物流配送中心的揀選技術(shù)與策略分析

文/尹軍琪

北京伍強智能科技有限公司

物流配送中心的揀選作業(yè)，是倉儲作業(yè)中一個非常重要的環(huán)節(jié)，其工作量約占整個倉儲作業(yè)的40%以上，因此也是最受關(guān)注的作業(yè)環(huán)節(jié)。在電商、定制化需求的推動下，物流配送中心的揀選技術(shù)成為過去20年來發(fā)展最快速的物流技術(shù)之一。本文主要介紹常見于各領(lǐng)域的揀選技術(shù)，并試圖分析這些技術(shù)在不同環(huán)境下的應(yīng)用以及背后的邏輯，以期幫助企業(yè)選定不同的策略，設(shè)計出不同的解決方案，以達到預(yù)設(shè)的目標。

一、概述

一般來說，按照不同的貨物包裝狀態(tài)，揀選可以簡單地分為兩種主要形式：整箱揀選和拆零揀選。所謂整箱揀選，就是指對于訂單中達到整箱部分的貨物的揀選，而拆零揀選則是指不足整箱部分需要拆箱的貨物的揀選。

貨物的包裝，一般按照兩級包裝設(shè)計，即箱和件，件是最小包裝單位EA，也有其它單位，如盒、個、支等，一般情況下，一箱包含若干件；顯然，也有一箱只有一件的特殊情形。有些貨物，為了便于計數(shù)和銷售，還設(shè)計了所謂的中包裝，這時事實上成了三級包裝單位。需要說明的是，不同行業(yè)對于箱、件等計量單位的叫法是不同的。比如，在服裝行業(yè)，件就是最小單位，而對于很多食品批發(fā)行業(yè)，其實件與箱的概念是一致的，讀者切不可產(chǎn)生混淆。

貨物在物流配送中心中的儲存方式，一般采用托盤，或采用箱的形式（以箱為單元，如紙箱、周轉(zhuǎn)箱、隔板貨架等），也有散堆的情形，尤其在早期的倉庫中，散堆的情況比較普遍。在存放形式上，有貨架存儲，也有直接堆地的。貨架的類型多種多樣，若以大類來區(qū)分，主要是托盤貨架、隔板貨架和周轉(zhuǎn)箱貨架幾種。此外，還有無托盤貨架（如儲存長條形貨物的貨架），以及各式各樣的旋轉(zhuǎn)貨柜、Kiva貨架等。但若以規(guī)格形式來區(qū)分，則變化萬千。

北京伍強智能科技有限公司董事長尹軍琪

本文主要對常見于各領(lǐng)域的物流中心揀選技術(shù)做一綜述，并試圖分析這些技術(shù)在不同環(huán)境下的應(yīng)用以及背后的邏輯。單純的技術(shù)也許過于抽象，而背后的邏輯可能會幫助人們做出正確的選擇。

二、整箱揀選和拆零揀選的基本要求

一個訂單的基本構(gòu)成，可以分為多行，每行詳細描述揀選貨物的要求，包括名稱及代碼、規(guī)格、批號（可選）、數(shù)量等關(guān)鍵字段。

對于不同訂單類型來說，B2B訂單行數(shù)可能會比較多，幾十行甚至幾百行都是常態(tài)；而B2C訂單行數(shù)就很少，平均在2～3行，這種結(jié)構(gòu)上的差異會對揀選技術(shù)和策略產(chǎn)生很大的影響。

對一個訂單行來說，基本上可以分為兩部分，即構(gòu)成整箱的部分和不足整箱的部分，對這兩部分分別制定不同的揀選策略，分開揀選，是現(xiàn)代物流揀選方式的重大變革，也是提升整體效率的關(guān)鍵。

1.整箱揀選

整箱揀選的方式很多。事實上，物流配送中心的設(shè)計，從一定程度上是由揀選策略決定的。整件貨物一般會儲存在自動化立體庫，或叉車貨架，或地堆的貨位之中，無論何種情形，整箱揀選時，總是期望揀選效率越高越好。有兩種典型的揀選策略可以參考：其一是按訂單揀選，即一次完成整個訂單的所有SKU的揀選；其二是按SKU提總揀選，即對一次揀選來說，將當前所有訂單（也可以分波次）關(guān)于本SKU的需求一次揀選完成，然后再對訂單進行分配。

按訂單揀選的好處是集貨簡單，缺點是行走路徑可能會比較遠。按SKU提總揀選的好處是可能會減少揀選次數(shù)和行走路徑，缺點是還要進行二次分配。正因為如此，要針對具體案例進行總體分析，根據(jù)綜合效率來決定采用哪種策略。一般情形下，A類貨物適宜采用提總揀選，而BC類貨物則適宜采用按訂單揀選。

