物流配送中心的拣选技术与策略分析

文/尹军琪

北京伍强智能科技有限公司

物流配送中心的拣选作业，是仓储作业中一个非常重要的环节，其工作量约占整个仓储作业的40%以上，因此也是最受关注的作业环节。在电商、定制化需求的推动下，物流配送中心的拣选技术成为过去20年来发展最快速的物流技术之一。本文主要介绍常见于各领域的拣选技术，并试图分析这些技术在不同环境下的应用以及背后的逻辑，以期帮助企业选定不同的策略，设计出不同的解决方案，以达到预设的目标。

一、概述

一般来说，按照不同的货物包装状态，拣选可以简单地分为两种主要形式：整箱拣选和拆零拣选。所谓整箱拣选，就是指对于订单中达到整箱部分的货物的拣选，而拆零拣选则是指不足整箱部分需要拆箱的货物的拣选。

货物的包装，一般按照两级包装设计，即箱和件，件是最小包装单位EA，也有其它单位，如盒、个、支等，一般情况下，一箱包含若干件；显然，也有一箱只有一件的特殊情形。有些货物，为了便于计数和销售，还设计了所谓的中包装，这时事实上成了三级包装单位。需要说明的是，不同行业对于箱、件等计量单位的叫法是不同的。比如，在服装行业，件就是最小单位，而对于很多食品批发行业，其实件与箱的概念是一致的，读者切不可产生混淆。

货物在物流配送中心中的储存方式，一般采用托盘，或采用箱的形式（以箱为单元，如纸箱、周转箱、隔板货架等），也有散堆的情形，尤其在早期的仓库中，散堆的情况比较普遍。在存放形式上，有货架存储，也有直接堆地的。货架的类型多种多样，若以大类来区分，主要是托盘货架、隔板货架和周转箱货架几种。此外，还有无托盘货架（如储存长条形货物的货架），以及各式各样的旋转货柜、Kiva货架等。但若以规格形式来区分，则变化万千。

北京伍强智能科技有限公司董事长尹军琪

本文主要对常见于各领域的物流中心拣选技术做一综述，并试图分析这些技术在不同环境下的应用以及背后的逻辑。单纯的技术也许过于抽象，而背后的逻辑可能会帮助人们做出正确的选择。

二、整箱拣选和拆零拣选的基本要求

一个订单的基本构成，可以分为多行，每行详细描述拣选货物的要求，包括名称及代码、规格、批号（可选）、数量等关键字段。

对于不同订单类型来说，B2B订单行数可能会比较多，几十行甚至几百行都是常态；而B2C订单行数就很少，平均在2～3行，这种结构上的差异会对拣选技术和策略产生很大的影响。

对一个订单行来说，基本上可以分为两部分，即构成整箱的部分和不足整箱的部分，对这两部分分别制定不同的拣选策略，分开拣选，是现代物流拣选方式的重大变革，也是提升整体效率的关键。

1.整箱拣选

整箱拣选的方式很多。事实上，物流配送中心的设计，从一定程度上是由拣选策略决定的。整件货物一般会储存在自动化立体库，或叉车货架，或地堆的货位之中，无论何种情形，整箱拣选时，总是期望拣选效率越高越好。有两种典型的拣选策略可以参考：其一是按订单拣选，即一次完成整个订单的所有SKU的拣选；其二是按SKU提总拣选，即对一次拣选来说，将当前所有订单（也可以分波次）关于本SKU的需求一次拣选完成，然后再对订单进行分配。

按订单拣选的好处是集货简单，缺点是行走路径可能会比较远。按SKU提总拣选的好处是可能会减少拣选次数和行走路径，缺点是还要进行二次分配。正因为如此，要针对具体案例进行总体分析，根据综合效率来决定采用哪种策略。一般情形下，A类货物适宜采用提总拣选，而BC类货物则适宜采用按订单拣选。

有时，不同的储存形式也对拣选策略产生影响，比如立体库的在线拣选和高层货架的拣选，一般都会采用按SKU提总拣选，这样可以大大减少堆垛机和叉车的作业次数。

对于不同行业和不同产品而言，整箱的占比差异会比较大。相对于拆零拣选，整箱拣选效率会高很多。所以，如果要提升物流配送中心的拣选效率，提升整箱占比会取得非常明显的效果。要实现这一点，只要引导客户尽量按照整箱订货即可。非常遗憾的是，很多销售经理不理解这一点的巨大价值。

