倉儲(chǔ)物流多機(jī)協(xié)同揀選策略解析

文/ 黃志明

蘇州牧星智能科技有限公司

近年來，多類型AGV和其他物流自動(dòng)化設(shè)備開始在倉庫中大量投入使用，提升效率的同時(shí)，一定程度上緩解了倉庫的招工難問題。但是，目前這些設(shè)備大部分仍處于孤島作業(yè)狀態(tài)，各類自動(dòng)化設(shè)備間只做交接，不做全流程串聯(lián)，很難發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)點(diǎn)，如何做到多類型AGV和自動(dòng)化設(shè)備的協(xié)同作業(yè)，發(fā)揮1+1>2的功效，是目前亟待解決的問題。本文將針對(duì)物流倉儲(chǔ)作業(yè)的多機(jī)協(xié)同揀選策略進(jìn)行深度解析。

隨著物流技術(shù)的不斷發(fā)展，目前應(yīng)用于揀選環(huán)節(jié)的自動(dòng)化物流設(shè)備及技術(shù)類型豐富，特別是“貨到人”揀選技術(shù)近年來得到了較大的發(fā)展和更大規(guī)模的應(yīng)用。其中，以多種類型的AGV配合其他物流自動(dòng)化設(shè)備，以及多類型AGV之間相互配合實(shí)現(xiàn)“貨到人”揀選甚至全自動(dòng)化揀選最受關(guān)注。

多類型AGV和其他物流自動(dòng)化設(shè)備的協(xié)同，通常應(yīng)用于不同行業(yè)具有一定規(guī)模的物流配送中心作業(yè)場(chǎng)景。大型物流配送中心通常采用存揀分離模式，即存儲(chǔ)區(qū)為高位貨架，負(fù)責(zé)商品的大規(guī)模儲(chǔ)存，另設(shè)揀選區(qū)用于訂單揀選，高位貨架存儲(chǔ)區(qū)同時(shí)承擔(dān)向揀選區(qū)補(bǔ)貨的功能。

因此，倉庫中的業(yè)務(wù)流程主要包含：高位貨架上架、高位貨架向揀選區(qū)補(bǔ)貨下架，揀選區(qū)補(bǔ)貨上架、揀選區(qū)揀選、訂單分撥、包裝、包裹分揀等。針對(duì)以上業(yè)務(wù)流程，本文基于多類型AGV與自動(dòng)化設(shè)備協(xié)同作業(yè)場(chǎng)景，設(shè)置不同的揀選策略，用于滿足倉儲(chǔ)效能最大化。

一、自動(dòng)化物流設(shè)備導(dǎo)入

1.高位貨架區(qū)

高位貨架用于大規(guī)模的商品存儲(chǔ)，可以由多種自動(dòng)化物流設(shè)備實(shí)現(xiàn)相關(guān)作業(yè)。常規(guī)高位貨架布局中，大多采用無人叉車進(jìn)行上架和下架操作，同時(shí)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)。但是無人叉車在轉(zhuǎn)運(yùn)中，速度較慢，從而影響到整個(gè)環(huán)節(jié)的作業(yè)效率。

因此本文提出無人叉車與潛伏式AGV協(xié)同作業(yè)，其中，無人叉車替代傳統(tǒng)高位叉車負(fù)責(zé)高位貨架二層及以上的庫存上架以及下架商品的出庫；潛伏式AGV可以應(yīng)用于高位貨架一層，實(shí)現(xiàn)高位貨架區(qū)域的庫存上架以及下架商品的出庫。這樣的布局可有效地保證無人叉車運(yùn)行區(qū)域在通道中，只負(fù)責(zé)上架和下架操作；潛伏式AGV負(fù)責(zé)商品外部轉(zhuǎn)運(yùn)，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，提升效率。

2.揀選區(qū)

無人叉車負(fù)責(zé)商品上/下架操作，潛伏式AGV 負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)，兩者協(xié)同作業(yè)，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，提升效率

