大包自動分揀瓶頸如何破解？

如今，越來越多的大包分揀需求出現(xiàn)在快遞轉運中心。純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)模式面臨著招工難、處理慢等日益嚴峻的問題，而傳統(tǒng)的自動化分揀技術，也存在著造價高、運行效率低、貨物易損壞等不足。隨著相關技術和設備制造工藝不斷提升，新的物流裝備和技術解決方案正被不斷推出，大包分揀環(huán)節(jié)的瓶頸有望被打破。

隨著我國經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，以郵政、順豐、京東物流、“四通一達”等為代表的國內(nèi)快遞企業(yè)發(fā)展迅速，不斷探索操作效率更高的運營模式，如快件在進入轉運分揀之前，都會進行集運打包的環(huán)節(jié)；并且眾多快遞企業(yè)紛紛進軍快運業(yè)務，導致大包分揀業(yè)務需求大幅增長。

目前，大包分揀環(huán)節(jié)已經(jīng)成為快遞轉運中心占人力較多、運作效率相對較低的瓶頸環(huán)節(jié)。為破解這一難題，提升快遞轉運中心運作整體效率，新的運作模式和技術解決方案正被不斷推出。

為何會產(chǎn)生大包自動分揀需求？

傳統(tǒng)慣例上，快遞公司所承接的貨物只是小型包裹，對于貨物體積和重量都有著嚴格限制，大型貨物大多無法通過快遞寄送的。在目前的快遞企業(yè)物流運作中，有兩個地方涉及到“大包”概念。

第一，“大包”是一種業(yè)務類型。

以中國郵政為例，其推出的“大包”快遞服務中，“大包”是指重量和體積在特定范圍的包裹。具體而言，重量限制：2kg≤重量≤30kg（除香港以外寄往其他國家和地區(qū)的速遞郵件，單件重量不能超過30kg，每票快件不能超過1件）；體積限制：(1)單邊≤1.5m，長度+長度以外的最大橫周≤3m；(2)單邊≤1.05m，長度+長度以外的最大橫周≤2m。針對這樣的包裹產(chǎn)品，中國郵政有不同于標準快件的收費標準。

從整個快遞行業(yè)看，隨著物流服務細化，國內(nèi)大型快遞公司都在積極拓展“大包”業(yè)務，向快運服務領域進軍。快運是一種介于快遞和物流之間的新業(yè)務類型，其運輸重量范圍比快遞大（快遞在5kg以下，快運集中在5～300kg，大多數(shù)快運公司收取貨物的最低標準是5kg），服務方面相比物流更加貼心（快運送貨上門，物流需用戶自提）?？爝\的服務體系是以快遞的運營模式而建立，包括送貨到門、地區(qū)加盟網(wǎng)點、建立分撥中心、由總部負責分撥中心之間的貨物流轉等。

圖1 快遞集包轉運流程

目前，眾多大型快遞公司都在同時建立快運網(wǎng)絡，比如中通快運、韻達快運、順豐速運（大件物流）、百世快運等等。快遞公司建立快運網(wǎng)絡已是常態(tài)，為的就是搶占細分市場，在快運這塊大蛋糕上分一杯羹?？爝f企業(yè)進軍快運目的有兩點：一是市場驅動?？爝f重量的限制以及高昂的快遞費；物流速度的緩慢和自提的麻煩，讓快運的出現(xiàn)變得必要，成為兩者之間最佳業(yè)務形態(tài)，彌補了其他兩者業(yè)務的不足。二是資本驅動。近幾年大型快遞企業(yè)紛紛上市，可以通過較低成本融到大量資金。在業(yè)績增長壓力和投資需求推動下，快遞企業(yè)有意識地從2C向2B拓展，開設快運能增強快遞企業(yè)的綜合競爭力，融資而來的資本就有值得投向的地方。因快遞與快運屬于同一體系下的兩種不同業(yè)務，因而在管理上也有所差異。但一般快遞企業(yè)在業(yè)務發(fā)展初期會選擇兩者共同管理，在快運發(fā)展成熟之后，再分而運營。比如順豐、圓通就將快遞、快運合網(wǎng)，共用收派網(wǎng)點，節(jié)省了成本。這客觀上促進了快遞企業(yè)大包分揀業(yè)務的形成和增長。

