智能倉庫人車作業效率平衡研究

文/黃偉志 沈 平(安徽江汽物流有限公司）

隨著人力成本的提高和市場競爭的日益激烈，信息化、自動化、智能化成為各行各業降本增效的有效方法。近年來正逢我國AGV 市場蓬勃發展，越來越多的汽車廠在其產前物流中投入使用AGV 搬運系統，并與上層業務系統（ERP）、倉儲管理系統（WMS）聯動生產信息。從采購訂單下達到供應商預約送貨、物料入庫，從生產計劃下達到物料出庫、配送上線，實現了生產流程的信息化、自動化，有效地降低了生產物流成本，提高了企業生產物流的管理水平。以安徽江汽物流有限公司的智能倉庫項目為例，AGV 搬運系統的投入成本占到了項目總成本的80%。因此，充分發揮AGV 搬運系統的潛力、減少AGV的空閑成為項目達到預期目標、實現精益運營的關鍵。

一、項目簡介

智能倉庫主要承擔輕卡零部件的存儲及分揀業務。WMS 系統從ERP 系統接收生產計劃訂單，并將處理后的訂單分配到對應倉庫。對進入智能倉庫的訂單，WMS系統向AGV 搬運系統下達相對應的貨架搬運指令。AGV搬運系統由機器人調度系統（RCS）和AGV 構成，RCS 系統負責其管控范圍內所有AGV 的任務分配、調度和運行維護，AGV 根據RCS 系統下發的調度指令執行貨架搬運任務。

智能倉庫共劃分有1 庫區、2 庫區，項目一期總占地面積4000m。兩庫區業務模式相同，庫區內按照功能屬性劃分為收貨緩沖區、存儲區、揀貨區、器具存放區及主通道（見圖1）。

圖1 AGV 倉庫1 庫區布局

收貨緩沖區為物料入庫前的排隊緩沖及入庫作業區域；存儲區為物料的存儲區域，物料碼放在貨架上，貨架存放在存儲區內的庫位上，存儲區內的AGV 不間斷地進行貨架搬運作業，將與出庫訂單相匹配的貨架搬運至揀貨區；揀貨區內設置有若干個工作站，揀貨人員在工作站按照系統指導進行揀貨，并將揀選完成的物料裝載到對應的工位器具上；器具存放區與揀貨區相鄰，存放著當天生產計劃所需的工位器具。揀選完成的物料會隨著工位器具被轉移到出庫緩沖區，等待配送至生產線。

引入AGV 搬運系統后，倉庫作業模式由原來“人找庫位、人找物料”的“人到貨”揀選模式改變為“物料到人、人員集中作業”的“貨到人”揀選模式。

二、人車作業效率平衡

1.訂單量統計

經過長時間積累之后，WMS 系統的訂單數據龐大的數據量成為分析生產的重要信息。本文通過訂單量來衡量工作量的大小，即將訂單量作為人員工作量的參考值。由于智能倉庫兩庫區業務模式相同，為了便于說明，將以1 庫區為例進行分析。

WMS 系統詳細記錄了所有分配到智能倉庫的訂單，我們以將近半年的訂單數據作為樣本進行統計，得到平均訂單量

N

=165 單，最大訂單量

N

=301 單。揀貨區的揀貨人員數量

p

=3 人，則平均每人訂單量

n

=55 單。“人到貨”模式下訂單是通過人工派發，平均每人訂單量

n

=50 單。通過對“貨到人”模式下平均每人訂單量

n

與“人到貨”模式下平均每人訂單量

n

進行對比，發現投入使用AGV 搬運系統之后，人員每天工作量并沒有明顯的提升。

2.人車作業效率分析

智能倉庫工作時長為單班制，每班8h。在平均每人訂單量為55 單的工作量下，每天可提前2h 完成當天的揀貨任務，揀貨人員工作量不飽和，AGV 也存在著大量的任務空閑，需要增加工作量，以使揀貨人員和AGV 工作量飽和。當人員工作量和AGV 工作量同時達到飽和狀態時，人員揀貨總效率與AGV 搬運總效率達到平衡，即可避免“人等車”或“車等人”。

