倉儲揀選技術的發展現狀與趨勢

北京物資學院物流學院 /馬向國

倉儲揀選技術的發展現狀與趨勢

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通俗來講，揀貨作業指把貨物從貨位上揀選出來并將其送至出貨區的全過程，可分為“人到貨”和“貨到人”兩類作業方式。據相關數據分析，在以“人到貨”作業方式為主的倉儲企業中，揀貨作業時間約占整個倉儲作業時間的30%～40%，在倉儲搬運成本中，揀貨作業搬運成本約占90%。所以，揀選是整個倉儲作業（企業）的核心環節，反映了最終貨物儲位配置的優劣并決定了貨物出庫效率的高低，是倉儲作業正常或高效運營的關鍵。

一、關于揀貨作業

“人到貨”和“貨到人”兩種作業方式之間存在很大的技術應用差異，前者以人工操作為主，技術應用為輔；后者以技術應用為主，人工操作為輔。目前，倉儲揀貨方式以“人到貨”作業方式為主，屬于勞動密集型揀貨作業。在這一揀貨作業過程中，揀貨人員完成如下動作判斷與選擇：在何地揀貨？被揀選貨物的種類及數量？將貨物運輸至何地？以何種路線行走？

圖1　流通業揀貨流程

以流通型倉儲企業為例，基于“人到貨”作業方式，其揀貨流程主要包括補貨、準備揀貨、揀貨作業、流通加工、分揀和出貨等環節，見圖1。

對于整個倉儲作業而言，其主要作業環節包含三個部分：入庫、倉儲和出貨。這三個作業環節點的作業時間是可以預測和相對不變的，因此各環節之間的銜接部分對整個作業效率具有重大影響。貨物從入庫到倉儲，完成的是貨物定位問題，衡量其效率的最大因素是后期揀選效率的高低。為進一步壓縮搬運時間（成本），智能搬運技術受到了極大的歡迎，揀貨作業方式正逐步由“人到貨”向“貨到人”轉變。

表1　揀貨作業模式概述表

表2　揀貨技術的細分與歸類

二、揀貨作業模式與揀貨技術

揀貨作業模式包含兩類，即摘果式和匯總分播式（播種式），見表1。摘果式揀選法，是針對每一份訂單（每個客戶），揀貨人員或設備巡回于各個貨物儲位，將所需的貨物取出（形似摘果），其特點是每人每次只處理一份訂單（或一個客戶）；匯總分播式（播種式），是把多份訂單（多個客戶的要貨需求）集合成一批，把其中每種商品的數量分別匯總，再逐個品種對所有客戶進行分貨（形似播種），故此稱為“商品分別匯總分播”更為恰當。在實際應用過程中，這兩種作業模式并不是截然可分的，但由于匯總作業模式可以有效減少行走和重復動作，因此更受企業青睞。

揀貨技術的應用出發點是“解放揀貨人員”，提高揀貨作業效率，增強客戶滿意度，最終降低倉儲作業成本。目前主流的揀貨技術包括信息顯示技術、貨物識別技術、機械搬運和取放技術、智能定位與導航技術等。根據揀貨作業模式的特點和揀貨技術的應用特征，拆零揀選作業的常見方法歸納見表2。

技術是設備的支撐，設備是技術的功能化集成，兩者相輔相成。揀貨技術的功能需要靠設備來實現。另外，揀貨技術與設備的應用效率最大化必然以系統集成的方式體現，這里的系統集成可以隨機離散方式體現，也可以集中連續方式體現，重點在于內部指令的有序化與集成化。下面以兩個典型的揀貨系統為例對揀貨技術與設備的實際應用進行解析。

1.高性能LED數顯揀貨系統

高性能LED數顯揀貨系統的特點是在各種報告機械中設計了批次實例顯示器，將來自于控制計算機的物品數量和位置能夠明顯地顯示出來，實現無紙化辦公，提高揀貨的便利性。圖2為LED數顯揀貨系統，圖3為LED數顯揀貨系統構成。高性能LED數顯揀貨系統適用于多品種、小批量、頻率高的物流配送中心、自動化倉庫。

高性能LED數顯揀貨系統的特征及優點主要表現為：（1）采用LED數顯揀貨系統大大提高揀貨員的視覺性；（2）實用性強，能夠滿足多種揀貨系統要求；（3）易用于現有各種貨架系統；（4）增加設備時擴展增容方便；（5）設備標準化，購入安裝容易；（6）實現無紙揀貨作業，降低揀貨成本；（7）誤揀率極低；（8）使揀貨作業合理化、標準化，提高揀貨效率；（9）大幅度縮短揀貨時間；（10）實現在庫管理，裝卸誤差極小。

2.跟蹤式揀貨系統

跟蹤式揀貨系統的揀貨系統構成見圖4，此系統主要由控制部分、投料部分、顯示器等構成；操作臺由CPU、漢字系統、打印機、光盤裝置、硬盤裝置等構成；搬運系統由輸送機、自動切換裝置、集貨輸送機等構成；顯示器設置在貨架側面便于觀察。

