關于多層穿梭車系統市場應用情況的分析

文/陳 義

多層穿梭車系統（簡稱多穿系統）從五、六年前在上海CeMAT Asia展會頻頻亮相開始，逐漸進入國內客戶的視野。源于國外的多穿系統并不是一個“年輕”的技術，至今已發展超過15年了。而在國內，隨著物流自動化市場的迅速發展，國內客戶對自動化設備及技術的理解不斷加深，在短短幾年里，側重高效率揀選的多層穿梭車系統已經在多個行業，如醫藥、電商、服裝、圖書、工業等領域應用。

但多穿系統目前在國內的應用和推廣中，仍然存在一定的誤區。筆者結合自身在物流設備與系統集成領域多年的工作經驗，對常見的應用誤區和應用場景進行了分析。

一、主要應用誤區

1.將多穿系統作為箱式存儲系統來設計

圖1 多穿小車自動補貨到流利架

圖2 ABC類產品的拆零揀選方案選擇

多穿系統研發的主旨是定位高效的貨到人揀選系統，而非集中存儲。首先，多穿系統中的1個巷道可配置十幾臺到幾十臺小車，單巷道出入庫處理能力遠遠高于Miniload輕載堆垛機系統。其次，多穿小車對運行軌道的精度要求非常高。系統高度越高，貨架和軌道的精度累計誤差將會越大，從而影響小車的運行，因此多穿系統不宜做太高。雖然多穿系統的高度可以達到20m，但從已實施的案例來看，多穿系統的高度基本都在3～15m，而Miniload 則通常可以做到24m。因此，在作業需求僅為箱式存儲但出入庫處理量不高的情況下，投資更經濟的Miniload方案會更合適，而多穿系統更適合高效率的揀選。

圖3 貨到機器人整箱揀選碼垛

2.將多穿系統用于全品類ABC產品的揀選作業

多穿系統更適用于對B/C類產品的揀選作業。A類產品SKU少（約占5%～15%），出庫量大（約占40%～60%），同時補貨量大。若A類產品也采用多穿系統處理揀選任務，儲存料箱（或紙箱）揀選完畢將產生大量的回庫作業和補貨作業，系統浪費比較嚴重。目前處理A類品，流利架揀選并配合電子標簽和輸送系統輔助仍然是最有效的方式之一。其固定揀選位和多深緩存的設計理念，可減少補貨頻次，儲存箱也無需回庫；而針對B/C類品SKU多、揀選面大的問題，多穿系統是一種合適的解決方案，將“人找貨”轉變為“貨到人”的揀選方式，可以大大提高系統效率，減少人員配置。

二、典型應用場景

多穿系統具有廣泛的應用性與適用范圍，以下將對其典型應用場景展開分析。

1.拆零揀選

多穿系統最常見的應用場景，主要是作為B/C類品的拆零揀選。而針對A類品的流利架揀選，多穿小車也有創新的應用，它可以代替人工補貨作為自動補貨設備將貨物補貨到流利架上，這種方式在零售、醫藥流通行業已有多個案例應用（如圖1）。

而針對長尾的D類品，因出庫頻次非常低，采用成本更低的Miniload系統比較合適（如圖2）。

2.冷庫的貨到人揀選

冷庫設計的最關鍵要素是如何減少人員在低溫環境下的長時間工作以及降低能耗。法國Savoye公司在比利時實施的一個肉制品冷庫項目中，交付了一套包含5個巷道的多穿系統。該系統可在零下25度運行，實現了冷凍產品從拆垛、入庫、儲存到出庫的一系列自動作業；并通過貨到人的揀選方式將冷凍品輸送至庫外的揀選站臺（0～5°環境）進行人工揀選，避免作業人員在極寒的惡劣環境下作業。

圖4 “1對1”的貨到人揀選站臺

3.貨到機器人整箱揀選

整箱揀選是零售業態常見的揀選方式。Savoye公司為法國一家大型生鮮超市實施了一套自動化的配送中心項目。該配送中心面向法國全國的門店配送，配送中心內采用多穿系統處理整箱揀選，包含5個巷道，可實現每天45,000箱，每小時5,000箱的揀選量，并且配置了5臺碼垛機器人進行自動混箱碼垛（如圖3）。這套系統為該配送中心在一天內將產品配送至全法國終端門店提供了強大的支持。

4.緩存排序發貨

訂單嚴格排序是配送中心訂單執行的關鍵要素。在產線物流上，多穿系統可以作為緩存庫，平衡上下游生產環節的能力，并按物料的嚴格次序及時、快速地配送至產線/包裝線。在電商配送中心同樣有多穿系統的應用。因為電商配送中心中上百萬的SKU分布在不同的揀選區域，如采用并行揀選，勢必會發生訂單中的不同產品揀選的時間差；而如果采用多穿系統作為合單緩存系統，則可以對訂單中所有產品進行合單緩存，合單完畢后集中發送至打包站臺進行打包。

三、應用分析

多穿系統是由多個單體設備（多穿小車、提升機、輸送線及揀選站臺等）組成。規劃方案時不僅需要考慮各個設備的單機性能，還必須考慮設備間的能力平衡。小車和提升機是關鍵設備：在高度較低（3～5m）的系統中，小車的數量和速度是系統的瓶頸；而在高度較高（>12m）的系統中，提升機則成為瓶頸，配置過多的小車反而無法充分發揮小車的能力而造成浪費。經過綜合論證分析及案例的應用，多穿系統整體性能最優的高度在10～12m左右。

多穿系統出庫嚴格排序可分為巷道內排序和巷道外排序。巷道內的嚴格排序主要是依靠小車和提升機按順序執行任務，設備無法發揮其最大性能；而通過巷道外的排序設備排序，并結合WCS（倉庫控制軟件）的任務分配及調度優化功能，可充分發揮小車和提升機的最大性能。Savoye公司的多穿系統配備有獨有的可同時處理4箱貨物的雙工位提升機，再結合其擁有專利設計的多種高效排序設備，最高可實現單巷道2,000箱/小時的吞吐量。

箱式輸送線的緩存位設計往往是多穿系統規劃中被忽視的一個環節。設計充足的緩存量至關重要，若設計不足將會出現揀選人員一直在等貨的狀況，其緩存量的設計跟多穿巷道的出庫能力以及人員的揀選能力息息相關。

貨到人揀選站臺的設計主要分為兩類——“1對1”和“1對多”揀選站臺，它們各具優勢。“1對1”揀選站臺的設計充分考慮了人體工程學，取放貨動作在700mm高度以及90°的設計，將人員的勞動強度降至最低；其次，揀選人員只針對單一訂單揀選時，無需判斷要將貨物放入哪個訂單箱，有效降低出錯率（如圖4）。

“1對多”揀選站臺最大的優勢是可實現播種揀選。其訂單箱數量的設計需根據訂單數據進行詳細分析，計算其訂單的hit rate（即品項的重復命中率）。比如零售門店鋪貨作業，因所需的SKU比較集中，1對20或者更多的揀選站臺設計都是一種不錯的選擇。

四、結語

多穿系統作為高效率的揀選系統已經玩出很多的“花樣”，但無論什么花樣，在設計多穿系統時必須結合每個客戶的業務形態及物流特性，同時對客戶訂單出庫數據（一整年或者高峰特征月）進行詳細的分析（包括產品尺寸分析、訂單結構EIQ、ABC以及EIQ-ABC交叉分析等），才能為客戶設計出最適合的多穿解決方案。