先进拣选技术背后的拣选策略与应用|拣选技术与策略分析专题(六)

文|上海瑞仕格科技有限公司

黄志江

物流配送中心通常涉及多种拣选模式和多种拣选技术,它们共同组成一整套拣选系统,其背后,则是拣选策略必不可少的支撑。拣选策略直接关系到整个拣选系统是否能发挥最高效能。本文梳理了拣选技术的发展以及先进拣选技术的构成,并重点以国内某知名电商物流配送中心为例,介绍了拣选策略、拣选技术及拣选方式的选择逻辑。

提到订单履约中的订单拣选技术,大家通常会想到RF拣选、语音拣选、电子标签拣选、各种自动存取设备以及各种货到人拣选站台等等,这些是拣选的外在表现形式。对于一个物流配送中心来说,通常会同时存在多种拣选模式和多种拣选技术,所有这些拣选技术和拣选模式加起来组成了一整套拣选系统。在这些拣选外在表现形式下,其背后一定有一套不可缺少的拣选策略支撑着整个拣选系统实现拣选作业,拣选策略是否合适直接关系到整个拣选系统是否能发挥其最高效能,如果把各种拣选技术比作搭建乐高的单块积木的话,那么拣选策略就是搭建乐高的蓝图。

高效的拣选技术如何提升订单履约能力?运营者又是如何调整拣选策略以提高运营水平的?让我们以拣选技术的发展历程为切入点,一同了解当下先进多样的拣选技术和背后的拣选策略。

 

荷兰 Arvato 欧唯特项目采用 Swisslog AutoStore 货到人系统

“人效”与“机效”相辅相成

拣选技术的发展是伴随科学技术的发展而发展的,经历过电气化时代、自动化时代,到现在的智能化时代。整个拣选技术的发展过程,就是围绕着“人”、“机”两个维度不断探索提升的过程。比如探索如何减少人的行走距离、降低劳动强度、降低作业复杂性、优化拣选策略等来提高“人效”;应用各种科学技术研发适用各种货物、各种应用场景、能力、成本等需求的物流设备来提高“机效”。拣选技术由最初通过人携带载具去货位寻找货物、进行分类处理的“人到货”技术,到利用各种自动化设备将货物送到人面前拣选的“货到人”技术,已发展为整个拣选过程完全通过自动化方式实现的全自动拣选技术。

发展至今,拣选技术组合多种多样,基本可满足不同客户对不同产品、不同效率、不同建筑布局、不同成本投入等因素的需求。拣选按照单位来分,可分为整托、整箱、单品拣选,其中整托、整箱拣选基本都可实现全自动化拣选,而单品拣选一直是整个拣选中最复杂和最关键的环节,发展至今产生了丰富多样的拣选技术和拣选模式(见图1)。

 

图1 拣选技术和拣选模式

拣选引擎加持“货到人”技术发展

瑞仕格(Swisslog)作为世界领先的老牌物流解决方案提供商,陪伴整个物流行业不断成长,也不断贡献优秀的物流解决方案。目前公司产品涵盖物流行业主要自动化设备。比如托盘系有Vectura托盘堆垛机(涵盖单深、双深、多深)、PowerStore密集存取穿梭车系统、托盘输送系统、AGV系统等,轻载系有Tornado堆垛机系统、CycloneCarrier多层穿梭车系统、AutoStore系统、CarryPick AMR系统、ItemPiQ机器人拆零拣选系统、轻载输送系统等,以及瑞仕格自主研发的SynQ WMS物流管理软件系统。下面以瑞仕格产品为例,针对市场主流趋势的拆零拣选技术作简要说明。

1. CycloneCarrier多层穿梭车+G2P(Goods to Person) Workstation货到人拣选系统

由CycloneCarrier多层穿梭车系统作为拣选引擎,配以箱式输送线系统链接G2P货到人拣选工作站组成。CycloneCarrier多层穿梭车系统最高可达25米,实现高效率储存,适用纸箱、料箱等货物灵活储存,单巷道出入库效率高达2000箱/时,单个G2P站台能力在800~1000件/时,可实现一对一或者一对多的拣选模式。适用于产品出入库频次高、订单行较多、小时动碰SKU数(每小时活跃的SKU数量,或每小时会拣选到的SKU数量)较多、订单数量多的拆零拣选场景。基于不同的订单行项数与小时动碰SKU数,可采用按行拣选或提总拣选(边拣边分)。

