仓储拣选技术的发展现状与趋势

北京物资学院物流学院 /马向国

仓储拣选技术的发展现状与趋势

北京物资学院物流学院 /马向国

通俗来讲，拣货作业指把货物从货位上拣选出来并将其送至出货区的全过程，可分为“人到货”和“货到人”两类作业方式。据相关数据分析，在以“人到货”作业方式为主的仓储企业中，拣货作业时间约占整个仓储作业时间的30%～40%，在仓储搬运成本中，拣货作业搬运成本约占90%。所以，拣选是整个仓储作业（企业）的核心环节，反映了最终货物储位配置的优劣并决定了货物出库效率的高低，是仓储作业正常或高效运营的关键。

一、关于拣货作业

“人到货”和“货到人”两种作业方式之间存在很大的技术应用差异，前者以人工操作为主，技术应用为辅；后者以技术应用为主，人工操作为辅。目前，仓储拣货方式以“人到货”作业方式为主，属于劳动密集型拣货作业。在这一拣货作业过程中，拣货人员完成如下动作判断与选择：在何地拣货？被拣选货物的种类及数量？将货物运输至何地？以何种路线行走？

图1　流通业拣货流程

以流通型仓储企业为例，基于“人到货”作业方式，其拣货流程主要包括补货、准备拣货、拣货作业、流通加工、分拣和出货等环节，见图1。

对于整个仓储作业而言，其主要作业环节包含三个部分：入库、仓储和出货。这三个作业环节点的作业时间是可以预测和相对不变的，因此各环节之间的衔接部分对整个作业效率具有重大影响。货物从入库到仓储，完成的是货物定位问题，衡量其效率的最大因素是后期拣选效率的高低。为进一步压缩搬运时间（成本），智能搬运技术受到了极大的欢迎，拣货作业方式正逐步由“人到货”向“货到人”转变。

表1　拣货作业模式概述表

表2　拣货技术的细分与归类

二、拣货作业模式与拣货技术

拣货作业模式包含两类，即摘果式和汇总分播式（播种式），见表1。摘果式拣选法，是针对每一份订单（每个客户），拣货人员或设备巡回于各个货物储位，将所需的货物取出（形似摘果），其特点是每人每次只处理一份订单（或一个客户）；汇总分播式（播种式），是把多份订单（多个客户的要货需求）集合成一批，把其中每种商品的数量分别汇总，再逐个品种对所有客户进行分货（形似播种），故此称为“商品分别汇总分播”更为恰当。在实际应用过程中，这两种作业模式并不是截然可分的，但由于汇总作业模式可以有效减少行走和重复动作，因此更受企业青睐。

拣货技术的应用出发点是“解放拣货人员”，提高拣货作业效率，增强客户满意度，最终降低仓储作业成本。目前主流的拣货技术包括信息显示技术、货物识别技术、机械搬运和取放技术、智能定位与导航技术等。根据拣货作业模式的特点和拣货技术的应用特征，拆零拣选作业的常见方法归纳见表2。

技术是设备的支撑，设备是技术的功能化集成，两者相辅相成。拣货技术的功能需要靠设备来实现。另外，拣货技术与设备的应用效率最大化必然以系统集成的方式体现，这里的系统集成可以随机离散方式体现，也可以集中连续方式体现，重点在于内部指令的有序化与集成化。下面以两个典型的拣货系统为例对拣货技术与设备的实际应用进行解析。

1.高性能LED数显拣货系统

高性能LED数显拣货系统的特点是在各种报告机械中设计了批次实例显示器，将来自于控制计算机的物品数量和位置能够明显地显示出来，实现无纸化办公，提高拣货的便利性。图2为LED数显拣货系统，图3为LED数显拣货系统构成。高性能LED数显拣货系统适用于多品种、小批量、频率高的物流配送中心、自动化仓库。

高性能LED数显拣货系统的特征及优点主要表现为：（1）采用LED数显拣货系统大大提高拣货员的视觉性；（2）实用性强，能够满足多种拣货系统要求；（3）易用于现有各种货架系统；（4）增加设备时扩展增容方便；（5）设备标准化，购入安装容易；（6）实现无纸拣货作业，降低拣货成本；（7）误拣率极低；（8）使拣货作业合理化、标准化，提高拣货效率；（9）大幅度缩短拣货时间；（10）实现在库管理，装卸误差极小。

2.跟踪式拣货系统

跟踪式拣货系统的拣货系统构成见图4，此系统主要由控制部分、投料部分、显示器等构成；操作台由CPU、汉字系统、打印机、光盘装置、硬盘装置等构成；搬运系统由输送机、自动切换装置、集货输送机等构成；显示器设置在货架侧面便于观察。