第二，“大包”是快遞轉運中心物流運作中的一個環(huán)節(jié)狀態(tài)，具體指“集運大包”。

上海欣巴自動化科技股份有限公司副總經(jīng)理兼工程總監(jiān)花岳東

在同一批運送的快遞包裹中，將相同區(qū)域的包裹集中裝在一個大包中，可以讓快遞的中轉和裝卸過程中更加方便?？爝f公司對集運大包規(guī)格的規(guī)定大體是長60～120cm,寬40～80cm。當前快遞公司大都采用托運的方式，一天內(nèi)收到的快遞包裹，發(fā)往同一方向的會裝在大編織袋內(nèi)，再通過貨車統(tǒng)一運送，從而使效率得以提升。在一個分揀批次中，按目的地分類，同一省區(qū)分在一起；如果是省級分撥中心往下發(fā)送的話，一般是將同一市分在一起；到達下一站后，拆包分開掃描再次分揀。大體流程，如圖1。

此外，快運市場的發(fā)展，與批發(fā)轉向零售的企業(yè)經(jīng)營模式變化，也導致其物流服務運作模式走向快遞化。傳統(tǒng)物流或快運服務的對象多是大B，通常需要大批量作業(yè)，分揀時效要求不高，分揀大包普遍較重，可使用叉車等搬運工具解決。隨著服務對象拓展至更多小B，再加上零售企業(yè)訂單碎片化、高頻化，快運大包分揀也需要更加高效和迅捷，其大包自動分揀需求也愈發(fā)強烈。

大包分揀由人工向自動化升級發(fā)展

從發(fā)達國家和地區(qū)市場發(fā)展看，因人力成本高昂，大包分揀早已走過人工作業(yè)階段，而進入自動化設備作業(yè)階段。歐美先進廠商在這方面也積累了相關經(jīng)驗，擁有更多適用的物流設備和技術解決方案，如范德蘭德和西門子公司，在大包分揀方面都有較為成熟的解決方案和豐富的技術儲備。我國物流行業(yè)也必然要走過同樣道路。

據(jù)上海欣巴自動化科技股份有限公司（簡稱“欣巴科技”）副總經(jīng)理兼工程總監(jiān)花岳東介紹，2016年之前，我國快遞行業(yè)的大包分揀多數(shù)以人力手工操作為主，如卸貨、掃描等等都需要人工操作，在每一個分揀位置需要安排2人以上進行分揀，并且分揀效率低下，每人每小時分揀包裹數(shù)量在300～400件左右。目前較大型快遞物流中心進出港的大包分揀大概在30萬件/天，出港分揀時間集中為晚上12小時，進港分揀時間是全天24小時。如果全部采用人工操作，至少需要150人三班倒不間歇工作，其成本和管理難度之大可想而知。大包分揀還屬于重體力工作，對工人要求更加苛刻，基本都要依靠強壯的年輕男性，招工往往更難。由此可見，傳統(tǒng)的大包分揀人工模式已經(jīng)成為快遞轉運中心運作的瓶頸環(huán)節(jié)，促使越來越多的快遞公司加快實施這一環(huán)節(jié)的自動化升級。

自2016年后，大包分揀步入了初級自動化時代。如“通達系”快遞企業(yè)陸續(xù)引入擺臂分揀機。與人工分揀相比，擺臂分揀是一種效能、精度相對較高的分揀解決方案，集分流、分揀和輔助傳送于一體，可長時間持續(xù)分揀，運行故障率極低。在當時的應用背景下，擺臂分揀機很大程度上節(jié)約了卸車線分揀人工，但以最新的技術發(fā)展角度來看，擺臂分揀存在分揀效率低、分揀貨物類型局限性較大、破損率較高等技術缺陷。主流擺臂分揀機的實際應用效率在2500件/小時左右，若要進一步提效需要縮短臂長，或加快擺動速度，由于線體寬度固定臂長固定，擺動速度越大力度越大，則破損越高，因此進一步提速增效的空間有限。擺臂分揀局限性主要體現(xiàn)在，原先主流的擺臂分揀機對于薄件、軟包的分揀效果不好。擺臂式分揀機易造成被分揀件破損，主要原因是擺臂式分揀機是通過擺臂擊打進行包裹分揀，根據(jù)力的相互作用原理，對包裹肯定會造成一定程度的損傷。