（1）人員揀貨效率。為確定能否提高人員揀貨效率及每人合理的工作量，需對揀貨人員進行充分的揀貨作業測試。由于測試“貨到人”模式下的揀貨效率需保證當天有足夠的排隊訂單量，故選取了智能倉庫排隊訂單量最大的一天進行測試。

為了測試每班有效工作時長5h 的情況（倉庫工時標準），測試時使3 名揀貨人員連續揀貨作業5h。5h 后的揀貨量

N

=270 單，則每人訂單量

n

=90 單，可得出每人的揀貨效率

v

=18 單/h。

（2）AGV 小車搬運效率。AGV 搬運系統執行的主要任務包括貨架的出庫和入庫，每個訂單任務由“貨架到工作臺”和“貨架由工作臺回庫”兩個細分任務組成。WMS系統每執行一個訂單，需先向RSC 調度系統下達“貨架到工作臺”指令，等待揀貨作業端確認揀貨完成后，WMS系統再向RCS 調度系統下達“貨架由工作臺回庫”指令。在搬運任務充足的場景下，AGV 可以不間斷地執行不同訂單所對應的貨架搬運任務。

RCS 系統記錄了所有貨架搬運任務的詳細信息，包括AGV 編號、任務耗時等。由于所有AGV 執行的貨架搬運任務都是在固定地圖內進行，所以對貨架搬運任務數據進行的統計結果可作為AGV 搬運效率的計算依據。這里對近半年時間內所有的貨架搬運任務進行了統計，結果見表1。

表1 AGV 任務耗時統計

由表1 數據可以計算出每個訂單任務平均耗時231.5s，可得出每輛AGV 的搬運效率

v

=15.6 單/h。

3.人車效率平衡

調整揀貨人員數量或AGV 數量，可以使人員揀貨效率與AGV 搬運效率達到平衡。1 庫區共有7 輛AGV，在不間斷作業情況下有2 輛AGV 作為輪換充電使用，有效執行貨架搬運任務的AGV 數量

a

=5 輛，揀貨作業人員數量

p

=3 人。（1）調整揀貨人員數量。AGV 數量不變，當揀貨人員數量為

p

人時，AGV 搬運總效率與人員揀貨總效率相等：

a

v

=

pv

，得出調整后揀貨人員數量

p

=4 人(

p

向下取整)，揀貨人員調整數量

△p

=1 人。即當前可再增加1 名揀貨作業人員，以達到人車作業效率平衡。（2）調整AGV 數量。揀貨人員數量不變，當AGV 數量為a 輛時，AGV 搬運總效率與人員揀貨總效率相等：

av

=

p

，得出調整后AGV 數量

a

=4 輛（a 向上取整），AGV 小車調整數量

△a

=-1 輛。即當前AGV 數量富余，在庫區揀貨人員不再增加的情況下，可以考慮將富余的1輛AGV 調整到2 庫區，以充分利用設備資源。

4.增加訂單量

由于當前1 庫區貨架存儲空間充足，滿足繼續存儲更多物料的條件，所以采取“增加揀貨人員數量”的方法，以達到人車作業效率平衡，此時揀貨人員數量

p

=4 人。在單班制每班8h、有效工作時長5h 的情況下，安排4 人揀貨作業時，1 庫區當天最大訂單量可以增加到

N

=5

pv

=360 單。由于訂單量與物料存儲量成正相關，

N

=301 單，可估算若使最大訂單量提升到360 單，則需要繼續入庫物料的品種數量約為原1 庫區物料品種數量的20%。

三、結語

每人揀貨效率和每輛AGV 搬運效率的值為固定值，只需通過調整揀貨人員數量或AGV 數量，即可實現人員揀貨總效率與AGV 搬運總效率相等，實現人車作業效率平衡。參考倉庫實際存儲空間，適當調整倉庫物料存放的總量，間接控制每天進入倉庫的訂單數量，得到合理、飽和的工作量。