跟踪式拣货系统的功能包括接受主计算机的信息数据、输送机控制、拣货显示控制、跟踪指示灯控制、拣货状态的监视。在联机状态下接收数据，通过储存介质把批次运输和实际数据储存在硬盘中；通过对条形码扫描得到拣货信息并对集货输送机移动位置进行跟踪控制；根据料箱移动和批次显示信息拣货控制装置指令拣货作业。跟踪控制是指随着料箱移动指示灯亮，拣货监控装置发出输送机待机指示并投入所拣物品。另外，关于具体拣货方法，主要是跟踪式拣货系统移送装置定时、定距离地把料箱送到集货输送机上，拣货员从箱式流动货架中取出物品的同时，集货输送机侧面的指示灯亮，则可知道料箱信息；把物品投入料箱后拣货结束并压下“拣货完了”开关，表示拣货结束；之后料箱移动到下一个拣货位置，进行另一批次的拣货作业。

图2　LED数显拣货系统

图3　LED数显系统构成

图4　跟踪式拣货系统构成图

图5　零部件旋转货架式自动化立体仓库结构图

三、创新性拣货技术

随着电子商务的快速发展，客户需求结构发生了重大变化，促使同等条件下的拣货速度成为拣货效率的首要评价指标。这个比较容易理解，在信息技术生活化之前，客户需求与企业响应之间存在合理的时间差，此时企业的出库作业一般采用推动式作业模式；随着信息技术的强势生活化，电子商务的快速发展在满足客户时间需求的同时，进一步刺激了这类需求的极致化发展，即形成批量化的小批量、多品种货物需求离散点。这一需求变化对电商企业提出了新的要求。因此，自动化物流技术受到关注并得到越来越多的使用，以有效应对客户订单激增的需求，加快订单履行速度。如，胜斐迩旋转系统SCS、瑞仕格轻载存储拣选系统AutoStore等。

以某电子元件公司的零部件拣货系统为例，图5为该企业的零部件旋转货架式自动化立体仓库结构图，具体包含电子器件保管、分类和拣货。此系统保管电子零部件5000种，每日分类、拣货、出入库3000件之多供给电器产品装配线。在计算机监控下自动储存、分类零部件，并按照产品装配线的需要实时供给元器件，使装配区实现零库存，节约空间和管理费用。

分拣系统无疑是旋转货架式自动化立体仓库的核心部分，图6（a）和图6（b）分别为两类高速分拣系统，主要由货架、垂直输送机、搬运车、控制系统等部分组成。图6（a）的高速分拣系统，每一层都设计有搬运车，图6（b）的升降机具有搬运装置，能够在每一层接纳托盘并搬运到指定位置。

垂直输送机一方面配合出入库装置和搬运车作业，从入库装置中把托盘搬入搬运车或者从搬运车把托盘移动到出库装置中；另一方面根据其能力来平衡、选择搬运车数量，因为全系统能力取决于垂直输送机的能力，如果每层都设计有搬运车，则搬运能力将超过垂直输送机。搬运车则在传感器和控制装置监控和指引下，沿导轨行走、搬运。控制系统特点则是其各个控制装置之间完全独立，驱动之后各参数变化也是独立进行。此外，如果增设装置，改变系统参数较为容易。

图6　（a）　高速分拣系统

图6　（b）　高速分拣系统

四、拣货技术展望

关于拣货技术的发展趋势，可以从两个方面来看。

一是“人到货”技术，这是目前国内企业应用较多的一类拣货方式。虽然拣货方式没有较大变化，但致力于提升该方式作业效率的拣货技术却一直历经变革，较早的是电子标签技术、RF技术、Pick to Light技术，目前新的趋势是语音技术的应用。这项拣选技术在一些企业中已经得到应用，并取得了很好的效果。比如，亚马逊、迪亚天天等。

另一个是“货到人”技术，目前发展趋势是由散点式机器人进行随机拣货，如亚马逊的智能机器人Kiva技术。

除去这些专门的拣选技术之外，物联网与大数据技术的发展，正在进一步促进和支撑仓储领域拣货技术的变革。在物联网的基础上，大数据驱动的智能拣货和智能算法能够通过精准计算，随机对拣货人员进行指派，从而做到拣货人员一直朝前走，不用回头，确保全部拣选完之后，路径最短，通过这种智能计算和智能推荐，可以把传统作业模式的拣货行走路径减少至少60%。因此，在物联网与大数据技术变革的基础上，拣货技术将进一步向智能化方向发展。