隨著電商迅猛發(fā)展，快遞行業(yè)也隨之高速發(fā)展，快遞轉運中心需要分揀的包裹量快速增長，亟需高速的大包分揀解決方案，眾多輸送分揀設備制造商推出相關解決方案，模組帶、擺輪、高速皮帶等技術均被嘗試應用。如欣巴科技將運行速度更高的高速皮帶機引入到大包分揀環(huán)節(jié)。該公司產(chǎn)品線速度達2m/s～2.5m/s的高速皮帶，所匹配的普通擺臂分揀機的分揀時效也能達到3000件/小時。然而，高速皮帶機的輸送速度達到2.5m/s，而普通低速擺臂的擺動周期為1s，包裹的分揀節(jié)距隨之增加至2.5m，對于分揀來說，這個節(jié)距是巨大浪費。2017年底，欣巴科技推出了高速伺服擺臂與擺輪結合的分揀方案，利用高速擺臂擺動周期短、擺輪分揀間距小等優(yōu)點，將大包裹分揀效率提升至4000件/小時。

快件大包上線是大包分揀操作的初始環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的大包上線也都是人工操作，如今很多快遞公司在這個環(huán)節(jié)上逐步應用設備進行人工替代和操作優(yōu)化，主要設備是單件分離器。包裹單件分離器可以對包裹進行整位、分離、智能排隊，將批量包裹變成單件排列，形成整齊的“陣型”，配合自動分揀設備實現(xiàn)包裹全自動傳輸和分揀。相比傳統(tǒng)人工分揀操作方式，可大大減少人力投入和提升包裹處理效率?？梢哉f，單件分離器一度是行業(yè)內(nèi)最受關注的自動化應用設備之一，但是國外相關產(chǎn)品價格高昂，大概在100萬/臺左右，難以被市場接受。為解決這一客戶痛點，欣巴科技研發(fā)團隊于2018年開展單件分離設備的研發(fā)，期間推出過“純機械獨木橋系”單件分離、“模組帶系”單件分離，以及現(xiàn)在廣泛應用于快遞行業(yè)的“視覺系”單件分離。目前應用最為廣泛的“視覺系”單件分離，欣巴研發(fā)團隊積極研發(fā)并測試了純國產(chǎn)的單件分離產(chǎn)品，在各大國產(chǎn)PLC、伺服以及視覺中選出最適用于國內(nèi)物流行業(yè)的產(chǎn)品，研發(fā)出了每小時分揀效率4000件的單件分離產(chǎn)品，現(xiàn)已在多家快遞公司轉運中心中投入使用，并于2020年8月份研發(fā)出更高性能的單件分離產(chǎn)品，目前其單件分離效率已可達到8000件/小時。

要實現(xiàn)包裹自動化分揀，還要有一個重要的技術前提，就是自動識別包裹，并對快件目的地編碼、批次編號、客戶編碼、重量等更多信息進行采集。通常采用DWS動態(tài)稱重掃描測體積一體機在分辨包裹過程中一次性自動完成，可極大提高分揀效率，減少出錯率。以上技術和裝備的綜合利用，就可以實現(xiàn)大包分揀環(huán)節(jié)的高度自動化，甚至無人化。

大包自動分揀技術應用的挑戰(zhàn)在哪里？

大包分揀自動化在整個快遞物流分揀系統(tǒng)中遇到的第一個挑戰(zhàn)，是系統(tǒng)協(xié)調性難題。自動化分揀系統(tǒng)在分揀的過程中，最難解決的兩個難題，一是超高分揀效率的要求，另一個是超多分揀目標位的問題，這種情況在電商和快遞行業(yè)尤其明顯。以2019年的韻達公司為例，韻達快遞在全國擁有2.61萬個服務網(wǎng)點，同時在全國內(nèi)有約65個轉運中心，平均每個轉運中心需要分揀的目標位為401個。目前采用的交叉帶分揀機主線如果要設置401個目的地格口，則意味著很大的資金投資。因此，實際操作中往往需要采取一些折中的辦法，比如先按大的片區(qū)分揀后再逐級分揀，而不采用一次性將所有目標位直接分揀完。這種模式被稱為分級揀選或矩陣揀選。

