天貓超市配送中心的自動化物流系統方案規劃建設

文/邱宗炬

自動化物流系統是物流配送中心的核心級組成部分，其設計的合理性將決定物流配送中心的使用效率。為了滿足天貓超市業務量增長和配送時效的需求，天貓超市在嘉興建設新的自動化物流配送中心，并設計研發了集成程度、自動化水平和智能化程度更高的自動化物流系統。

天貓超市是天貓打造的網上零售超市，其為淘寶超過1.7億的注冊用戶，以及廣大網購消費者提供快捷、安全、方便的生活日用品一站式網上購物服務。天貓超市自上線以來，依托淘寶強大的電子商務管理系統，對系統平臺、采購、倉儲、配送、和客戶關系管理等方面大力投入，以確保優質品牌商品能夠通過淘寶網絡超市這一平臺打造“生產工廠到倉儲中心到顧客家中”這樣一個成本最低、速度最快、效率最高的流通鏈路，讓顧客能充分享受到“網上超市”這種全新的生活購物方式所帶來的實惠與方便。

然而，隨著業務量的持續增長，天貓超市原有的配送中心已經無法滿足業務量增長的需要，嚴重限制了天貓超市的發展，而且也嚴重影響到天貓超市的配送時效。而配送時效對天貓超市與客戶之間的關系有重要意義，對天貓超市的品牌有深遠影響。為了滿足天貓超市業務量增長和配送時效的需求，天貓超市在嘉興建設新的自動化物流配送中心，并針對天貓超市未來業務量增長的需要及該配送中心幅射的范圍，設計研發了集成程度、自動化水平和智能化程度更高的自動化物流系統。

一、設計前分析

1.自動化物流系統的處理能力

根據天貓超市在該配送中心幅射的范圍內的現有業務量，并綜合考慮未來5年內的業務量復合增長率及必要的冗余量，同時考慮“雙11”促銷活動等特殊峰值因素，計算得出自動化物流系統的處理能力，如表1。

表1： 自動化物流系統的處理能力

配送中心每日單班需處理訂單數為56875訂單，每個訂單的訂單件數平均為14.5件，每個訂單的訂單行數平均為8 SKU，每個訂單平均會產生1.5個發貨箱。工作時間單班次10個小時。每個班次有效時間為9小時。整箱和異形品品規總數為730個，拆零品規總數為39270個。總品規數為40000 SKU，拆零品規AB類約有2462 SKU。包裹將由第三方承運商配送，考慮未來擴展，按照16根分揀滑道進行設計，和1根剔除線，合計為17根滑道。一家承運商可以有不同的分揀滑道，一根分揀滑道可對應不同站點或不同承運商，可進行配置。

2.處理物料

配送中心內處理的物料為整箱貨品/異形貨品和拆零箱貨品。拆零箱貨品：拆零箱將放入發貨紙箱。揀選區域分為C區和AB區。在C區的貨品將采用批次組車和RF揀選的方式，是批次揀選解決方案。而其它的AB區的貨品將采用輸送線和PTL揀選方式，是區域揀選解決方案。整箱和異形貨品，將采用帶托盤、RF人工揀選方式。批次組車作業，如圖1。

（1）發貨紙箱

箱式輸送系統設計能夠處理發貨紙箱的最大值和最小值匯總，如表2。發貨紙箱，如圖2。

圖1： 批次組車示意圖

備注：①發貨紙箱理論上可由原箱代替，但需滿足輸送搬運要求，以及揀選小車裝車要求。②拆零品原箱平均裝載件數為20件；整箱異形品原箱平均裝載件數為3.4件；配送中心所有箱型的平均裝載件數為17件。

（2）托盤

材質采用塑料或者木質的托盤，尺寸如表3。

碼盤最大重量為1000kg，可將8個空托盤碼垛成一堆，平均每托盤保管28箱。

二、方案描述

1.訂單處理流程

整個配送中心自動化物流系統的關鍵主要是訂單如何處理，訂單處理最重要的環節即訂單揀選流程。WMS將客戶訂單按照整箱品、異形品和拆零拆品進行拆分，并對拆零品中的ABC進行分類處理，C品區采用RF區域組車揀選，AB品區采用電子標簽接力揀選。整個系統的訂單處理方案，如圖3。

