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智慧物流与供应链基础
1.6.1.2 任务二 智慧仓储作业模式分析
任务二 智慧仓储作业模式分析

引 例

某企业物流仓主要为天猫商城平台的商家提供商品的存储保管等服务,仓库面积为12 000平方米,存储商品种类达10 000种,主要存储服装、生活用品、食品、小型电子产品等,订单具有多批次小批量的特点,且存储商品的周转天数大都较短,且受各种大促的影响,经常会出现短期内订单量暴增的现象。另外,因库存商品管理方面的疏忽,“货不对位”的现象屡见不鲜。在订单拣货效率方面也存在一些问题,无法很好地满足客户的需求。因此需要通过相关智能仓储技术、设备的应用来更好地满足客户需求。

思考题:

结合案例背景,分析该企业物流仓实现升级应选取的智慧仓储作业模式和场景类型。

一、智慧仓储作业模式

智慧仓储AGV作业模式有P2P智能搬运、订单到人、货架到人、料箱到人等作业模式。

(一)P2P智能搬运作业模式

P2P(Point to Point)是指点到点的智能搬运,一般用于工厂场景。比如:①从仓库把物料运输到产线;②产线和产线之间半成品的转运;③产线成品到最后成品仓库的搬运等。

P2P智能搬运作业工作流程如下。

(1)AGV小车在待命区待命,等待执行命令。

(2)当成品产线传输区里有成品下线时,系统向AGV控制系统发送任务信息。

(3)AGV控制系统收到任务信息反馈后,会根据各辆AGV小车的位置进行任务分配并按路径行驶,随后AGV控制系统发出任务指令。

(4)AGV小车接收到任务信息后,出发前往产线传输装载区。

(5)AGV小车到达成品产线传输区等待货物下线,并对货物进行自动装载,然后沿着AGV控制系统规划好的路线运载货物回到仓库。

(6)AGV小车通过感应地面上路径标签(二维码或RFID标签等形式),对货架的所在地进行定位,并找到货物所要堆放的货架位置。

(7)到达要存放的货架前后,AGV小车将货物放进货架中,并对货架上的信息卡进行信息读写,反馈给AGV控制系统,对货物的存放位置进行记录。

(8)货物上架完成后,AGV小车退出货架位置,继续进行下一个任务,或者回到服务区充电或待命。

通过AGV自动化物流系统,产线到仓库运输的效率得到很大改善,大大减少了企业在运输环节的成本,使企业生产物流更加自动化、智能化。

(二)“订单到人”作业模式

“订单到人”(Order To Person,OTP)作业模式(见图6-4),将仓库分成不同的区域,仓储机器人驮拣货车带着订单任务去相应拣货点实现“订单找货”,再由不同区域拣货员根据当前机器人订单完成拣货。

AGV“订单到人”主要作业流程如下。

(1)机器人从调度系统获取拣选任务。

(2)机器人根据指令将载有订单箱的拣货车运送至拣选工作站。

(3)拣货员负责若干巷道的拣货工作。

(4)拣货员将拣选车的商品分拨到拣货车。

(5)拣货后,机器人搬运拣选车至其他拣选工作站,直至完成所有订单的拣货作业。

“订单到人”作业模式其特征就是用AGV代替人的搬运操作。如果区域AGV忙不过来,可以快速调整热点区域的分布,实现动态流量的调度,甚至可以通过后台的调动数据,使某个地方的AGV多一些或少一些。

“订单到人”作业模式适应场景:畅销品(出库频率高);升级改造的大面积、多种类、大订单的仓库。

(三)“货架到人”作业模式

“货架到人”(Goods Shelf To Person)作业模式(见图6-5),AGV驮的是货架。

“货架到人”作业模式适合场景:小件、规整、非重型商品;种类多、寻找难度大的商品;含订单少、复拣率低的商品。在这种工作方式下,货架高度受限,仓库利用率偏低,AGV在搬运的过程中为确保稳定性,不适合重型物品。地狼仓大多采用这种方式。