有時，不同的儲存形式也對揀選策略產(chǎn)生影響，比如立體庫的在線揀選和高層貨架的揀選，一般都會采用按SKU提總揀選，這樣可以大大減少堆垛機和叉車的作業(yè)次數(shù)。

對于不同行業(yè)和不同產(chǎn)品而言，整箱的占比差異會比較大。相對于拆零揀選，整箱揀選效率會高很多。所以，如果要提升物流配送中心的揀選效率，提升整箱占比會取得非常明顯的效果。要實現(xiàn)這一點，只要引導(dǎo)客戶盡量按照整箱訂貨即可。非常遺憾的是，很多銷售經(jīng)理不理解這一點的巨大價值。

2.拆零揀選

與整箱揀選不同，拆零揀選不僅僅要拆箱，還要對揀選結(jié)果進行復(fù)核和重新包裝或裝箱，難度會增大很多。因此，往往拆零揀選的效率決定了整個物流配送中心的效率。

往往拆零揀選的效率決定了整個物流配送中心的效率

傳統(tǒng)的倉庫通常傾向于“存揀合一”模式，這一模式在有些情況下至今還適用，但現(xiàn)代物流更加強調(diào)“存揀分離”，即揀選區(qū)的庫存量比較小，若揀選區(qū)庫存不夠時，由存儲區(qū)補充。這一模式看似增加了一個環(huán)節(jié)，卻有很多的優(yōu)點：其一是減少了揀選空間，從而大大縮短揀選路徑；其二是有利于實現(xiàn)自動化，控制總體投資；其三是提升了存儲區(qū)的存儲效率，揀選區(qū)的存儲效率一般不高。

一個有一定規(guī)模的物流配送中心都會設(shè)計拆零揀選區(qū)。揀選時，會存在多種策略，與整箱揀選情形類似，大的策略分類仍然是按訂單揀選和按SKU提總揀選。但拆零揀選要考慮的問題顯然更多。

（1）重新裝箱問題

一個訂單的拆零部分要重新組成若干個新的箱子，以便于運輸和交割，哪些訂單行合并成一個箱子就成為一個既影響揀選效率，又影響裝箱效率的現(xiàn)實問題。于是，誕生了各種各樣的策略。在所有的策略中，可以大致分為“事先成箱法”和“事后成箱法”兩類，事先成箱就是根據(jù)訂單的分布情況，事先決定哪些訂單行組成一個新的箱子，然后進行揀選和包裝，而事后成箱就是對所有揀選項完成后的結(jié)果進行重新裝箱。顯然，事先成箱要更為復(fù)雜和困難，但帶來的效益會更大。

有些時候，并不是所有的商品都可以裝在一個箱子里，如冷凍品和常溫的分離，食品和用品的分離等，會增加計算和處理的難度。

（2）技術(shù)選擇問題

近年來，圍繞著拆零揀選的技術(shù)如雨后春筍，成為物流技術(shù)的一大熱點。各種技術(shù)的適應(yīng)性成為人們難以決策的難題。這也是本文所要論述的重點。

三、主要的揀選技術(shù)及其應(yīng)用場景

要在一篇短文中將所有揀選技術(shù)詳細、清楚地進行介紹是非常困難的，所以本文只能將注意力集中在幾個主要技術(shù)上，不強調(diào)面面俱到，避免綜述的目標變得分散。以下的揀選技術(shù)，不僅是針對拆零揀選而言，大部分對整箱揀選也是有效的。

1.紙單揀選

沒有什么方式比紙單揀選更加傳統(tǒng)和簡單。但紙單揀選顯然是非常有效的，并且至今仍然被很多人采用。并且作為重要的應(yīng)急備份，紙單揀選技術(shù)一般會保留。

盡管如此，紙單揀選畢竟是屬于第一代的揀選技術(shù)，存在很多的局限性。比如對糾錯和保持庫存的實時性有其天然的不足。

紙單揀選并非沒有優(yōu)化的可能和必要。其實，很多策略，如路徑優(yōu)化對紙單揀選即具有非常重要的作用?，F(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，很多應(yīng)用在現(xiàn)代揀選技術(shù)中的策略，在紙單揀選中也非常有效。