潛伏式AGV“貨到人”揀選

“貨到人”揀選工作站

揀選區(qū)負(fù)責(zé)履行大部分零散揀選訂單，基于傳統(tǒng)人工倉庫，作業(yè)面積大、新員工尋找貨位困難、揀選員工績效考評(píng)難等問題，導(dǎo)入潛伏式AGV貨到人揀選。

一方面，潛伏式AGV可以替代人工的行走，減少勞動(dòng)強(qiáng)度；另一方面，貨到人揀選具有優(yōu)化的PC界面，方便員工迅速尋找貨位揀選商品；同時(shí)，操作工作站集中，人員管理難度降低。

3.分揀區(qū)

根據(jù)倉庫業(yè)務(wù)流程，分揀區(qū)主要分為訂單商品分揀和包裹分揀。導(dǎo)入分揀機(jī)器人，完成超大播種墻的訂單分播和包裝完成后的包裹分揀，提升分揀效率。

二、補(bǔ)貨策略

及時(shí)準(zhǔn)確地將貨物補(bǔ)充到揀選區(qū)是保證揀選效率的重要因素。如何保證揀選區(qū)存儲(chǔ)量和補(bǔ)貨頻次平衡，以及補(bǔ)貨的簡易性，是補(bǔ)貨策略的重點(diǎn)。

補(bǔ)貨數(shù)據(jù)需要和商品銷售信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，WMS需要根據(jù)過去某段時(shí)間和當(dāng)前的SKU的銷售量以及揀選區(qū)的存儲(chǔ)量，確認(rèn)每種SKU的存儲(chǔ)量，以及需要從高位貨架區(qū)補(bǔ)貨的數(shù)量，按照如下流程進(jìn)行補(bǔ)貨操作。

1.高位貨架一層有需求補(bǔ)貨的SKU

當(dāng)高位貨架一層的商品庫存數(shù)量小于揀選區(qū)需求補(bǔ)貨量時(shí)，WCS調(diào)度潛伏式AGV將商品從高位貨架一層存儲(chǔ)區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)至潛伏式AGV上架區(qū)域，由人工上架至潛伏式AGV的揀選區(qū)；

當(dāng)高位貨架一層的商品庫存數(shù)量大于揀選區(qū)需求補(bǔ)貨量時(shí)，WCS調(diào)度潛伏式AGV將商品從高位貨架一層存儲(chǔ)區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)至拆碼垛區(qū)域，由自動(dòng)拆碼垛機(jī)器人將需求的數(shù)量進(jìn)行拆垛重新碼放到轉(zhuǎn)運(yùn)潛伏式AGV的載具上，潛伏式AGV將商品從高位貨架一層存儲(chǔ)區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)至潛伏式AGV上架區(qū)域，由人工上架至潛伏式AGV的揀選區(qū)，拆垛完成剩余的商品庫存，由潛伏式AGV轉(zhuǎn)運(yùn)返回高位貨架一層存儲(chǔ)區(qū)。

2.高位貨架一層無需求補(bǔ)貨的SKU

由WCS調(diào)度無人叉車，將商品從高位貨架叉取交接到高位貨架兩端一層潛伏式AGV交接貨架中。

當(dāng)高位貨架一層的商品庫存數(shù)量小于揀選區(qū)需求補(bǔ)貨量時(shí)，WCS調(diào)度潛伏式AGV將商品轉(zhuǎn)運(yùn)至潛伏式AGV上架區(qū)域，由人工上架至潛伏式AGV的揀選區(qū)；

當(dāng)高位貨架一層的商品庫存數(shù)量大于揀選區(qū)需求補(bǔ)貨量是，WCS調(diào)度潛伏式AGV將商品轉(zhuǎn)運(yùn)至拆碼垛區(qū)域，由自動(dòng)拆碼垛機(jī)器人，將需求的數(shù)量進(jìn)行拆垛重新碼放到轉(zhuǎn)運(yùn)潛伏式AGV的載具上，潛伏式AGV將和商品從高位貨架一層存儲(chǔ)區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)至潛伏式AGV上架區(qū)域，由人工上架至潛伏式AGV的揀選區(qū)，拆垛完成剩余的商品庫存，由潛伏式AGV轉(zhuǎn)運(yùn)返回高位貨架一層存儲(chǔ)區(qū)。