AGV“货架到人”主要作业流程如下。

(1)机器人接收调度系统指令。

(2)根据指令将需要拣选货物的货架从货架存放区搬运至拣选工作站。

图6-4 “订单到人”作业模式

图6-5 AGV“货架到人”作业模式

图6-6 AGV“料箱到人”作业模式

(3)拣货员从货架上取下商品完成拣选和分拨。

(4)拣货后,机器人驮着货架搬至下一个站点或返回存放区。

(四)AGV“料箱到人”作业模式

飞狼仓主要采用“料箱到人”作业模式,这种模式适合配件类、重型物品,能够确保搬运的过程稳定,空间利用率比较高。“料箱到人”作业模式(见图6-6)是指自主移动机器人根据任务拣选相应的料箱送到固定工作台,再由工作人员拣选,但是这种方式对仓内标准化要求较高,在前期部署需要大量资金投入,后期改造成本高。

AGV“料箱到人”作业流程如下。

(1)每个料箱可以放若干个SKU。

(2)机器人根据任务叉举待操作的料箱到工作站。

(3)操作员在工作站对料箱商品进行各类操作。

(4)机器人将料箱拖放回空置货位。

采用“料箱到人”作业模式,一个料箱可以放多个SKU,通过若干台AGV,把料箱驮到工作站,可以保证料箱送到工作站是连贯的,人可以不停地作业。

(五)AMR“订单到人”作业模式

AMR是Autonomous Mobile Robot的缩写,即自主移动机器人,是集环境感知、动态决策规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统,它可以实现“人机协作不跟随、人机协同一体化”的“订单到人”模式。与前几代需要依靠磁条或者二维码定位导航的移动机器人AGV相比,AMR是AGV的一个升级形态,AMR不需要依靠磁条或者二维码等进行定位导航,具备环境感知和自主决策与控制能力,可根据现场情况动态规划路径、自主避障。AMR“订单到人”作业模式如图6-7所示。

AMR“订单到人”作业流程如下。

(1)调度系统根据集合单、订单时效、VIP订单、路径等以最优的方式发布拣货指令。

(2)作业员将载物箱放在机器人上并扫码获取任务信息。

(3)机器人自主移动至任务储位。

(4)作业员根据平板指示找到货品,即刻复核储位、货品及数量。

(5)读取RFID标签后,放入载物箱,继续下一个拣选。

(6)所有拣选任务完成后,机器人前往分拣区配合播种。

(7)管理员可通过数据面板实时掌握业务动态。

AMR“订单到人”作业模式适合中件仓、中小件仓。建设和升级仓库成本较小,更无须定制货架、料箱及部署二维码等,跨仓搬仓皆可使用,能柔性适应订单波峰波谷变化,淡旺季使用率达100%,可实现随时增减AMR。

图6-7 AMR“订单到人”作业模式

智慧仓储“点到点”“订单到人”“货架到人”“料箱到人”等作业模式相比传统人工拣货,可节约大量拣货人力,订单拣选准确率较高,拣货效率相比传统模式提高数倍。同时自动化水平高,柔性好,可根据需求动态调整拣货点和机器人等数量。

智慧仓储作业模式除了上述几种外,还有输送线—订单箱到人、立体库—托盘到人、分拣机—订单箱到包装线等场景模式。

实用案例

视频 新一代货到人拣选方案

新一代货到人拣选方案

对于仓储物流自动化来说,存储、效率和成本三个指标往往无法兼顾,不同行业仓储运营难以用一套解决方案去解决所有难题。极智嘉在2022年10月推出新一代货到人拣选方案PopPick。据介绍,该方案基于订单预测与智能理货算法,PopPick工作站能够在夜间或者闲时自动理货以提高货架订单命中率。

目前,PopPick解决方案可以做到单趟搬运60个料箱。基于订单预测和智能理货算法,PopPick工作站可在夜间或空闲时间自动理货,无须人工干预即可完成不同货架之间的货箱交换,一次搬运可命中10箱以上,搬运效率非常高。潜伏式搬运机器人的路径丰富,因此机器人在整个场地的布局中密度能够做到最大化。PopPick工作站也符合人体工学设计,双点箱式拣选效率可达650箱/小时/工位。数据显示,PopPick通过货箱间距极限压缩和四向车拓展高层空间的方式,实现存储能力较人工仓提升4倍的领先优势。

