物重量相對(duì)并聯(lián)機(jī)器人可以大較多。

該方式解決方案可大幅度降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并提升揀選效率。

3.AGV揀貨機(jī)器人揀選解決方案

AGV揀貨機(jī)器人揀選解決方案適用于直接從貨架揀貨、低物動(dòng)量的訂單揀選應(yīng)用場(chǎng)景。該機(jī)器人由AGV、智能識(shí)別系統(tǒng)和精準(zhǔn)爪手構(gòu)成，能夠獨(dú)立行走于倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域，直接自動(dòng)從貨架上準(zhǔn)確揀出指定的貨物。機(jī)器人行走路線可實(shí)時(shí)調(diào)整，并且可以很好地與人類一起協(xié)同作業(yè)。

該方式解決方案對(duì)于物動(dòng)量相對(duì)較低、貨物尺寸范圍較大的應(yīng)用場(chǎng)景，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)揀選的同時(shí)能夠保證較好的性價(jià)比。

輸送系統(tǒng)

并聯(lián)機(jī)器人

關(guān)節(jié)機(jī)械手

AGV揀選機(jī)器人

交叉帶分揀機(jī)

叉式AGV

四、自動(dòng)分揀+自動(dòng)集貨解決方案

自動(dòng)分揀+自動(dòng)集貨解決方案用于訂單復(fù)核打包以后按路徑進(jìn)行分揀、集貨的場(chǎng)景。該方案采用交叉帶分揀機(jī)進(jìn)行自動(dòng)分揀，單箱從復(fù)核包裝區(qū)域過來的訂由輕型輸送設(shè)備自動(dòng)逐件輸送至自動(dòng)導(dǎo)入臺(tái)，用籠車做為存貨單元，采用AGV進(jìn)行自動(dòng)換籠并且自動(dòng)搬運(yùn)至集貨區(qū)，整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化。

總體而言，隨著全球商品經(jīng)濟(jì)、電商業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，以及人力成本逐年上升，全球市場(chǎng)環(huán)境對(duì)自動(dòng)化程度更高的新興自動(dòng)物流技術(shù)需求越來越多，也越來越急迫。同時(shí)，由于不同行業(yè)不同規(guī)模下的項(xiàng)目應(yīng)用場(chǎng)景有著不少差異，解決方案與物流技術(shù)也需針對(duì)不同場(chǎng)景差異化。相信隨著科技不斷發(fā)展，未來會(huì)涌現(xiàn)更多顛覆式創(chuàng)新的物流技術(shù)及解決方案，進(jìn)一步提升效率，創(chuàng)造價(jià)值。

作者單位為青島科捷物流科技有限公司