三、揀選策略

1.一單一件/一單一種揀選策略

一單一件：一個(gè)訂單只有一件商品；

一單一種：一個(gè)訂單只有一種商品，且件數(shù)大于1件；

這兩種訂單最大的特點(diǎn)是，一個(gè)訂單中只有1種SKU，如何進(jìn)行行之有效的提總揀選，是本次揀選策略的重點(diǎn)。

（1）整托提總

根據(jù)整體訂單信息，將一單一件/一單一種中某種SKU數(shù)量提總，如果提總數(shù)量等于存儲(chǔ)區(qū)一個(gè)托盤存儲(chǔ)量的，任務(wù)下發(fā)給高位貨架區(qū)域，由高位貨架區(qū)直接出庫，優(yōu)化原本高位貨架補(bǔ)貨下架，AGV區(qū)域上架和AGV區(qū)域下架流程，優(yōu)化作業(yè)流程如下：

①WMS任務(wù)下發(fā)至高位貨架區(qū)；

②WCS調(diào)度無人叉車，將WMS指定貨位中的托盤叉出，放置在無人貨架區(qū)每條通道兩端的一層潛伏AGV交接點(diǎn)位的潛伏式AGV空貨架底框上；

③潛伏AGV接到無人叉車放置完成信息后，搬運(yùn)貨架底框+商品送至指定的包裝工作站；

④包裝工作站員工對(duì)訂單商品進(jìn)行包裝。

（2）整箱提總

如果提總訂單某SKU數(shù)量大于存儲(chǔ)區(qū)整托盤數(shù)量/體積的80%～100%，則采用高位貨架區(qū)提總揀選再分揀的流程進(jìn)行：

①WMS任務(wù)下發(fā)至高位貨架區(qū)；

②WCS調(diào)度無人叉車，將WMS指定貨位中的托盤叉出，放置在無人貨架區(qū)每條通道兩端的一層潛伏AGV交接點(diǎn)位的潛伏AGV空貨架底框上；

③潛伏AGV接到無人叉車放置完成信息后，搬運(yùn)貨架底框+商品送至拆碼垛機(jī)器人交接點(diǎn)位；

④拆碼垛機(jī)器人，將指定數(shù)量的外箱拆到輸送線中，通過輸送線，送至包裝工位，剩余庫存由潛伏式AGV送至揀選區(qū)進(jìn)行補(bǔ)貨上架。

2.原包裝發(fā)貨揀選策略

原包裝發(fā)貨，即商品外包裝可以直接用于發(fā)貨，不需要經(jīng)過包裝工作站進(jìn)行二次裝箱/裝袋處理，降低該類商品的倉內(nèi)操作流程，是該類商品揀選策略的重點(diǎn)。

針對(duì)原包裝訂單的揀選策略為提總揀選，如果總訂單某SKU數(shù)量大于存儲(chǔ)區(qū)整托盤數(shù)量/體積的50%～100%，則采用高位貨架區(qū)提總揀選再分揀的流程進(jìn)行：

①WMS任務(wù)下發(fā)至高位貨架區(qū)；

②如高位貨架區(qū)一層潛伏式貨架存儲(chǔ)區(qū)有庫存，則潛伏式AGV直接將貨架底框搬運(yùn)至拆碼垛機(jī)器人交接區(qū)；

③如高位貨架一層潛伏式貨架存儲(chǔ)區(qū)無庫存，或庫存不足，則WCS調(diào)度無人叉車，將WMS指定貨位中的托盤叉出，放置在無人貨架區(qū)每條通道兩端的一層潛伏AGV交接點(diǎn)位的潛伏AGV空貨架底框上；

④潛伏式AGV接到無人叉車放置完成信息后，搬運(yùn)貨架底框+商品送至拆碼垛機(jī)器人交接點(diǎn)位；

⑤拆碼垛機(jī)器人，將指定數(shù)量的外箱拆到輸送線中，并觸發(fā)自動(dòng)貼面單，貼完面單的包裹，通過輸送線，直接送至包裹分揀區(qū)，進(jìn)行包裹分揀操作；