2.AutoStore+AS Workstation拣选系统

由AutoStore机器人系统作为拣选引擎,配以多种形式拣选工作站组成。AutoStore系统是一个高密度储存、高效率、高度标准化、高灵活度的自动存取系统,储存密度为传统箱式库的3~4倍,可灵活适应各种建筑形状。对于形状不规则的建筑来说,可充分利用建筑的各个角落,可灵活扩展应对未来不同的需求。多种拣选站可实现一对一、一对多,甚至多对多的拣选场景,单个拣选站台可实现约每小时350~650箱的拣选效率,拣选站台可灵活配置及扩展。适用于产品出库频次ABC特性明显、订单行较多、单行小批量、订单数较多的拆零拣选场景。

3.CarryPick(AMR)+ Workstation货到人拣选系统

由AMR+料架组成的拣选引擎,配以相应的拣选工作站组成。料架上可同时放置多个SKU,AMR负责料架的存取与搬运,拣选工作站可实现多对一、多对多的拣选模式。适用于各种出库频次特性的产品、单行小批量、订单数量较少的拣选场景。

4. 拣选引擎+ItemPiQ全自动机器人拣选系统

由AutoStore或者CycloneCarrier多层穿梭车系统作为拣选引擎,结合机器人全自动单品拣选工作站系统组成,可实现一对一或一对多的拣选模式,单个拣选站效率约可达1,000件/时,适用于产品表面可吸取、重量不超1.5kg、尺寸在20mm×25mm×10mm~650mm×400mm×400mm以内、产品出库频次ABC特性非常明显、订单行适中、单行小批量、订单数适中的拆零拣选场景。

拣选策略源于流程与忠于场景

拣选技术、拣选方式丰富多样,这两者组合在一起所形成的解决方案更多,如何从中找到最合适的解决方案?这就需要分析配送对象、配送商品种类、配送商品数量、物流通路、物流服务品质、交货时间、投资预算等因素后,制定一整套合适的拣选策略作为整个解决方案的蓝图,再给拣选作业的各个环节选择最合适的拣选技术和拣选方式,这样才能在满足需求的情况下设计出经济效益最大化的解决方案。

拣选策略常需考虑分区、订单分割、订单分批及分类四个主要因素。

分区策略是按作业场地将拣选划分为不同作业区。常有按拣货单位(如整托、整箱、单品)分区、按拣货方式分区(如按单拣选、批量拣选)、按工作分区、产品特性分区等,且这些方法可嵌套组合使用。

订单分割策略是按拣选区域将主订单分割为若干子订单分别进行处理的方法。一般适用于订单行数多、要求履约时效性要求高的拣选作业,且订单分割一般与拣选分区对应。

订单分批(分波次)策略是按照一定的分批规则,将多个订单集合在一批(波)集中进行处理的方法。分批原则有总合计量分批、按时间窗口分批、按固定订单量分批、智能型分批、按配送地区或路线分批等。

分类策略是将批量拣选出的产品按照订单需要进行分类。常用的分类策略有一边拣选一边分拣的策略,比如目前人到货的拣选台车配以电子标签,以及货到人拣选站台配合电子标签实现边拣边分的应用;另一种是通过分拣机将大批量拣选出的货物按订单或其他颗粒度进行分类的方法。

这些策略可单独或联合使用,但都应基于具体项目、具体数据分析灵活运用。下面就以国内某知名零售电商的一个物流配送中心为例,简单介绍一下其背后的拣选策略、拣选技术及拣选方式选用逻辑。

拣选策略应用案例介绍

该配送中心主要对应B2B和B2C的服装配送业务,其中B2B业务覆盖全国各地数千家门店,SKU近4000个,日订单行数超12万行,日发货件数超60万件,拆零比例超70%;B2C业务覆盖全国各地终端客户,日订单近10万单,拆零比例100%,日动SKU数近9000个。

1.如何确定拣选单位和储存单位?

通过IQ-PCB分析(品项发货单位-托盘、整箱、单品分析)可知,B2B业务约30%整箱拣选发货,70%为拆零拣选发货,无整托发货;B2C业务为100%拆零拣选发货,从而可知整个物流中心拣货单位为整箱和单品两种。而且从B2B+B2C业务总量来看,拆零拣选发货占80%,20%为整箱发货。

从以上数据看,如果单纯以托盘为保管单位,其出入库效率需求将非常大,超出系统运行能力;采取托盘为一级储存、箱为二级储存,又会增加托/箱的转换作业,提高系统的复杂性和造价,对比分析后采用箱为保管单位为宜。也可参考行业前辈提炼的经验快速做选择,具体如表1所示。

 