值得一提的是，對于整箱揀選，還可以采用標簽揀選，這與紙單揀選有一點類似，但原理和要求不一樣。

2.RF揀選

RF揀選大約開始于20年前（2000年左右），因為直到此時移動終端才被研發(fā)出來，這是一次革命性的技術(shù)升級。

RF系統(tǒng)自帶顯示和條碼掃描功能，顯示器顯示作業(yè)指令，通過掃描器確認作業(yè)完成。RF的用途很多，可以完成收貨、上架、揀選、補貨、盤點等眾多作業(yè)。

RF揀選第一次解決了物流倉儲系統(tǒng)中賬物的實時性和一致性問題，使庫內(nèi)作業(yè)的準確性大幅度提升。此外，RF使得動態(tài)盤點、無紙化作業(yè)等成為可能。

3.電子標簽揀選

實際上，電子標簽揀選（pick to light，燈光輔助揀選）要比RF早出現(xiàn)很多年，其基本原理是通過貨位上的電子標簽（數(shù)碼顯示器），提示要揀選的貨物的位置及其數(shù)量，揀選人員按照要求進行揀選即可。便利性是電子標簽揀選的最大優(yōu)勢。

電子標簽的應(yīng)用很廣泛，不僅可以作為揀選之用，還可以作為播種提示，上架提示，以及其它提示等。

電子標簽大幅度提升了揀選效率和準確性，相對于傳統(tǒng)的紙單揀選，電子標簽大概可以提升揀選效率3～4倍。

為了提升其適應(yīng)性和降低成本，電子標簽不僅可以提供一對一的揀選，還提供一對多的揀選。目前該技術(shù)正朝著更加實用和透明的方面發(fā)展。

4.分揀機分揀

采用分揀機完成件分揀的應(yīng)用歷史也比較長，至少可以追溯到50年前。分揀機最早用于訂單分揀，其基本原理是將提總后的貨物，通過分揀機分配到各訂單。

分揀機的快速分揀能力，將使得揀選作業(yè)更加高效。但分揀機也有其局限性，比如被分揀的貨物都要求具備條碼，分揀能力一般受限制，格口數(shù)量有限，價格昂貴，且需要占據(jù)一定的空間等，使得分揀機的應(yīng)用場合受到限制；另一局限是對拆零貨物的分揀受到包裝規(guī)格的限制，件的規(guī)格過小時，揀選效果都不太好。

5.貨到人揀選

前面介紹的揀選方式都是采用“人到貨”的模式，“貨到人”揀選對于揀選技術(shù)來說，是又一次革命性的創(chuàng)新。

貨到人揀選系統(tǒng)主要由3部分構(gòu)成，即：快速存取系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、揀選工作站。其核心是快速存取系統(tǒng)。一般要求一個揀選站的能力超過500件/小時，因此，存取能力也要與此相匹配，傳統(tǒng)的托盤堆垛機、miniload等設(shè)備無法勝任。

為了解決這一問題，最早被開發(fā)出來的是多層穿梭車，此后，Kiva系統(tǒng)、四向穿梭車、旋轉(zhuǎn)貨架系統(tǒng)等技術(shù)相繼推出，特別是Kiva系統(tǒng)，自2014年左右進入中國市場后，其柔性化表現(xiàn)深得市場歡迎，經(jīng)過幾年的發(fā)展，已經(jīng)成為主要的貨到人揀選系統(tǒng)的存取技術(shù)。

6.自動揀選

自動揀選一直是行業(yè)追求的目標。A字架揀選系統(tǒng)是最早的自動揀選系統(tǒng)，在醫(yī)藥、煙草、化妝品等領(lǐng)域深受歡迎，但其局限性也很明顯，一方面是受SKU的限制，另一方面也受產(chǎn)品包裝的限制。

采用機械臂或機器人進行自動揀選，是最近幾年取得的主要進步。其根本原因是3D視覺技術(shù)逐漸成熟，與2D視覺不同，3D視覺系統(tǒng)使得機器人一舉突破了對貨物位置和角度識別的障礙。隨著技術(shù)的進一步完善，未來機器人自動揀選將是大勢所趨。

7.其它揀選技術(shù)

除以上技術(shù)外，還有多種揀選技術(shù)，如語音揀選、AR眼鏡揀選是其中比較典型的兩種技術(shù)。

語音揀選是通過耳機提示來完成揀選，與RF相比較，語音揀選具有更好的操作性，并解放了雙手。語音揀選比較受限制的是耳機佩戴令操作者不舒適，而且價格比較高，但在特殊場合下，如冷凍環(huán)境下的確有用武之地。