2.拆零拣选

与整箱拣选不同，拆零拣选不仅仅要拆箱，还要对拣选结果进行复核和重新包装或装箱，难度会增大很多。因此，往往拆零拣选的效率决定了整个物流配送中心的效率。

往往拆零拣选的效率决定了整个物流配送中心的效率

传统的仓库通常倾向于“存拣合一”模式，这一模式在有些情况下至今还适用，但现代物流更加强调“存拣分离”，即拣选区的库存量比较小，若拣选区库存不够时，由存储区补充。这一模式看似增加了一个环节，却有很多的优点：其一是减少了拣选空间，从而大大缩短拣选路径；其二是有利于实现自动化，控制总体投资；其三是提升了存储区的存储效率，拣选区的存储效率一般不高。

一个有一定规模的物流配送中心都会设计拆零拣选区。拣选时，会存在多种策略，与整箱拣选情形类似，大的策略分类仍然是按订单拣选和按SKU提总拣选。但拆零拣选要考虑的问题显然更多。

（1）重新装箱问题

一个订单的拆零部分要重新组成若干个新的箱子，以便于运输和交割，哪些订单行合并成一个箱子就成为一个既影响拣选效率，又影响装箱效率的现实问题。于是，诞生了各种各样的策略。在所有的策略中，可以大致分为“事先成箱法”和“事后成箱法”两类，事先成箱就是根据订单的分布情况，事先决定哪些订单行组成一个新的箱子，然后进行拣选和包装，而事后成箱就是对所有拣选项完成后的结果进行重新装箱。显然，事先成箱要更为复杂和困难，但带来的效益会更大。

有些时候，并不是所有的商品都可以装在一个箱子里，如冷冻品和常温的分离，食品和用品的分离等，会增加计算和处理的难度。

（2）技术选择问题

近年来，围绕着拆零拣选的技术如雨后春笋，成为物流技术的一大热点。各种技术的适应性成为人们难以决策的难题。这也是本文所要论述的重点。

三、主要的拣选技术及其应用场景

要在一篇短文中将所有拣选技术详细、清楚地进行介绍是非常困难的，所以本文只能将注意力集中在几个主要技术上，不强调面面俱到，避免综述的目标变得分散。以下的拣选技术，不仅是针对拆零拣选而言，大部分对整箱拣选也是有效的。

1.纸单拣选

没有什么方式比纸单拣选更加传统和简单。但纸单拣选显然是非常有效的，并且至今仍然被很多人采用。并且作为重要的应急备份，纸单拣选技术一般会保留。

尽管如此，纸单拣选毕竟是属于第一代的拣选技术，存在很多的局限性。比如对纠错和保持库存的实时性有其天然的不足。

纸单拣选并非没有优化的可能和必要。其实，很多策略，如路径优化对纸单拣选即具有非常重要的作用。现在我们发现，很多应用在现代拣选技术中的策略，在纸单拣选中也非常有效。

值得一提的是，对于整箱拣选，还可以采用标签拣选，这与纸单拣选有一点类似，但原理和要求不一样。

2.RF拣选

RF拣选大约开始于20年前（2000年左右），因为直到此时移动终端才被研发出来，这是一次革命性的技术升级。

RF系统自带显示和条码扫描功能，显示器显示作业指令，通过扫描器确认作业完成。RF的用途很多，可以完成收货、上架、拣选、补货、盘点等众多作业。

RF拣选第一次解决了物流仓储系统中账物的实时性和一致性问题，使库内作业的准确性大幅度提升。此外，RF使得动态盘点、无纸化作业等成为可能。

3.电子标签拣选

实际上，电子标签拣选（pick to light，灯光辅助拣选）要比RF早出现很多年，其基本原理是通过货位上的电子标签（数码显示器），提示要拣选的货物的位置及其数量，拣选人员按照要求进行拣选即可。便利性是电子标签拣选的最大优势。

电子标签的应用很广泛，不仅可以作为拣选之用，还可以作为播种提示，上架提示，以及其它提示等。

电子标签大幅度提升了拣选效率和准确性，相对于传统的纸单拣选，电子标签大概可以提升拣选效率3～4倍。

为了提升其适应性和降低成本，电子标签不仅可以提供一对一的拣选，还提供一对多的拣选。目前该技术正朝着更加实用和透明的方面发展。

4.分拣机分拣

采用分拣机完成件分拣的应用历史也比较长，至少可以追溯到50年前。分拣机最早用于订单分拣，其基本原理是将提总后的货物，通过分拣机分配到各订单。

分拣机的快速分拣能力，将使得拣选作业更加高效。但分拣机也有其局限性，比如被分拣的货物都要求具备条码，分拣能力一般受限制，格口数量有限，价格昂贵，且需要占据一定的空间等，使得分拣机的应用场合受到限制；另一局限是对拆零货物的分拣受到包装规格的限制，件的规格过小时，拣选效果都不太好。

