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“拣选”与“分拣”是制造企业厂内物流的两个非常重要的环节,两者虽然只有一字之差,却是截然不同的概念。

导 读 ( 文/ e-works原创专题 )

拣选是十分重要的物流作业形式,常常是指仓储拣选。拣选作业是仓储物流中劳动最密集,耗时最多的环节。

在生产制造过程中,有多种场合需要拣选作业,面向制造业生产组织的需求,其仓储拣选作业方式也有所不同。

本报道面向制造业的拣选作业,厘清拣选的概念、梳理制造业拣选技术及应用场景、探讨制造业仓储物流中拣选技术的实现途径、总结目前制造企业常见的拣选方式。

一、什么是拣选?

“拣选”与“分拣”是制造企业厂内物流的两个非常重要的环节,两者虽然只有一字之差,却是截然不同的概念,不能混为一谈,拣选≠分拣!

拣选

● 根据订单中要求的商品名称、规格、型号、数量等,将商品从存储的货架或货垛中取出,并分放到指定位置,完成用户配货要求的过程。

● 制造业内,拣选是主要的备料方式,常用于仓储或线边。

● 常见的拣选方式有手持RF/PDA拣选、语音拣选、灯光拣选等,随着技术的发展开始出现AR/VR拣选等更加智能的拣选方式。

根据拣选所处的生产环节,可以将拣选作业分为两类。

① 仓储拣选作业

仓储作业是保障生产制造各环节所需物料及时、准确、有效供给的重要手段,也是各制造企业一直试图削减成本的关键环节。拣选是仓储作业最核心最占成本的作业单元。如下图所示为人工仓储拣选示意图:

据文献报道,在经典的仓储作业中,拣选作业约占仓库运营成本的30%-50%,拣选人员数量约占仓储作业人员数量的60%以上,而拣选人员70%的作业时间在移动,30%的作业时间是用于拣选物品。

这也是为什么近年来“货到人”拣选方法备受关注,并出现了“货到机器”研究趋势的原因所在。

② 线边拣选

生产制造的每一个加工环节以及上下加工工序间的转换都离不开物料的组织。因此,线边拣选是必不可少的生产物流作业过程。

根据生产制造的组织形式不同,可以分为:离散制造线边拣选、流水线制造线边拣选和单元制造线边拣选等。

流水线线边拣选示意图

流水线线边拣选示意图

柔性制造线边拣选示意图

柔性制造线边拣选示意图

和仓储拣选不同,线边拣选的作业对象相对单一,搬运距离相对短,作业人员/设备相对少。但是线边拣选直接关系到加工的效率和质量,也是在制品库存的重要因素和生产周期的重要占时成分。

分拣

● 将商品按照不同的客户、不同的配送路线进行分类、集中、装车的输送过程。

● 制造业内,分拣主要用于货物的出库及货物中转输送。

● 常见的分拣设备有输送线、分拣机、模组带分拣、高速分流器等等。分拣设备正在朝着智能化、柔性化发展。

由此可见,“拣选”作业与“分拣”作业是有很大区别的。通俗地说,分拣是把混在一起的物料分开;拣选是从混在一起的物料中把需要的选取出来。

二、仓储拣选技术

仓储拣选作业的一般流程

仓储拣选作业的一般流程

拣选作业受生产订单的驱动,受仓储布局的制约,而整个过程订单下达及汇聚生成拣货策略输出拣货单规划拣货路径拣货集中审核送线边受企业的生产组织模式的调度。仓库在接到ERP系统的出货指令后,WMS会根据生产调度需求,选择拣货策略(技术):“基于订单的拣选”、“基于批量的拣选”和“基于流程的拣选”。

① 基于订单的拣选

或者说摘果式拣选,是最基本的拣选方式。WMS会将每一个客户的订单,根据仓库布局(货物储存布局)分解成拣货单,分派给不同区域的拣货员,并生成拣货路径。拣货员拣取货物后,送到集中区域合并,复核后交由下一个配送流程,送交生产线边。

摘果式拣选平面布局图

② 基于批次的拣选

或者说播种式拣选,是为了进一步提升拣选效率,降低拣货强度而提出的一种拣选策略(技术)。

播种式拣选平面布局图

接到ERP指令后,WMS会将若干订单汇总,将相同的物品进行合并,再根据仓库布局(货物储存布局)编制拣货单,分派给不同区域的拣货员,并生成拣货路径。拣货员拣取货物后,送到集中区域。在该区域,根据生产组织需要,可以按照订单再次拣选组合,也可以直接复核后交由下一个配送流程,送交生产线边。

③ 基于流程的拣选

基于流程的拣选和基于批次的拣选相似,不同之处在于,WMS会汇聚当前生产流程中所有的订单(比如一天的订单),进行订单的合并和分解,形成拣货单。

三、智能拣选技术

根据上图所示的拣选作业流程,拣选技术的智能化可以从几个方面入手:

① 拣货方法的智能化,比如机器拣选,以及RFID、VR、二维码、PTL等辅助拣货方法;

② 物品输送技术,比如可以采用堆垛机、AGV、输送带等方式。如下图是一种基于Kiva机器人的货到人仓储布局示意图。在该场景中,Kiva机器人在接到拣货指令后,找到指定的货架,并将该货架运送到指定的拣选台(W1-W4),供拣货员拣货。

一种基于Kiva机器人的货到人仓储布局示意图。

③ 智能拣选的第三个途径就是订单的处理和拣货策略的选取。在传统的订单分拆、物品合并的算法基础上,基于大数据和优化技术的方法正逐步得到应用。

④ 智能拣选的第四个途径就是输出拣货单。在上图所示的多Kiva机器人和多拣选台场景中,将拣货单分派给哪个机器人、哪个拣选台,是影响拣选效率的关键因素。

目前的方法主要有动态规划法、博弈、合同网法等。如下图就是笔者团队提出的一种基于合同网算法的订单派发流程,其中,招标方为派单方,投标方为Kiva机器人和拣选台。

笔者团队提出的一种基于合同网算法的订单派发流程

⑤ 智能拣选的第五个途径就是物品的输送路径规划。堆垛机和输送带都是采用固定路径输送,而AGV的路径则可能根据货物输送的源点和目的地,以及道路状况,进行路径规划。

四、仓储拣选方式

① 手持RF/PDA拣选

手持RF/PDA拣选是目前最常见的拣选方式,人员使用手持设备扫描条码获取信息完成拣选作业。该方式需无线网络覆盖整个拣选作业区。拣货位商品可以是一位一品,也可以是一位多品。拣选准确性较高、造价和维护成本较低,灵活性强。但该拣选方式要求拣选人员熟悉货位位置。

② 语音拣选

语音拣选已非常成熟,近年来应用广泛。语音拣选系统会将WMS系统的指令转化为语音播报给作业人员,作业人员根据语音指令到达相应的货位,拣取货品,并通过口头语音应答来确认拣选作业的完成。其最大的优点是通过耳机等可穿戴的的设备,解放了拣选员的双手,适合大件商品拣选、冷库环境拣选等。

③ 灯光拣选

灯光拣选(Pick to Light)是一种基于SKU管理的拣选方式,市面上常见的PTL拣选大多结合电子标签使用。在每个货位安装提示灯,指示操作人员到达哪个货位、拣选什么货品、数量是多少。适用于小型商品拣选,拣货位固定一位一品。其优势是效率和准确率高、不依赖员工的熟练程度,但布局建设完成后不易更改。

④ AR视觉拣选

AR技术已经开始应用于仓储作业。员工佩戴增强现实眼镜,由眼镜的导航功能导航至拣选货位。所有的作业信息全部投影在眼镜上。AR拣选与跟语音拣货一样,解放了拣选作业人员的双手,同时又具备条形码复核能力,保障拣选质量与库存数据同步。但AR拣选目前在国内还鲜见应用案例。

⑤ AS/RS拣选

AS/RS(自动化立体仓库)拣选是借助WMS(仓储管理系统),WCS(仓库控制系统)技术,通过堆垛机、穿梭车从高位货架按订单需求拣选,也有利用旋转货架进行拣选。这种方式更加节省人力,且高效、精准,但初期的基建成本、设备成本投入大,建成后不易更改,且对货物的包装、货品的品类有一定限制。

⑥ AGV拣选/类KIVA机器人

使用AGV小车完成拣选及搬运作业,AGV拣选小车根据系统指令,自动导航到商品位置停泊,通过车载显示终端告诉拣选人员被拣选商品的位置和数量。也有企业使用类Kiva 机器人拣货,机器人在接到拣货指令后,找到指定的货架,并将该货架运送到指定的拣选台,这是典型的货到人的拣选方式。

除此之外,目前还有不少拣选方式在制造业得以应用。如基于工位的货到人拣选,将货物自动运输到拣选工位上,能减少举升、弯腰和伸展之类的单调而又繁重的工作,同时可提升效率;或在自动拣选区中,由自动拣选机或机器人承担订单处理任务,这种拣选方式在标准拣选流程中不需要人为干预,适合于高性能应用,或者要求质量和处理能力长期稳定不变的情况;此外还有利用传送带拣选,高架拣选等等多种方式。

手持RF/PDA拣选、语音拣选、灯光拣选三种常见拣选方式对比

手持RF/PDA拣选、语音拣选、灯光拣选三种常见拣选方式对比

五、提高拣选效率十大策略

提高拣选效率十大策略

六、拣选设备与解决方案

拣选设备与解决方案

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