關(guān)于多層穿梭車系統(tǒng)市場應(yīng)用情況的分析

文/陳 義

多層穿梭車系統(tǒng)（簡稱多穿系統(tǒng)）從五、六年前在上海CeMAT Asia展會頻頻亮相開始，逐漸進(jìn)入國內(nèi)客戶的視野。源于國外的多穿系統(tǒng)并不是一個“年輕”的技術(shù)，至今已發(fā)展超過15年了。而在國內(nèi)，隨著物流自動化市場的迅速發(fā)展，國內(nèi)客戶對自動化設(shè)備及技術(shù)的理解不斷加深，在短短幾年里，側(cè)重高效率揀選的多層穿梭車系統(tǒng)已經(jīng)在多個行業(yè)，如醫(yī)藥、電商、服裝、圖書、工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用。

但多穿系統(tǒng)目前在國內(nèi)的應(yīng)用和推廣中，仍然存在一定的誤區(qū)。筆者結(jié)合自身在物流設(shè)備與系統(tǒng)集成領(lǐng)域多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對常見的應(yīng)用誤區(qū)和應(yīng)用場景進(jìn)行了分析。

一、主要應(yīng)用誤區(qū)

1.將多穿系統(tǒng)作為箱式存儲系統(tǒng)來設(shè)計(jì)

圖1 多穿小車自動補(bǔ)貨到流利架

圖2 ABC類產(chǎn)品的拆零揀選方案選擇

多穿系統(tǒng)研發(fā)的主旨是定位高效的貨到人揀選系統(tǒng)，而非集中存儲。首先，多穿系統(tǒng)中的1個巷道可配置十幾臺到幾十臺小車，單巷道出入庫處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Miniload輕載堆垛機(jī)系統(tǒng)。其次，多穿小車對運(yùn)行軌道的精度要求非常高。系統(tǒng)高度越高，貨架和軌道的精度累計(jì)誤差將會越大，從而影響小車的運(yùn)行，因此多穿系統(tǒng)不宜做太高。雖然多穿系統(tǒng)的高度可以達(dá)到20m，但從已實(shí)施的案例來看，多穿系統(tǒng)的高度基本都在3～15m，而Miniload 則通?？梢宰龅?4m。因此，在作業(yè)需求僅為箱式存儲但出入庫處理量不高的情況下，投資更經(jīng)濟(jì)的Miniload方案會更合適，而多穿系統(tǒng)更適合高效率的揀選。

圖3 貨到機(jī)器人整箱揀選碼垛

2.將多穿系統(tǒng)用于全品類ABC產(chǎn)品的揀選作業(yè)

多穿系統(tǒng)更適用于對B/C類產(chǎn)品的揀選作業(yè)。A類產(chǎn)品SKU少（約占5%～15%），出庫量大（約占40%～60%），同時補(bǔ)貨量大。若A類產(chǎn)品也采用多穿系統(tǒng)處理揀選任務(wù)，儲存料箱（或紙箱）揀選完畢將產(chǎn)生大量的回庫作業(yè)和補(bǔ)貨作業(yè)，系統(tǒng)浪費(fèi)比較嚴(yán)重。目前處理A類品，流利架揀選并配合電子標(biāo)簽和輸送系統(tǒng)輔助仍然是最有效的方式之一。其固定揀選位和多深緩存的設(shè)計(jì)理念，可減少補(bǔ)貨頻次，儲存箱也無需回庫；而針對B/C類品SKU多、揀選面大的問題，多穿系統(tǒng)是一種合適的解決方案，將“人找貨”轉(zhuǎn)變?yōu)椤柏浀饺恕钡膾x方式，可以大大提高系統(tǒng)效率，減少人員配置。

二、典型應(yīng)用場景

多穿系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用性與適用范圍，以下將對其典型應(yīng)用場景展開分析。

1.拆零揀選

多穿系統(tǒng)最常見的應(yīng)用場景，主要是作為B/C類品的拆零揀選。而針對A類品的流利架揀選，多穿小車也有創(chuàng)新的應(yīng)用，它可以代替人工補(bǔ)貨作為自動補(bǔ)貨設(shè)備將貨物補(bǔ)貨到流利架上，這種方式在零售、醫(yī)藥流通行業(yè)已有多個案例應(yīng)用（如圖1）。

而針對長尾的D類品，因出庫頻次非常低，采用成本更低的Miniload系統(tǒng)比較合適（如圖2）。

2.冷庫的貨到人揀選

冷庫設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵要素是如何減少人員在低溫環(huán)境下的長時間工作以及降低能耗。法國Savoye公司在比利時實(shí)施的一個肉制品冷庫項(xiàng)目中，交付了一套包含5個巷道的多穿系統(tǒng)。該系統(tǒng)可在零下25度運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了冷凍產(chǎn)品從拆垛、入庫、儲存到出庫的一系列自動作業(yè)；并通過貨到人的揀選方式將冷凍品輸送至庫外的揀選站臺（0～5°環(huán)境）進(jìn)行人工揀選，避免作業(yè)人員在極寒的惡劣環(huán)境下作業(yè)。