不仅如此,其大中小件全兼容,货箱、货架、托盘全融合;支持整托、整箱和拆零拣选的模式,同时支持集货。此外,PopPick成本仅为传统方案的50%。

(资料来源:物流指南网)

二、智慧仓储设施设备

智慧仓储设施设备包括储存系统、输送系统和拣选系统。

(一)存储系统

智慧仓储的存储形式也由过去主要以托盘存储转变为主要以料箱存储,存储在可移动式货架上。然而,不管是哪种存储方式,存储作业的自动化是实现“货到人”的基础。存储系统具体包括AS/RS、Miniload、2D/3D密集存储系统、Multi Shuttle多层穿梭车以及AGVS等。

1.AS/RS

AS/RS(Automated Storage and Retrieval System,自动存取系统),就是自动化仓储系统,是由高层立体货架、堆垛机、输送系统、信息识别系统、计算机控制系统、通信系统、监控系统、管理系统等组成的自动化系统,如图6-8所示。

2.Miniload

以料箱存储为对象的AS/RS系统被单独命名为Miniload(见图6-9),Miniload有很多种形式,尤其是货叉和载货台形式多达数十种,具有广泛的适应性,其存取能力最高可达每小时250次。Miniload是“货到人”拆零拣选的重要存取方式。

视频 几种智能搬运设备

图6-8 AS/RS

图6-9 Miniload

3.2D/3D密集存储系统

2D/3D密集存储系统(见图6-10)是一个集Miniload、穿梭车、提升机等多种系统于一体的全新一代存储系统,分为托盘和料箱两种方式,其存储效率是传统立体库存储的1.5~3倍,被称为存储系统的里程碑成果。

4.Multi Shuttle多层穿梭车

Multi Shuttle多层穿梭车(见图6-11)取代Miniload完成存取作业,可以满足每小时多达1 000次的存取作业的需求,这是一个革命性的成果,将存取效率提升了一大步。

图6-10 2D/3D密集存储系统

图6-11 Multi Shuttle多层穿梭车

5.AGVS

AGVS(Automated Guided Vehicle System,自动导引搬运车系统),开始作为一种输送系统,广泛应用于汽车装配、烟草等制造企业以及港口等场合。随着AGV的不断发展,不仅其形式发生了巨变,其应用场景亦发生了变化。亚马逊推出的Kiva系列机器人,实际上已将AGVS的应用从单纯的输送转变为一个集存取与输送于一体的“货到人”系统,其应用前景广阔。

AGV全称“自动导引搬运车”,也可称为AGV机器人(见图6-12)。AGV仓储机器人装备了电磁、光学或其他自动导引装置,是能够沿规定的导引路径行驶的无人驾驶运输车。

AGV机器人作业流程(见图6-13):“货到人”作业模式中,AGV机器人根据控制系统的指令到达待拣选品项所在的货架下,举起货架搬运至指定拣选台,拣选人员根据订单信息依次完成拣选任务;拣选完成后,AGV机器人根据指令移动至下一个拣选台或将货架搬回原始位置,然后开始下一个拣选任务。

图6-12 AGV机器人

图6-13 AGV机器人作业流程

AGV机器人的主要技术参数包括额定载重量、自重、停位精度、最小转弯半径、车体尺寸、行驶速度和工作周期等。

(1)额定载重量,即自动引导搬运车所能承载货物的最大重量。目前AVG的载重量范围在50~20 000千克,以中小型吨位居多,根据调查,目前使用AGV载重在100千克以下的占19%,载重在100~300千克的占22%,300~500千克的占9%,500~1 000千克的占18%,1 000~2 000千克的占21%,2 000~5 000千克的占8%,而5 000千克以上的数量极少。