圖2： 發貨紙箱

2.配送中心的概念布局

根據整個系統的訂單處理方案，結合配送中心建筑的結構，對配送中心進行功能性分區，其概念布局如圖4、圖5和圖6所示。

備注：方案中上下層針對AB品SKU完全鏡像考慮進行設計。品規非鏡像布局不在能力測試范圍內。由Loop3至Loop1，或者Loop2至Loop4的上下層穿層輸送線作為備用線。僅當某個Loop內的巷道有異常，紙箱無法揀選時，會通過穿層輸送線將該巷道內有揀選任務的紙箱送至鏡像層對應巷道內揀選。

3.配送量

配送中心每天將配送5.6萬訂單或者約8.5萬箱，其中整箱/異形品每天配送量達到1.8萬箱，拆零箱每天配送達到6.7萬發貨料箱。每個訂單平均為1.5發貨箱量。

4.庫存量

整個倉庫的平均庫周轉期為21.5天。A品類的庫存周期約為8.6天，B類的庫存周期約為20天，C類的庫存周期約為50天。庫存大約有100萬箱存貨或1730萬件。若庫存周期變長，庫存不足，則需要在臨近倉庫內增加保管庫存，以滿足周轉。

表2： 發貨紙箱尺寸

表3： 托盤尺寸

5.人工

根據人工效率以及配送中心需求值進行人員估算，配送中心的方案人員為1365人，如表4。人員僅供參考，根據現場實際運作狀況存在調整的可能性。

三、配送中心作業流程

下述作業流程直接描述了配送中心內的功能、作業人員動作，完整描述了配送中心作業的全貌。流程中涉及到功能的實現方式僅作參考，不具備唯一性。流程從收貨直到發貨，描述了整個配送中心的主要物料過程，而細節流程、異常流程及輔助流程不在本流程的涵蓋范圍之內。

1.收貨

（1）預收貨

收貨計劃將用于控制送貨卡車的到達時間。供應商將被要求提前聯系接收部門，得到一個交貨的時間段。當預約成功后，卡車能夠在預約時間段內到達物流中心。當送貨到達物流中心后，司機需要到工廠門口的保安警衛室報道，讓卡車進入物流中心。

在貨物交付前，供應商將提供一份交付清單，說明物品信息，包括：物料號（品規）、基本包裝信息、紙箱數量、供貨商的詳細名稱。

收貨辦公室通知司機到指定月臺卸貨。最后，收貨辦公室告知司機已分配好的卸貨月臺。如果出現貨物積壓, 根據供應商ABC分類系統分配卸貨的優先級。

（2）收貨

在配送物流中心所有產品的流轉都由WMS進行管理和監控。作業人員使用叉車設備和手持終端接收來自WMS的動作指令，并確認動作完成。收貨操作員必須生成并打印入庫作業通知單，并根據入庫作業通知單的要求進行碼盤，碼盤完成后將托盤運到暫存區。通常一個托盤上只有一個品規。由收貨操作員判斷托盤是否已經放滿。在收貨之前，有專門的質檢部門對入庫的貨物進行抽樣檢查，抽樣的數量由質檢操作人員在WMS系統中維護。操作員安排需要質檢的紙箱運輸至質檢區域。其余紙箱則原地停留直到所有運至質檢處的紙箱完成檢查。任何沒有通過質檢的品規將被拒絕接收，并通知供應商取回瑕疵商品。

完成檢查后，收貨操作員對系統、單據收貨數據復核，并在系統中確認收貨，打印收貨回單，供應商與收貨操作員進行雙簽確認。

2.入庫上架

在托盤暫存區，上架人員使用RF掃描托盤條碼，根據RF指示上架至存儲區或揀選面。上架人員將托盤送至該貨位后，掃描貨位條碼并確認，WMS更新庫區信息。若貨位被占用，則上架人員使用RF 錄入貨位異常信息，WMS重新分配新貨位并下傳給RF。

3.補貨

WMS會設置揀選位的庫存水平，包括揀選面和揀選緩存位的庫存及安全庫存。當WMS檢測揀選面庫存低于安全庫存時，WMS自動觸發補貨任務，發送至補貨人員RF系統中，補貨人員根據RF指示進行補貨。

