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货架在仓储自动化中的应用

  在复杂的仓储场景中,孕育着诸多自动化、智能化的“寻宝机会”。

  以SKU最多、业务流程最复杂的电商中心仓为例,主要作业流程有收货、存取、拣选、质检、打包、分拣、配送等十余个环节。

  听起来非常复杂?

  其实翻译一遍,商品在仓库中的一生可以被主要划分为进、存、出三个阶段。

  其中“存”的环境,直接决定了商品“进”和“出”的方式,因此我们从“存”开始讲解。

深圳货架

  商品在仓库中的存放环境通常为货架,而货架又分为两类:

  一是轻型隔板式货架,它常见于普通超市,在传统的人工拣选仓库中也被大量使用。

  传统的人工拣选电商仓库,其中有大量轻型隔板式货架,拣货员推着车走到各个货架前根据订单进行拣货。

  二是高位货架,也就是立库、阁楼。这类货架对很多人来说也并不陌生,在宜家、麦德龙等仓储式卖场里都能见到。

  宜家高位货架图

  而仓库里的货品在大部分情况下并不是直接放在货架上,而是放在标准化的存储单元中。常见的存储单元包括托盘和料箱。

  人工拣选的优化

  先讲一个近年来曝光率很高的明星方案——类Kiva方案。

  此方案由物流机器人公司Kiva System首创,它以货架搬运AGV(Automatic Guided Vehicle,移动机器人)为核心,主要的作用是优化人工拣选环节的效率。

  以往电商仓的拣货方式是拣货员人工推着小车或开着拖车到各个货架拿货,再将不同的商品组成一个个订单。

  京东618期间,一个拣货员一天要走60000步,约数十公里,占了拣货环节6到7成的劳动时间。

  亚马逊在美国罗密欧维尔的仓库

  而如下图所示的Kiva方案,则是让长得像扫地机器人一样的AGV钻到货架下面,通过顶升结构将货架抬起,然后托着货架移动到拣货员身边——这就是“货架到人”。

  它可拖着轻型货架在仓库中移动

深圳货架

  它实际上是“货到人”对“人到货”的取代——用速度更快、且不会劳累的机器人运货到人身边,替代人去找货,大大提升了拣货效率。

  机器人能通过激光导航或视觉导航技术,在无需轨道的情况下灵活移动。部署方案时也不涉及土木工程改建,周期较短,并可动态加减机器人数量。

  其中,最常见和成熟的导航方式是“特征点图片对比”,所以如下图所示,这种方案在运行时,地面上贴了很多供机器人识别的二维码。

  可以看到地面上设置有用于导航的二维码

  “货架到人”的缺点则是影响了存储密度——由于需要预留较大空间供货架移动,其存储密度甚至可能低于过去使用固定货架的仓库。

  近年来,这一路线上也发展出了变种,一个代表是变“货架到人”为“料箱到人”。“料箱到人”方案中,机器人不再是搬运整个货架,而是从货架上成批取出料箱。

  该方案的缺点则是一次拿货的种类比“货架到人”要少,但这可以通过一次操作多个料箱或优化调度算法来处理,提升作业效率。

  人工拣选的替代

  目前拣选、分拣环节的新趋势是更直接的“机器换人”。

  其实直到今天,在自动化已搞了快100年里的仓库里,大部分针对具体商品的“细活儿”——如把某盒面膜、某瓶化妆水从同类货品中挑出放到分拣带、组货箱或分拨机器人上——还是要靠人。

  拣选、分拣、组货、打标签、理货等流程也因而成了最耗劳动力的仓储环节。