5.货到人拣选

前面介绍的拣选方式都是采用“人到货”的模式，“货到人”拣选对于拣选技术来说，是又一次革命性的创新。

货到人拣选系统主要由3部分构成，即：快速存取系统、输送系统、拣选工作站。其核心是快速存取系统。一般要求一个拣选站的能力超过500件/小时，因此，存取能力也要与此相匹配，传统的托盘堆垛机、miniload等设备无法胜任。

为了解决这一问题，最早被开发出来的是多层穿梭车，此后，Kiva系统、四向穿梭车、旋转货架系统等技术相继推出，特别是Kiva系统，自2014年左右进入中国市场后，其柔性化表现深得市场欢迎，经过几年的发展，已经成为主要的货到人拣选系统的存取技术。

6.自动拣选

自动拣选一直是行业追求的目标。A字架拣选系统是最早的自动拣选系统，在医药、烟草、化妆品等领域深受欢迎，但其局限性也很明显，一方面是受SKU的限制，另一方面也受产品包装的限制。

采用机械臂或机器人进行自动拣选，是最近几年取得的主要进步。其根本原因是3D视觉技术逐渐成熟，与2D视觉不同，3D视觉系统使得机器人一举突破了对货物位置和角度识别的障碍。随着技术的进一步完善，未来机器人自动拣选将是大势所趋。

7.其它拣选技术

除以上技术外，还有多种拣选技术，如语音拣选、AR眼镜拣选是其中比较典型的两种技术。

语音拣选是通过耳机提示来完成拣选，与RF相比较，语音拣选具有更好的操作性，并解放了双手。语音拣选比较受限制的是耳机佩戴令操作者不舒适，而且价格比较高，但在特殊场合下，如冷冻环境下的确有用武之地。

AR眼镜拣选是通过视觉提示来完成拣选，其特点和缺点与语音拣选相似，总体说来在市场的应用有限。

更多的拣选技术是一种组合技术，比如通过AGV来完成货物或托盘的搬运，使拣选工作更加轻松等，在此不做过多的说明。

四、拣选技术背后的逻辑

物流配送中心的拣选策略，总体目的是为了提升拣选效率、降低成本、减少作业人员和提高拣选准确性。其中拣选效率是通过单位小时的拣选数量（包括订单行数和拣选件数）来体现的；降低成本与提升效率异曲同工；减少作业人员有两方面的考虑，其一是与成本有关，第二是减少管理的难度，并降低不确定性；提高拣选准确性是一个独立的指标。除此之外，还有减少损耗，提升仓库利用率等指标，不一而足。每种拣选策略都有其存在的理由和适应的场合，其内在逻辑就在于它适应了部分场景，没有一种策略是万能的和亘古不变的。

物流配送中心的拣选策略，总体目的是为了提升拣选效率、降低成本、减少作业人员和提高拣选准确性

关于拣选场景，大致可以通过订单结构及数量（包括订单行）、仓库结构与布局、SKU数量及分布、拆零比例、货物尺寸、运输限制等方面来定义，从而指导人们选定不同的策略，设计出不同的解决方案，以达到预设的目标。

1.电商问题

电商业务是当下最重要的业务之一，每天多达几亿个包裹，大量需要通过配送中心拣选完成。B2C电子商务的订单是非常独特的一种订单结构，订单量大，每个订单的行数相对较少，拆零比例很高，采用集合单进行拣选是当前的主要方式。所谓集合单，就是将多个订单组合在一起进行拣选。根据行业不同，一个集合单可能包括10～100个订单，这样，即使每天有50万个订单，其集合单量也会降低到几千个，变得容易处理。当然，按照集合单拣选后，还要进行拆分作业，这个工作量也不容忽视。伍强智能科技在某电商巨头的项目上，设计了50个订单为一个集合单，使得原本期望日拣选量20万单的系统，实际达到了60万单以上。

2.库存问题

拣选需要库存，这是非常浅显的事情。但在实际过程中，库存问题至少带来了3个关键的问题，不仅影响了拣选策略，同时也对拣选效率产生影响。

第一个问题是库存分级，即拣选库存和存储库存的关系问题，一方面要降低拣选库存，以提升拣选效率；另一方面，要考虑到补货对效率的制约，存拣合一的模式固不可取，但过于频繁地补货，事实上也是不能容忍的。