在快遞物流轉運中心運作中，大包分揀是第一級分揀環(huán)節(jié)，起到承上啟下的重要作用，主要向上承接卸車和上分揀線的任務，向下鏈接著拆包、下級分揀、集貨、打包和發(fā)貨，起到大包分流的作用。因此，在這個環(huán)節(jié)一定要充分考慮與上下游系統(tǒng)的適配，保證系統(tǒng)整體運行效率的協(xié)調和高效。而目前所有的自動化分揀技術解決方案，對于卸貨與大包分揀協(xié)調都沒有一個完美的解決方案。如今，快遞分揀中心的設計思路是伸縮皮帶機卸貨后連接后面的人工操作矩陣或者自動矩陣或者自動分揀機，所以卸貨的快慢會直接影響后續(xù)操作，對于自動矩陣或者自動分揀機供件臺而言，所接收包裹數(shù)量的設計值是固定的，當卸車包裹量較多時，自動化設備必然無法處理，就算是柔性最好的人工操作矩陣，伸縮皮帶機端卸貨速度較快，后續(xù)分揀人員也沒有辦法處理，所以有的快遞公司會在伸縮皮帶機上畫上線，每兩條線內(nèi)只能放1～2件包裹，以控制卸貨速度。但是實際運營的情況卻很難與規(guī)劃人員的思路相一致。因為場地運營在時效壓迫的下很難慢慢地卸貨，通常場地運營都會以最快速度卸車，這就對下一環(huán)節(jié)的大包分揀帶來很大壓力。在這種情況下，很難在大包上線環(huán)節(jié)百分百利用自動系統(tǒng)實現(xiàn)無人化。

自動化分揀技術應用于大包分揀的第二個挑戰(zhàn)，是在技術適用上仍有需要提升的地方。分揀效率最高的交叉帶分揀系統(tǒng)，在快遞小件（標準件）分揀中應用火熱，但由于其小車承重能力和分揀力度有限，很難應用于大包分揀環(huán)節(jié)。前文提到“通達系”應用較多的擺臂式分揀系統(tǒng)，存在提升效率有限、分揀類型受限和破損率高的問題。其他分揀方案，如擺輪、模組帶及窄帶直線分揀機等，效率較高，破損率低，但性價比比擺臂差不少。相對來說，目前擺輪的技術方案更被業(yè)內(nèi)看好。首先由于設備精度與結構迭代目前已經(jīng)解決夾軟包及輕薄件的問題，其次內(nèi)部驅動結構從電機改為純機械式，解決了耐用度問題。另外隨著量產(chǎn)提升，價格下探到10萬/套內(nèi)，貨物間隔要求從50cm降低到35cm，伴隨高速皮帶機整合后保證分揀準確率的基礎上將速度提升至1.8～2m/s。實際測試及應用環(huán)境中可以超過5000件/小時，已經(jīng)超越矩陣環(huán)節(jié)人工操作的極限產(chǎn)能。有專家預測，由于分揀品類擴展與產(chǎn)能提升，加之成本不斷下跌，此設備將會是未來3年內(nèi)核心應用設備之一。

自動化分揀技術應用于大包分揀的第三個挑戰(zhàn)，是投資巨大。前面提到，一套進口的成熟的分離器單機就要100萬元左右的價格，一整套大包分揀自動化設備的投資額度應該在幾百萬元左右。而大型的快遞物流轉運中心，如果要實現(xiàn)大包分揀自動化，肯定要投資建設多套大包分揀系統(tǒng)設備，即使不用考慮轉運中心現(xiàn)有面積有限的制約因素，整體投資額應該在幾千萬元，快遞企業(yè)對此采取謹慎的投資策略是有道理的。

盡管大包分揀自動化技術發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，但是我們也必須看到，大包自動化分揀系統(tǒng)對人工的替代能力，對快遞物流中心分揀效率的提升也是非?？捎^的。據(jù)花岳東介紹，目前在欣巴科技打造的大包自動分揀系統(tǒng)運營模式下，只需要人工卸貨，掃描、計泡、分揀都由自動化取代，自動化效率可以做6000～8000件/小時，一個業(yè)務量達30萬件/天的大型快遞轉運中心，上馬5條這樣的自動化分揀線，只需要5個人操作2小時就可以完成作業(yè)，效率提升巨大。

快遞企業(yè)對于分揀系統(tǒng)的選擇和應用，在實際應用過程中還是要結合實際的場景考慮，選擇正確的揀選系統(tǒng)以匹配好現(xiàn)有業(yè)務內(nèi)容。要綜合考慮要分揀的物料的物理屬性，包括尺寸、重量、外形、包裝形式、是否易碎等等，同時也要考慮業(yè)務峰值時的最大揀選吞吐量，當然也要綜合考慮物料分揀后的目標位數(shù)量配置和具體的分揀模式，更要考慮投資回報率，以達到最佳的資源利用和最合理的投資。毫無疑問，快遞大包分揀的未來發(fā)展目標是清晰的，必然是朝著高效自動化發(fā)展。