AR眼鏡揀選是通過視覺提示來完成揀選，其特點和缺點與語音揀選相似，總體說來在市場的應(yīng)用有限。

更多的揀選技術(shù)是一種組合技術(shù)，比如通過AGV來完成貨物或托盤的搬運，使揀選工作更加輕松等，在此不做過多的說明。

四、揀選技術(shù)背后的邏輯

物流配送中心的揀選策略，總體目的是為了提升揀選效率、降低成本、減少作業(yè)人員和提高揀選準確性。其中揀選效率是通過單位小時的揀選數(shù)量（包括訂單行數(shù)和揀選件數(shù)）來體現(xiàn)的；降低成本與提升效率異曲同工；減少作業(yè)人員有兩方面的考慮，其一是與成本有關(guān)，第二是減少管理的難度，并降低不確定性；提高揀選準確性是一個獨立的指標。除此之外，還有減少損耗，提升倉庫利用率等指標，不一而足。每種揀選策略都有其存在的理由和適應(yīng)的場合，其內(nèi)在邏輯就在于它適應(yīng)了部分場景，沒有一種策略是萬能的和亙古不變的。

物流配送中心的揀選策略，總體目的是為了提升揀選效率、降低成本、減少作業(yè)人員和提高揀選準確性

關(guān)于揀選場景，大致可以通過訂單結(jié)構(gòu)及數(shù)量（包括訂單行）、倉庫結(jié)構(gòu)與布局、SKU數(shù)量及分布、拆零比例、貨物尺寸、運輸限制等方面來定義，從而指導(dǎo)人們選定不同的策略，設(shè)計出不同的解決方案，以達到預(yù)設(shè)的目標。

1.電商問題

電商業(yè)務(wù)是當下最重要的業(yè)務(wù)之一，每天多達幾億個包裹，大量需要通過配送中心揀選完成。B2C電子商務(wù)的訂單是非常獨特的一種訂單結(jié)構(gòu)，訂單量大，每個訂單的行數(shù)相對較少，拆零比例很高，采用集合單進行揀選是當前的主要方式。所謂集合單，就是將多個訂單組合在一起進行揀選。根據(jù)行業(yè)不同，一個集合單可能包括10～100個訂單，這樣，即使每天有50萬個訂單，其集合單量也會降低到幾千個，變得容易處理。當然，按照集合單揀選后，還要進行拆分作業(yè)，這個工作量也不容忽視。伍強智能科技在某電商巨頭的項目上，設(shè)計了50個訂單為一個集合單，使得原本期望日揀選量20萬單的系統(tǒng)，實際達到了60萬單以上。

2.庫存問題

揀選需要庫存，這是非常淺顯的事情。但在實際過程中，庫存問題至少帶來了3個關(guān)鍵的問題，不僅影響了揀選策略，同時也對揀選效率產(chǎn)生影響。

第一個問題是庫存分級，即揀選庫存和存儲庫存的關(guān)系問題，一方面要降低揀選庫存，以提升揀選效率；另一方面，要考慮到補貨對效率的制約，存揀合一的模式固不可取，但過于頻繁地補貨，事實上也是不能容忍的。

第二個問題是庫存周轉(zhuǎn)天數(shù)。一個合理的庫存天數(shù)，是建立在綜合考慮揀選效率、安全以及成本等多種因素的基礎(chǔ)之上的一種平衡結(jié)果。

第三個問題是庫存的分布會影響揀選效率，不同的揀選技術(shù)對于庫存的分布要求不同，如果不考慮這一點，即使再好的技術(shù)，也不能充分發(fā)揮其作用。

3.關(guān)注的焦點

每個行業(yè)和每個客戶，由于業(yè)務(wù)性質(zhì)的差異，所關(guān)注的焦點是不同的，這也影響揀選策略。

在所有設(shè)計指標中，包括效率、綜合成本、人員數(shù)量、響應(yīng)速度、準確性、安全性、柔性、先進性以及工期等，有的特別關(guān)注效率和成本，有的則對準確性非常在意，還有的會對柔性特別看重。這時，揀選技術(shù)的選擇就會變得比較清晰。

比如，對柔性更加重視的企業(yè)，如電商的揀選，采用Kiva系統(tǒng)完成貨到人揀選就比較符合期望，因為Kiva系統(tǒng)的一大好處就是柔性高，既可以有充分擴充的空間，也可以隨時進行搬遷，尤其對于租賃的倉庫進行改造，一般不愿意投入太多的剛性設(shè)備。

自動揀選是人們普遍關(guān)注的問題，但自動揀選的適應(yīng)性、效率、準確性以及成本等，在大多數(shù)情況下，都還未達到臨界水平。所以，現(xiàn)在強調(diào)全自動揀選為時尚早。