跟蹤式揀貨系統的功能包括接受主計算機的信息數據、輸送機控制、揀貨顯示控制、跟蹤指示燈控制、揀貨狀態的監視。在聯機狀態下接收數據，通過儲存介質把批次運輸和實際數據儲存在硬盤中；通過對條形碼掃描得到揀貨信息并對集貨輸送機移動位置進行跟蹤控制；根據料箱移動和批次顯示信息揀貨控制裝置指令揀貨作業。跟蹤控制是指隨著料箱移動指示燈亮，揀貨監控裝置發出輸送機待機指示并投入所揀物品。另外，關于具體揀貨方法，主要是跟蹤式揀貨系統移送裝置定時、定距離地把料箱送到集貨輸送機上，揀貨員從箱式流動貨架中取出物品的同時，集貨輸送機側面的指示燈亮，則可知道料箱信息；把物品投入料箱后揀貨結束并壓下“揀貨完了”開關，表示揀貨結束；之后料箱移動到下一個揀貨位置，進行另一批次的揀貨作業。

圖2　LED數顯揀貨系統

圖3　LED數顯系統構成

圖4　跟蹤式揀貨系統構成圖

圖5　零部件旋轉貨架式自動化立體倉庫結構圖

三、創新性揀貨技術

隨著電子商務的快速發展，客戶需求結構發生了重大變化，促使同等條件下的揀貨速度成為揀貨效率的首要評價指標。這個比較容易理解，在信息技術生活化之前，客戶需求與企業響應之間存在合理的時間差，此時企業的出庫作業一般采用推動式作業模式；隨著信息技術的強勢生活化，電子商務的快速發展在滿足客戶時間需求的同時，進一步刺激了這類需求的極致化發展，即形成批量化的小批量、多品種貨物需求離散點。這一需求變化對電商企業提出了新的要求。因此，自動化物流技術受到關注并得到越來越多的使用，以有效應對客戶訂單激增的需求，加快訂單履行速度。如，勝斐邇旋轉系統SCS、瑞仕格輕載存儲揀選系統AutoStore等。

以某電子元件公司的零部件揀貨系統為例，圖5為該企業的零部件旋轉貨架式自動化立體倉庫結構圖，具體包含電子器件保管、分類和揀貨。此系統保管電子零部件5000種，每日分類、揀貨、出入庫3000件之多供給電器產品裝配線。在計算機監控下自動儲存、分類零部件，并按照產品裝配線的需要實時供給元器件，使裝配區實現零庫存，節約空間和管理費用。

分揀系統無疑是旋轉貨架式自動化立體倉庫的核心部分，圖6（a）和圖6（b）分別為兩類高速分揀系統，主要由貨架、垂直輸送機、搬運車、控制系統等部分組成。圖6（a）的高速分揀系統，每一層都設計有搬運車，圖6（b）的升降機具有搬運裝置，能夠在每一層接納托盤并搬運到指定位置。

垂直輸送機一方面配合出入庫裝置和搬運車作業，從入庫裝置中把托盤搬入搬運車或者從搬運車把托盤移動到出庫裝置中；另一方面根據其能力來平衡、選擇搬運車數量，因為全系統能力取決于垂直輸送機的能力，如果每層都設計有搬運車，則搬運能力將超過垂直輸送機。搬運車則在傳感器和控制裝置監控和指引下，沿導軌行走、搬運。控制系統特點則是其各個控制裝置之間完全獨立，驅動之后各參數變化也是獨立進行。此外，如果增設裝置，改變系統參數較為容易。

圖6　（a）　高速分揀系統

圖6　（b）　高速分揀系統

四、揀貨技術展望

關于揀貨技術的發展趨勢，可以從兩個方面來看。

一是“人到貨”技術，這是目前國內企業應用較多的一類揀貨方式。雖然揀貨方式沒有較大變化，但致力于提升該方式作業效率的揀貨技術卻一直歷經變革，較早的是電子標簽技術、RF技術、Pick to Light技術，目前新的趨勢是語音技術的應用。這項揀選技術在一些企業中已經得到應用，并取得了很好的效果。比如，亞馬遜、迪亞天天等。

另一個是“貨到人”技術，目前發展趨勢是由散點式機器人進行隨機揀貨，如亞馬遜的智能機器人Kiva技術。

除去這些專門的揀選技術之外，物聯網與大數據技術的發展，正在進一步促進和支撐倉儲領域揀貨技術的變革。在物聯網的基礎上，大數據驅動的智能揀貨和智能算法能夠通過精準計算，隨機對揀貨人員進行指派，從而做到揀貨人員一直朝前走，不用回頭，確保全部揀選完之后，路徑最短，通過這種智能計算和智能推薦，可以把傳統作業模式的揀貨行走路徑減少至少60%。因此，在物聯網與大數據技術變革的基礎上，揀貨技術將進一步向智能化方向發展。