圖4 “1對1”的貨到人揀選站臺

3.貨到機(jī)器人整箱揀選

整箱揀選是零售業(yè)態(tài)常見的揀選方式。Savoye公司為法國一家大型生鮮超市實(shí)施了一套自動化的配送中心項(xiàng)目。該配送中心面向法國全國的門店配送，配送中心內(nèi)采用多穿系統(tǒng)處理整箱揀選，包含5個巷道，可實(shí)現(xiàn)每天45,000箱，每小時5,000箱的揀選量，并且配置了5臺碼垛機(jī)器人進(jìn)行自動混箱碼垛（如圖3）。這套系統(tǒng)為該配送中心在一天內(nèi)將產(chǎn)品配送至全法國終端門店提供了強(qiáng)大的支持。

4.緩存排序發(fā)貨

訂單嚴(yán)格排序是配送中心訂單執(zhí)行的關(guān)鍵要素。在產(chǎn)線物流上，多穿系統(tǒng)可以作為緩存庫，平衡上下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能力，并按物料的嚴(yán)格次序及時、快速地配送至產(chǎn)線/包裝線。在電商配送中心同樣有多穿系統(tǒng)的應(yīng)用。因?yàn)殡娚膛渌椭行闹猩习偃f的SKU分布在不同的揀選區(qū)域，如采用并行揀選，勢必會發(fā)生訂單中的不同產(chǎn)品揀選的時間差；而如果采用多穿系統(tǒng)作為合單緩存系統(tǒng)，則可以對訂單中所有產(chǎn)品進(jìn)行合單緩存，合單完畢后集中發(fā)送至打包站臺進(jìn)行打包。

三、應(yīng)用分析

多穿系統(tǒng)是由多個單體設(shè)備（多穿小車、提升機(jī)、輸送線及揀選站臺等）組成。規(guī)劃方案時不僅需要考慮各個設(shè)備的單機(jī)性能，還必須考慮設(shè)備間的能力平衡。小車和提升機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備：在高度較低（3～5m）的系統(tǒng)中，小車的數(shù)量和速度是系統(tǒng)的瓶頸；而在高度較高（>12m）的系統(tǒng)中，提升機(jī)則成為瓶頸，配置過多的小車反而無法充分發(fā)揮小車的能力而造成浪費(fèi)。經(jīng)過綜合論證分析及案例的應(yīng)用，多穿系統(tǒng)整體性能最優(yōu)的高度在10～12m左右。

多穿系統(tǒng)出庫嚴(yán)格排序可分為巷道內(nèi)排序和巷道外排序。巷道內(nèi)的嚴(yán)格排序主要是依靠小車和提升機(jī)按順序執(zhí)行任務(wù)，設(shè)備無法發(fā)揮其最大性能；而通過巷道外的排序設(shè)備排序，并結(jié)合WCS（倉庫控制軟件）的任務(wù)分配及調(diào)度優(yōu)化功能，可充分發(fā)揮小車和提升機(jī)的最大性能。Savoye公司的多穿系統(tǒng)配備有獨(dú)有的可同時處理4箱貨物的雙工位提升機(jī)，再結(jié)合其擁有專利設(shè)計(jì)的多種高效排序設(shè)備，最高可實(shí)現(xiàn)單巷道2,000箱/小時的吞吐量。

箱式輸送線的緩存位設(shè)計(jì)往往是多穿系統(tǒng)規(guī)劃中被忽視的一個環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)充足的緩存量至關(guān)重要，若設(shè)計(jì)不足將會出現(xiàn)揀選人員一直在等貨的狀況，其緩存量的設(shè)計(jì)跟多穿巷道的出庫能力以及人員的揀選能力息息相關(guān)。

貨到人揀選站臺的設(shè)計(jì)主要分為兩類——“1對1”和“1對多”揀選站臺，它們各具優(yōu)勢?！?對1”揀選站臺的設(shè)計(jì)充分考慮了人體工程學(xué)，取放貨動作在700mm高度以及90°的設(shè)計(jì)，將人員的勞動強(qiáng)度降至最低；其次，揀選人員只針對單一訂單揀選時，無需判斷要將貨物放入哪個訂單箱，有效降低出錯率（如圖4）。

“1對多”揀選站臺最大的優(yōu)勢是可實(shí)現(xiàn)播種揀選。其訂單箱數(shù)量的設(shè)計(jì)需根據(jù)訂單數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，計(jì)算其訂單的hit rate（即品項(xiàng)的重復(fù)命中率）。比如零售門店鋪貨作業(yè)，因所需的SKU比較集中，1對20或者更多的揀選站臺設(shè)計(jì)都是一種不錯的選擇。

四、結(jié)語

多穿系統(tǒng)作為高效率的揀選系統(tǒng)已經(jīng)玩出很多的“花樣”，但無論什么花樣，在設(shè)計(jì)多穿系統(tǒng)時必須結(jié)合每個客戶的業(yè)務(wù)形態(tài)及物流特性，同時對客戶訂單出庫數(shù)據(jù)（一整年或者高峰特征月）進(jìn)行詳細(xì)的分析（包括產(chǎn)品尺寸分析、訂單結(jié)構(gòu)EIQ、ABC以及EIQ-ABC交叉分析等），才能為客戶設(shè)計(jì)出最適合的多穿解決方案。