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两种“货到人”分拣系统的比较研究

2016/2/4 13:08:03来源:作者:冉文学、陈凡

  本文对采用AGVS构建的“货到人”分拣系统和使用穿梭板构建的“货到人”分拣系统进行了比较研究,得出理性思考的研究结果,对企业如何选择先进的“货到人”分拣系统具有一定价值。

  订单拣选(Order picking)是指在物流配送中心中,根据订单信息要求组织相关人员、设施、资源,进行快速、高效的拣货组配作业。要完成订单的高效拣选,必须依托先进的物流系统。

  De Koster等于2007年将物流配送中心的订单拣选作业划分为“货到人(Parts-to-picker)”和“人到货(Picker-to-parts)”两大类,分别进行研究。Dallari等针对配送中心的拣货作业过程,进一步将分拣系统划分为“人到货处”、“货到人处”、“无人分拣”,分拣方式被分为拆单/合单分拣、分批分拣、自动化分拣,这些理论指导了订单分拣技术和设备的研发。

  本文比较研究“货到人”分拣的两种方式,即以Kiva Systems公司为代表的、采用AGVS(自动导引车系统)构建的“货到人”分拣系统,和使用穿梭车构建的立体仓库的大流量“货到人”分拣系统,为相关企业提供选型参考。

  一两种“货到人”分拣系统的特点

  1.AGVS构建的“货到人”分拣系统

  近年来,关于“货到人”分拣系统的研究越来越多,社会上最为关注的就是Kiva Systems公司的AGVS“货到人”分拣系统,如图1所示。

 

  在这个系统中,货物被安排在2米高的存货货架上。当有订单需要进行分拣的时候,计算机系统下达搬运指令,AGV接收指令后,自动找到储存相应货物的货架,将其搬运到“货到人”分拣工位。分拣工位的操作人员根据计算机提示分拣货物。分拣完毕后,AGV搬运存货货架到系统指定的位置。如图2。

 

  图3给出了一个由AGVS构建的“货到人”大型配送中心平面总图,配送中心长×宽=160m×120m,其中存放1920个存货货架,存货货架的尺寸为1200 mm×1200 mm×

  2200 mm,货架底部预留400mm高的AGV作业空间。这样,1920个存货货架的有效存储面积为51100m2左右;使用160台AGV,可以采用分区调度、优化路径、AGV随机就近作业等方式,提高系统的作业效率。

 

  AGV的自重约145kg,可顶升抬起重达340kg的物品,因为运行环境的局限,目前世界上AGV的运行速度最快为90m/min。

  2.采用穿梭板构建的“货到人”分拣系统

  采用穿梭板构建的“货到人”分拣系统,原理图如图4。

 

  该系统包括由安装有行走轨道的存储货架、穿梭板、换层提升机、高速载货提升机以及出入库快速输送机系统、“货到人”拣货台、电控系统(WCS)、仓库管理系统(WMS)等组成。WCS、WMS中含有立体智能交通管理、动态智能货位分配调度等先进技术,穿梭车由安装在货架上的滑触线取电,条码定位,如图5。

 

  存储货架为立体货架,格局需要确定;换层提升机、高速载货提升机采用伺服控制,换层提升机速度为150m/min,加速度为1m/s2,承载400kg,功率为5.5kw;高速载货提升机速度为150m/min,加速度为1m/s2,承载500kg,功率为5.5kw;穿梭车根据出入库的能力来灵活配置,出入库能力超大时可以每一层一巷道使用一台穿梭车,穿梭车的速度为360m/min,最大加速度高达3m/s2,承载60kg,功率为1.2kw,穿梭车可以设计为每次取一件货物,也可以设计为每次取多件货物;快速输送机系统采用齿形带传动结构,速度为150m/min;拣货台根据订单量的大小确定。

  用穿梭板构建的“货到人”分拣系统,其工作原理为:上位计算机WMS系统对存储物位的分配及管理优化,下达出库或入库指令,通过WCS系统下达出入库任务给主控PLC,PLC通过无线通讯指令控制协调穿梭车、换层提升机、载货提升机以及出入库输送机系统等按指令作业,实现出入库功能,从而实现高效大流量的出入库作业。计算机管理信息系统下达订单分拣任务后,出入库作业以及快速输送系统的高效率、大流量的作业,满足了“货到人”分拣系统分拣补货的及时性,拣货人员在拣货台上根据计算机信息系统的提示即可完成订单的分拣。

  图6是用穿梭板构建“货到人”分拣系统的某配送中心总体图,配送中心建筑长100m,宽30m;立库货架有效高度为18.4m,8排,22层,有效存储面积52800m2;4个巷道,每巷道使用8台穿梭板,共使用32台穿梭板。该系统分拣作业效率是图3所示的配送中心的6倍左右。

 

  二两种“货到人”分拣系统的比较研究

  “货到人”分拣系统具有作业效率高、存储密度高、降低劳动强度、节省用工数量等优势,特别是包装不规则的产品的分拣,订单处理快捷,适宜于多品种、小批量、多批次的碎片化订单处理;同时,以更加自动化的物流系统取代大量人工作业,可以应对劳动力成本上升、作业人员稳定性下降的新常态,越来越受到电商、医药、冷链以及服装、食品、化妆品、奢侈品等物流领域的关注。

  将AGVS构建的“货到人”分拣系统和使用穿梭板构建的“货到人”分拣系统进行分析比较,可发现两者的仓库空间利用率不一样。因为必须符合人机工程的需要,所以存货货架的高度只有2m左右,所以AGVS构建的“货到人”分拣系统,适用于仓库高度低、占地面积大的情况,通过分多个区储存和拣选。当仓库高度较高时,Kiva Systems公司曾将AGVS的控制与电梯的控制连锁,想出搭二层阁楼以提高空间利用率的办法,如图7。由此可见,它适用于以拣选为主要功能的多品种、少量、轻量商品的拣选。

 

  而用穿梭板构建“货到人”分拣系统,其存货货架为立体仓库,可以根据需要设计货架的高度,能够充分利用空间,占地面积小,入出库作业效率高,它适用于以储存为主要功能的少品种、托盘货物的整存整取作业,在出库区也可作少量的拣选作业。

  无论是AGVS构建的“货到人”分拣系统,还是穿梭板构建的“货到人”分拣系统,都代表了先进生产力的发展方向,企业可以根据实际需要选择适用的解决方案。

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