4.訂單處理

每天不同客戶從天貓超市上下的訂單，會匯集并導入到WMS系統中。WMS系統會自動對訂單進行處理，處理流程如圖7。

圖3： 整個系統的訂單處理方案

圖4： 一樓概念布局圖

圖5： 二樓下層概念布局圖

圖6： 二樓上層概念布局圖

5.揀選

拆零揀選操作員配有RF終端，WMS 將訂單的波次信息下載至WCS。WMS將波次與客戶訂單中訂單行關聯，預先計算體積，選擇箱型。紙箱有4種尺寸。下載到WCS的波次包含紙箱尺寸要求。根據WMS終端提示操作員收集特定尺寸的貼標紙箱。隨后操作員應貼上WMS打印的發貨標簽。操作員將紙箱放上輸送機，送往第一個需要揀選的揀選區域。有一名操作員單獨負責確保導入操作員周圍存有足夠的紙箱，紙箱尺寸齊全，豎立擺放。在揀選區域，操作員通過RF終端掃描紙箱上的條形碼，按照WCS指令到達第一個要求揀選的貨位。到達貨位后，操作員按提示掃描貨位標簽上的條形碼，如果正確，操作員按提示在該貨位揀選物品, 同時掃描物品上的條碼。操作員隨后返回輸送機，將物品放入輸送機上的紙箱。如果該區域還有揀選任務，操作員按提示開始處理下一個貨位的揀選工作。

若貨位中的產品不足（例如操作員應揀選3個產品而貨位中只剩下2個），操作員應通知WCS（通過RF終端）發生短揀，則這項中未完成的揀選內容會從操作員的任務清單中移除。然后WCS通知WMS，并提示對該貨物進行補貨。

若該區中沒有其余的揀選任務時，操作員將訂單紙箱推回到輸送機主線。若該區中的訂單紙箱還有揀選任務時，紙箱將被送往下一個需要揀選的區域。如果訂單紙箱不再有揀選任務，訂單中的所有物品已放入紙箱時，操作員按提示進行封箱。操作員在紙箱中放入填充物（有需要的話），封住紙箱頂部后將紙箱推上輸送機。紙箱直接被送往發貨分揀機。如果訂單紙箱存在問題（如條形碼錯誤），紙箱將被送往默認的揀選區域。操作員將識別問題紙箱并解決問題，之后再將紙箱重新導入輸送機。

圖7： 訂單處理流程

6.復核包裝

WMS將揀選完成的訂單箱信息，包括箱號、對應的單品SKU及數量下載到RFID系統。輸送系統將訂單箱逐一輸送到RFID通道機。通道機讀取紙箱條碼及對應的單品RFID信息，核對是否與WMS所提供的信息相符。并標記該訂單箱為“正確”或者“錯誤”。并將該信息上傳到WMS系統。WMS將其下載到WCS系統。標記為“錯誤”的訂單箱將由人工再復核。完成的訂單箱的品規和數量由RFID通道機復核，而后訂單箱被標記為“正確”或者“錯誤”。“正確”的訂單箱輸送到包裝區。“錯誤”的訂單箱分兩種。如果是從隔板貨架區揀選， RFID通道后有專門的踢出口，出現問題的紙箱在相應的樓層人工復核，多退少補。如果來源于燈光揀選區，則全部輸送到人工復核站，集中人工再復核。無論揀選的物品多于或少于訂單需求，都記錄并上報給WMS，而后按實際揀選量打印發貨標簽。

7.分揀

在包裝后，紙箱由相應的分發中心通過分揀機送往指定的發貨大廳輸送線。而后在相應的發貨大廳分揀機上，被分揀到指定發貨道口。WMS下載給WCS初始訂單中明確最終的發貨道，一旦物品成功分揀后，WCS發送分揀確認信息至WMS。

8.集貨出庫

集貨人員將同一發貨道上的包裹按路由碼盤，完成碼盤后送入待出庫區并與承運商進行交接，承運商核對無誤后簽字確認，而后承運商裝車發貨。

四、配送中心的特點

相較于傳統的配送中心，天貓超市嘉興自動化物流配送中心具有如下特點：

1.配送反應速度快，對上、下游物流配送需求的反應速度更快，前置時間更短。

2.配送功能集成化，將物流與供應鏈的其他環節進行集成，如物流渠道與商流渠道集成、物流功能集成、物流環節與制造環節集成、物流渠道之間的集成。

3.配送作業規范化，強調物流配送作業流程和運作的標準化、程式化和規范化，使復雜的作業簡單化，從而大規模地提高物流作業的效率和效益。

4.配送目標系統化，從系統的角度統籌規劃的一個整體物流配送活動，不求單個物流最佳化，而求整體物流活動最優化，使整個物流配送達到最優化。

5.配送手段現代化，使用先進的物流技術、物流設備與管理為物流配送提供支撐，生產、流通和配送規模越大，物流配送技術、物流設備與管理就越需要現代化。

6.物流配送流程自動化，運送規格標準、倉儲貨、貨箱排列裝卸、搬運等按照自動化標準作業、商品按照最佳配送路線等。