表1 拣选单位、储存单位、入库单位的确定

2.分区与订单分割

B2B业务由于有30%整箱发货,70%拆零发货,且单个订单发货量大,拣选时可以分为整箱拣选区和拆零拣选区单独作业,而且是以箱为储存单位,整箱发货完全可以通过箱式储存系统进行自动整箱拣选。针对拆零拣选订单做EN&IK分析(订单品项数&品项重复订购频率分析)发现,平均每个B2B订单超过100行,单个订单的货品繁杂,因此采取按单拣选的方式更合适。但由于单个订单行过多,单订单发货箱数也多,宜再将订单进行分割到多个工作分区并行拣选完成订单。考虑到要满足同款同色装箱,因此可按照产品款进行分区作业,同时进行款级别的ABC动碰频次分析,将ABC款均匀分配到各区(同款不跨工作区,但每个区都有ABC类产品),以便均衡各工作区的流量。在同一个工作分区内,根据流量可设置多个拣选工作站,为了提高拣选效率,拣选工作站采用一对多的拣选模式。B2B订单拣选分区及订单分割逻辑示意如图2所示。

 

图2 B2B订单拣选分区及订单分割逻辑示意图

拆零拣选在根据分区进行订单分割后,由于B2B子订单行还较大,可再进一步分割,由于拣选工作站采取一对多的边拣边分模式,此时应尽量将子订单分类,且同类子订单分配在一个拣选工作站完成任务,以提高一次出库命中的订单量。

B2C业务由于单件订单占比约达60%,这部分可以考虑按批量拣选,且批量大,可采取直接从箱式库自动批量拣选的方式作业,再直接按单品单件订单分类打包。B2C 业务40%为多品订单,且平均每个订单的订单行不超过3.3个,经过IK分析,重复订购频率适中,因此也可采用批量拣选+按单播种的方式,此时批量拣选订单可根据播种墙的任务总量提总拣选,再配合电子标签播种墙方式进行分类。在各区提总拣选站台的设计上,为了提高拣选效率,也可采用一对多的拣选模式。B2C订单拣选分区及订单分割逻辑示意如图3所示,分拣方式的选择如表2所示。

 

图3 B2C订单拣选分区及订单分割逻辑示意图

 

表2 B2C订单分拣方式选择

3.各区设备的选择

通过以上分区及订单分割逻辑,再进一步进行数据分析,得出各个区域的流量及保管量需求。对于箱式保管区的设备选择,目前市场上常用的有箱式堆垛机、多层穿梭车等,从保管量及流量分析来看,保管量高达数十万箱,出入库流量适中,近5000箱/时。从综合保管量、流量、造价及建筑布局来看,使用Miniload轻载堆垛机较合适。

 

Tornado 轻载堆垛机系统

B2B、B2C业务共用拣选引擎,通过B2B、B2C的流量分析汇总,拣选引擎的出入库流量较大,超10000箱/时。结合综合流量、建筑布局及成本考虑,使用多层穿梭车来作为拣选引擎较合适。

经过订单Hit-rate命中率分析,B2B拆零拣选站、B2C多品多件批量拣选采用货到人+一对多的工作站模式,B2C的播种墙也采取一对多模式。

4.订单分批(波次)

B2B业务为门店业务,且配送是通过少数几家承运商完成,各承运商负责不同的区域配送,同一个地区的季节性差异小,订单品项较趋同,因此可根据承运商的覆盖地区进行订单分批,以减少拣选的动碰频次。同时根据系统的能力情况,均衡作业量进行波次时间的设定。

B2C业务为终端客户业务,客户分散在全国各地,且要求发货的时效性高,按照时窗分批为佳,可结合过往订单量及项目设计效率确定波次时间长度。

5.分类策略

B2B、B2C业务都是通过承运商或快递公司发货,其在物流公司会有二次分拣作业,因此该配送中心在订单(或子订单)打包好后,统一按照物流承运商或快递公司进行分类即可。且根据整个分拣流量分析可知,总分拣流量近10000件/时,同时考虑到有整箱及单品包裹的情况,综合分析采用交叉带分拣机更合适。

前文提到,拣选策略主要考虑分区、订单分割、订单分批以及分类四个因素,四个因素组合在一起运用形成的拣选策略也千变万化,运用组合如图4所示。

 

图4 分区、订单分割、订单分批、分类因素组合下的拣选策略

拣选策略的运用逻辑大体如上所述,其中订单分割应该还有进一步深挖的空间。比如对于订单行数比较多的多个订单,如何通过算法自动分割子订单,且考虑自动将这些子订单任务分配到同一个G2P拣选站台,使一次出库SKU箱能尽量命中更多的子订单;再比如CarryPick G2P多对多拣选系统,由于一个料架可存多个SKU,如何通过数据分析及算法,自动将不同SKU组合在一起上架至同一个料架上,再配合电子标签播种站台,来最大化提高拣选效率。

结束语

万变不离其宗,拣选技术、拣选方式、拣选策略不断在发展进步,但是技术与方法都来源于项目实践。只有适合的才是最好的。拣选技术和策略的选择依托于企业的业务渠道、发展方向和物流的运营流程,化繁为简,提高效率,满足发展是拣选策略背后最重要的逻辑基础。

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