⑥如拆垛完成尚剩余庫存，則通過補(bǔ)貨計(jì)算，確認(rèn)是送至揀選區(qū)進(jìn)行補(bǔ)貨上架，或轉(zhuǎn)運(yùn)回高位貨架一層，進(jìn)行存儲(chǔ)；如無庫存，則潛伏式AGV將空底框搬運(yùn)回高位貨架一層交接點(diǎn)位。

3.一單多種SKU揀選策略

一單多種SKU揀選完成最終交給包裝的最小單元即是一個(gè)客戶訂單，如何能夠最快速的揀選完成一個(gè)訂單中的商品，是本策略的重點(diǎn)。

（1）日常揀選策略

AGV揀選區(qū)域采用貨到人揀選，設(shè)置揀選工作站，配置播種墻，采用邊揀邊分的原則，將訂單從貨架直接揀選到播種墻的各個(gè)單元格中，每個(gè)單元格即為一個(gè)訂單，采用料箱裝載。

當(dāng)播種墻中全部訂單揀選完成后，潛伏式AGV將整面播種墻搬運(yùn)至包裝工作站進(jìn)行包裝，同時(shí)呼叫潛伏式AGV搬運(yùn)空的播種墻到達(dá)揀選工作站，繼續(xù)進(jìn)行揀選。

牧星智能機(jī)器人家族

這種揀選策略既可以保證一單多種SKU直接揀選到客戶訂單的單位，同時(shí)優(yōu)化訂單到包裝的轉(zhuǎn)運(yùn)。

（2）高峰揀選策略

● A類商品揀選

分析訂單數(shù)據(jù)，將熱銷度最高的前X種SKU定義為A類商品，A類商品品類少，訂單占比大，迅速處理全部商品均為A類商品的訂單，能夠快速處理大量訂單，減緩倉儲(chǔ)揀選壓力，揀選策略如下：

①WMS提總該類訂單，從高位貨架區(qū)域由潛伏式AGV將商品轉(zhuǎn)運(yùn)至拆垛機(jī)器人交接點(diǎn)，進(jìn)行拆垛操作，將拆垛完成的訂單商品通過潛伏式AGV轉(zhuǎn)運(yùn)至人工播種點(diǎn)；

②人工拆箱掃描商品后，放置于分揀式AGV的運(yùn)行皮帶上；

③分揀式AGV將商品分揀到各個(gè)分揀口，分揀口由高度稍低的分揀式AGV頂升料箱組成；

④分揀完成后，分揀口的分揀機(jī)器人將料箱轉(zhuǎn)移到輸送線上，送至包裝站臺(tái)進(jìn)行包裝。

● 其他商品揀選策略

潛伏式AGV貨到人揀選中，播種墻的格子數(shù)量多少，決定了工作站可以同時(shí)揀選的訂單數(shù)量，播種墻越大，工作站可以同時(shí)揀選的訂單數(shù)量越多，一個(gè)貨架到達(dá)工作站后，可用于揀選的商品越多，越能夠提升揀選效率。

所以高峰期，為提升工作站的產(chǎn)出（效率），可以在貨到人揀選的基礎(chǔ)上，將原本一個(gè)播種墻格子為一個(gè)訂單的配置更改為一個(gè)波次，播種墻的揀選訂單數(shù)量翻倍，單工作站單小時(shí)產(chǎn)能顯著提升。

揀選完成后的波次，通過潛伏式AGV送至人工播種區(qū)，人工在移動(dòng)播種墻進(jìn)行播種。播種完成后，潛伏式AGV搬運(yùn)整個(gè)播種墻，送至包裝區(qū)進(jìn)行包裝。

四、結(jié)束語

在倉儲(chǔ)物流中，針對(duì)不同的場(chǎng)景，選擇合適的策略，綜合協(xié)調(diào)各類AGV和自動(dòng)化設(shè)備，可以有效地提升倉儲(chǔ)物流的揀選效率并保證時(shí)效，為倉庫管理提供更多價(jià)值。