在設(shè)計中，多方案的比較是必要的。有時人們所擔憂的問題，與實際情況并不一致，這時，如果能夠做一個多方案比較，對不同揀選技術(shù)導(dǎo)致的結(jié)果進行客觀分析，就會一目了然。

作為客戶，有時因為了解的背后邏輯并不全面和客觀，往往會做出錯誤的判斷和選擇。我們經(jīng)常會遇到這樣的問題，比如說四向穿梭車和多層穿梭車的選擇，常常會有非常對立的結(jié)論出現(xiàn)，客戶有時會傾向于感性而非理性做出決策。但正確的做法是，要對自身強烈關(guān)注的問題點進行論證，包括多方案比較，然后得出結(jié)論。

物流問題，大都會將成本放在第一位。只有在特別緊急的場合下，如重大自然災(zāi)害，重大安全事故，戰(zhàn)爭等，成本的受關(guān)注度降低，取而代之的是速度和效率。軍事物流、應(yīng)急物流要充分考慮到這一點。

4.多策略問題

一個物流配送中心的業(yè)務(wù)需求，往往是多樣的而非單一的，因為構(gòu)成系統(tǒng)的元素是多樣的。因此，一個系統(tǒng)內(nèi)往往會是多種揀選技術(shù)的綜合應(yīng)用，才會取得較好的結(jié)果。

我們常常做ABC分析，有關(guān)于庫存的，也有關(guān)于發(fā)貨的。每個項目的ABC分布是不一樣的，其分布曲線有的平緩，有的陡峭。從操作上講，有的適合于直接按訂單揀選，有的則提總后再分播比較高效，這些因素對揀選方法的要求是不同的。

有的策略的選擇與產(chǎn)品的外形和物理特性相關(guān)聯(lián)，比如異形品、易碎品、長大件、超重件、冷凍品等等，這些特征對揀選策略產(chǎn)生影響。不要強求整齊劃一的策略，多元并存往往是最合理的選擇。

規(guī)模越大、業(yè)務(wù)越復(fù)雜的系統(tǒng)，越要分類進行處理，以便化繁為簡，化整為零，尋求在每個分類中的解決方案。比如在電商物流中心，單件訂單是一個特例，往往占比高達40%～60%，如果將單件訂單分開來處理，系統(tǒng)的難度將變得較低，從而有利于采用更經(jīng)濟的手段解決揀選問題。有些系統(tǒng)SKU很多，但頭部的SKU相對較少，如果將頭部的分開處理，整個系統(tǒng)也會變得相對簡單。類似的問題幾乎在每個項目中均會遇到。追求總體的優(yōu)化和簡約，是物流系統(tǒng)的精髓。

五、結(jié)束語

物流配送中心的揀選技術(shù)，是過去20年來發(fā)展最快速的物流技術(shù)之一，其背后的推動力一方面來自電商，另一方面則是定制化需求。電商提供了海量的SKU和訂單，而且以拆零作業(yè)為主，因此各種揀選技術(shù)應(yīng)運而生。毋庸置疑，貨到人揀選和全自動揀選是未來發(fā)展的方向，但這并不意味著其它揀選技術(shù)的消亡。前幾年大家都在預(yù)測和津津樂道的定制化的前景，其實，真正的定制化不在于“千人千面”的產(chǎn)品個性化需求，這只是表面現(xiàn)象，真正驅(qū)動定制化發(fā)展的仍然是技術(shù)的進步，即按單生產(chǎn)取代批量生產(chǎn)的能力。對物流來說，電子商務(wù)已經(jīng)是最高層級的定制化需求了，只是有些需求還沒有被挖掘出來，或為大眾所認知而已。

從技術(shù)層面看，物流技術(shù)（包括揀選技術(shù)）的發(fā)展，有兩個典型的時代，即過去的時代和未來的時代，過去的時代強調(diào)流程、技巧、方案和人的經(jīng)驗，是一個以客戶需求為主的時代；而未來的時代，更強調(diào)標準化、自動化、數(shù)字化和智能化，AI的強大能力足以彌補流程和布局的不足，物流的規(guī)劃設(shè)計將變得相對簡單，是一個以技術(shù)為主的時代。那些曾經(jīng)引以為傲的經(jīng)驗和技巧，其作用將大打折扣，甚至再無用武之地。當然我們也不必過于樂觀和悲觀，即現(xiàn)在我們還處于過渡時期，各種揀選技術(shù)的并存將是常態(tài)，傳統(tǒng)的揀選技術(shù)仍然具有很強的生命力。