第二个问题是库存周转天数。一个合理的库存天数，是建立在综合考虑拣选效率、安全以及成本等多种因素的基础之上的一种平衡结果。

第三个问题是库存的分布会影响拣选效率，不同的拣选技术对于库存的分布要求不同，如果不考虑这一点，即使再好的技术，也不能充分发挥其作用。

3.关注的焦点

每个行业和每个客户，由于业务性质的差异，所关注的焦点是不同的，这也影响拣选策略。

在所有设计指标中，包括效率、综合成本、人员数量、响应速度、准确性、安全性、柔性、先进性以及工期等，有的特别关注效率和成本，有的则对准确性非常在意，还有的会对柔性特别看重。这时，拣选技术的选择就会变得比较清晰。

比如，对柔性更加重视的企业，如电商的拣选，采用Kiva系统完成货到人拣选就比较符合期望，因为Kiva系统的一大好处就是柔性高，既可以有充分扩充的空间，也可以随时进行搬迁，尤其对于租赁的仓库进行改造，一般不愿意投入太多的刚性设备。

自动拣选是人们普遍关注的问题，但自动拣选的适应性、效率、准确性以及成本等，在大多数情况下，都还未达到临界水平。所以，现在强调全自动拣选为时尚早。

在设计中，多方案的比较是必要的。有时人们所担忧的问题，与实际情况并不一致，这时，如果能够做一个多方案比较，对不同拣选技术导致的结果进行客观分析，就会一目了然。

作为客户，有时因为了解的背后逻辑并不全面和客观，往往会做出错误的判断和选择。我们经常会遇到这样的问题，比如说四向穿梭车和多层穿梭车的选择，常常会有非常对立的结论出现，客户有时会倾向于感性而非理性做出决策。但正确的做法是，要对自身强烈关注的问题点进行论证，包括多方案比较，然后得出结论。

物流问题，大都会将成本放在第一位。只有在特别紧急的场合下，如重大自然灾害，重大安全事故，战争等，成本的受关注度降低，取而代之的是速度和效率。军事物流、应急物流要充分考虑到这一点。

4.多策略问题

一个物流配送中心的业务需求，往往是多样的而非单一的，因为构成系统的元素是多样的。因此，一个系统内往往会是多种拣选技术的综合应用，才会取得较好的结果。

我们常常做ABC分析，有关于库存的，也有关于发货的。每个项目的ABC分布是不一样的，其分布曲线有的平缓，有的陡峭。从操作上讲，有的适合于直接按订单拣选，有的则提总后再分播比较高效，这些因素对拣选方法的要求是不同的。

有的策略的选择与产品的外形和物理特性相关联，比如异形品、易碎品、长大件、超重件、冷冻品等等，这些特征对拣选策略产生影响。不要强求整齐划一的策略，多元并存往往是最合理的选择。

规模越大、业务越复杂的系统，越要分类进行处理，以便化繁为简，化整为零，寻求在每个分类中的解决方案。比如在电商物流中心，单件订单是一个特例，往往占比高达40%～60%，如果将单件订单分开来处理，系统的难度将变得较低，从而有利于采用更经济的手段解决拣选问题。有些系统SKU很多，但头部的SKU相对较少，如果将头部的分开处理，整个系统也会变得相对简单。类似的问题几乎在每个项目中均会遇到。追求总体的优化和简约，是物流系统的精髓。

五、结束语

物流配送中心的拣选技术，是过去20年来发展最快速的物流技术之一，其背后的推动力一方面来自电商，另一方面则是定制化需求。电商提供了海量的SKU和订单，而且以拆零作业为主，因此各种拣选技术应运而生。毋庸置疑，货到人拣选和全自动拣选是未来发展的方向，但这并不意味着其它拣选技术的消亡。前几年大家都在预测和津津乐道的定制化的前景，其实，真正的定制化不在于“千人千面”的产品个性化需求，这只是表面现象，真正驱动定制化发展的仍然是技术的进步，即按单生产取代批量生产的能力。对物流来说，电子商务已经是最高层级的定制化需求了，只是有些需求还没有被挖掘出来，或为大众所认知而已。

从技术层面看，物流技术（包括拣选技术）的发展，有两个典型的时代，即过去的时代和未来的时代，过去的时代强调流程、技巧、方案和人的经验，是一个以客户需求为主的时代；而未来的时代，更强调标准化、自动化、数字化和智能化，AI的强大能力足以弥补流程和布局的不足，物流的规划设计将变得相对简单，是一个以技术为主的时代。那些曾经引以为傲的经验和技巧，其作用将大打折扣，甚至再无用武之地。当然我们也不必过于乐观和悲观，即现在我们还处于过渡时期，各种拣选技术的并存将是常态，传统的拣选技术仍然具有很强的生命力。