本文對采用AGVS構建的“貨到人”分揀系統和使用穿梭板構建的“貨到人”分揀系統進行了比較研究,得出理性思考的研究結果,對企業如何選擇先進的“貨到人”分揀系統具有一定價值。
訂單揀選(Order picking)是指在物流配送中心中,根據訂單信息要求組織相關人員、設施、資源,進行快速、高效的揀貨組配作業。要完成訂單的高效揀選,必須依托先進的物流系統。
De Koster等于2007年將物流配送中心的訂單揀選作業劃分為“貨到人(Parts-to-picker)”和“人到貨(Picker-to-parts)”兩大類,分別進行研究。Dallari等針對配送中心的揀貨作業過程,進一步將分揀系統劃分為“人到貨處”、“貨到人處”、“無人分揀”,分揀方式被分為拆單/合單分揀、分批分揀、自動化分揀,這些理論指導了訂單分揀技術和設備的研發。
本文比較研究“貨到人”分揀的兩種方式,即以Kiva Systems公司為代表的、采用AGVS(自動導引車系統)構建的“貨到人”分揀系統,和使用穿梭車構建的立體倉庫的大流量“貨到人”分揀系統,為相關企業提供選型參考。
一兩種“貨到人”分揀系統的特點
1.AGVS構建的“貨到人”分揀系統
近年來,關于“貨到人”分揀系統的研究越來越多,社會上最為關注的就是Kiva Systems公司的AGVS“貨到人”分揀系統,如圖1所示。
在這個系統中,貨物被安排在2米高的存貨貨架上。當有訂單需要進行分揀的時候,計算機系統下達搬運指令,AGV接收指令后,自動找到儲存相應貨物的貨架,將其搬運到“貨到人”分揀工位。分揀工位的操作人員根據計算機提示分揀貨物。分揀完畢后,AGV搬運存貨貨架到系統指定的位置。如圖2。
圖3給出了一個由AGVS構建的“貨到人”大型配送中心平面總圖,配送中心長×寬=160m×120m,其中存放1920個存貨貨架,存貨貨架的尺寸為1200 mm×1200 mm×
2200 mm,貨架底部預留400mm高的AGV作業空間。這樣,1920個存貨貨架的有效存儲面積為51100m2左右;使用160臺AGV,可以采用分區調度、優化路徑、AGV隨機就近作業等方式,提高系統的作業效率。
AGV的自重約145kg,可頂升抬起重達340kg的物品,因為運行環境的局限,目前世界上AGV的運行速度最快為90m/min。
2.采用穿梭板構建的“貨到人”分揀系統
采用穿梭板構建的“貨到人”分揀系統,原理圖如圖4。
該系統包括由安裝有行走軌道的存儲貨架、穿梭板、換層提升機、高速載貨提升機以及出入庫快速輸送機系統、“貨到人”揀貨臺、電控系統(WCS)、倉庫管理系統(WMS)等組成。WCS、WMS中含有立體智能交通管理、動態智能貨位分配調度等先進技術,穿梭車由安裝在貨架上的滑觸線取電,條碼定位,如圖5。
存儲貨架為立體貨架,格局需要確定;換層提升機、高速載貨提升機采用伺服控制,換層提升機速度為150m/min,加速度為1m/s2,承載400kg,功率為5.5kw;高速載貨提升機速度為150m/min,加速度為1m/s2,承載500kg,功率為5.5kw;穿梭車根據出入庫的能力來靈活配置,出入庫能力超大時可以每一層一巷道使用一臺穿梭車,穿梭車的速度為360m/min,最大加速度高達3m/s2,承載60kg,功率為1.2kw,穿梭車可以設計為每次取一件貨物,也可以設計為每次取多件貨物;快速輸送機系統采用齒形帶傳動結構,速度為150m/min;揀貨臺根據訂單量的大小確定。
用穿梭板構建的“貨到人”分揀系統,其工作原理為:上位計算機WMS系統對存儲物位的分配及管理優化,下達出庫或入庫指令,通過WCS系統下達出入庫任務給主控PLC,PLC通過無線通訊指令控制協調穿梭車、換層提升機、載貨提升機以及出入庫輸送機系統等按指令作業,實現出入庫功能,從而實現高效大流量的出入庫作業。計算機管理信息系統下達訂單分揀任務后,出入庫作業以及快速輸送系統的高效率、大流量的作業,滿足了“貨到人”分揀系統分揀補貨的及時性,揀貨人員在揀貨臺上根據計算機信息系統的提示即可完成訂單的分揀。
圖6是用穿梭板構建“貨到人”分揀系統的某配送中心總體圖,配送中心建筑長100m,寬30m;立庫貨架有效高度為18.4m,8排,22層,有效存儲面積52800m2;4個巷道,每巷道使用8臺穿梭板,共使用32臺穿梭板。該系統分揀作業效率是圖3所示的配送中心的6倍左右。
二兩種“貨到人”分揀系統的比較研究
“貨到人”分揀系統具有作業效率高、存儲密度高、降低勞動強度、節省用工數量等優勢,特別是包裝不規則的產品的分揀,訂單處理快捷,適宜于多品種、小批量、多批次的碎片化訂單處理;同時,以更加自動化的物流系統取代大量人工作業,可以應對勞動力成本上升、作業人員穩定性下降的新常態,越來越受到電商、醫藥、冷鏈以及服裝、食品、化妝品、奢侈品等物流領域的關注。
將AGVS構建的“貨到人”分揀系統和使用穿梭板構建的“貨到人”分揀系統進行分析比較,可發現兩者的倉庫空間利用率不一樣。因為必須符合人機工程的需要,所以存貨貨架的高度只有2m左右,所以AGVS構建的“貨到人”分揀系統,適用于倉庫高度低、占地面積大的情況,通過分多個區儲存和揀選。當倉庫高度較高時,Kiva Systems公司曾將AGVS的控制與電梯的控制連鎖,想出搭二層閣樓以提高空間利用率的辦法,如圖7。由此可見,它適用于以揀選為主要功能的多品種、少量、輕量商品的揀選。
而用穿梭板構建“貨到人”分揀系統,其存貨貨架為立體倉庫,可以根據需要設計貨架的高度,能夠充分利用空間,占地面積小,入出庫作業效率高,它適用于以儲存為主要功能的少品種、托盤貨物的整存整取作業,在出庫區也可作少量的揀選作業。
無論是AGVS構建的“貨到人”分揀系統,還是穿梭板構建的“貨到人”分揀系統,都代表了先進生產力的發展方向,企業可以根據實際需要選擇適用的解決方案。
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