(2)自重,即自动引导搬运车与电池加起来的总重。

(3)停位精度:指自动移载时实际位置与程序设定位置的偏差。

(4)最小转弯半径,是确定车辆弯道运行所需空间的重要参数。

(5)车体尺寸,即车体的长宽高及外形尺寸,该尺寸所承载货架的尺寸和通道宽度相适应。

(6)行驶速度,即在自动导引搬运额定重量下行驶所能达到的最快速度。它是确定车辆作业周期和搬运效率的重要参数。

(7)工作周期:自动导引搬运完成一次所需的时间。

AGV机器人的优势主要体现在无人化、准确性、灵活性和高效率等方面。AGV机器人方便搬运,占地面积小,加上人工成本的上涨,AGV的无人化、少人化优势越来越明显。AGV机器人行驶路径和速度可控,定位停车准确;AGV机器人的全程监控,可大幅度提高订单任务的准确性。AGV机器人可与各类工作场所进行匹配,实现柔性衔接;对于“货到人”的工作模式,可省去货品下架、搬运的时间;AGV机器人具备自动充电的功能,可实现全天连续工作,提高作业效率。

(二)输送系统

输送系统采用多层输送系统和并行子输送系统的方式,可完成多达每小时3 000次的输送任务,更大的输送量客观上是有需求的,但需要采用一些特殊的手段,如配合3D密集存储系统等。AGV是集存取与输送于一体的“货到人”系统。

(三)拣选系统

拣选系统主要指的是拣选工作站(见图6-14)相关设施设备,拣选工作站的设计非常重要。一个工作站要完成每小时多达1 000次的拣选任务,依靠传统的方法是无法想象的。目前设计的拣选工作站采用电子标签、照相、RFID、称重、快速输送等一系列技术,已经可以满足实际需求。

工作站是拣选人员进行拣选、扫描的操作区域,拣选区域需设计拣选人员的操作空间、AGV机器人在拣选台的排队区域和拣选区域。一般每个拣选台安装一个显示屏、货架、播种墙、监控设备以及扫描装置等,拣选人员根据显示屏提示的拣选信息进行拣选作业,将拣选出来的货品进行扫描,系统提示拣选完成。

图6-14 拣选工作站

案例分析

物流大件智慧无人仓

日日顺物流依托先进的管理理念和物流技术整合网络资源,搭建了一个开放的专业化、标准化、智能化大件供应链服务平台。

在智能化方面,日日顺物流建立了行业内首个智慧无人仓,实现了从商品入库到出库全过程的无人化作业模式。在专业化方面,日日顺物流形成了包括智能多级云仓方案、干线集配方案、区域可视化配送方案、送装方案、价值交互增值方案在内的智慧物流五大核心解决方案。

1.人单货库智能交互,全流程自动作业效率最优

大件物流领域一直是智能化推进的痛点,因为其自身体积大、易损坏等特征,使得大件物流仍需人力搬运,效率低且成本高。对于这一问题,日日顺物流早在21世纪初便在行业内建立了首个智慧无人仓,运用各种自动化设备进行无缝对接运转,实现了仓内全天候的可无人化黑暗作业。

在智慧仓作业过程中,产品输送线、全景扫描站、自动化立体库、AGV小车等智能化设施可互联互通、自主控制,并自行完成对货物的运输、扫描、外检、存储、地面运送等流程,在每个环节都实现了运输路径、货物摆放等的最优,最大程度地节省空间、提高效率。

2.信息系统全网覆盖,提供城乡无差异物流服务

在智慧物流的推进下,日日顺物流持续完善网络配送系统,建立了国内大件物流行业首个全国共享的三级分布式云仓网络,并实现了与多元化干线集配网、仓配一体化网、最后1千米末端网、连接城&村服务网的融合,组建起大件物流领域唯一全网覆盖、送装同步、到村入户的服务网络。目前,日日顺物流通过建立前置仓、发运基地、中转站等配套设施,其配送范围已覆盖全国2 915个县区,实现了农村与城市无差别的送装服务。

3.四网融合是平台的核心竞争力

日日顺物流始终坚持以用户最佳体验为标准,依托覆盖到村仓储网、即需即送配送网、最后1公里送装一体服务网和即时交互信息网的“四网融合”的平台核心竞争力,为社会提供最优质的物流服务。

物联网时代,日日顺物流先后经历企业物流→物流企业→平台企业三个阶段,实现了从传统经济向物联网经济的成功转型。

(资料来源:物流技术与应用)

思考题:

1.日日顺大件物流提供的智慧物流五大核心解决方案是什么?

2.日日顺物流大件智慧无人仓有何特色?