智能工廠(chǎng)之挑揀
在智能工廠(chǎng)中,可以看到很多機(jī)器手,尤其在物流倉(cāng)庫(kù)中可以看到這些機(jī)器手,在井然有序的挑揀貨物,下面我們就來(lái)介紹一下智能工廠(chǎng)用到的挑揀技術(shù)。
1.什么是挑揀?
根據(jù)訂單中要求的商品名稱(chēng)、規(guī)格、型號(hào)、數(shù)量等,將商品從存儲(chǔ)的貨架或貨垛中取出,并分放到指定位置,完成用戶(hù)配貨要求的過(guò)程。 制造業(yè)內(nèi),挑揀是主要的備料方式,常用于倉(cāng)儲(chǔ)或線(xiàn)邊。
常見(jiàn)的挑揀方式有手持RF/PDA挑揀、語(yǔ)音挑揀、燈光挑揀等,隨著技術(shù)的發(fā)展開(kāi)始出現(xiàn)AR/VR挑揀等更加智能的挑揀方式。 根據(jù)挑揀所處的生產(chǎn)環(huán)節(jié),可以將挑揀作業(yè)分為兩類(lèi)。
① 倉(cāng)儲(chǔ)挑揀作業(yè)
倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)是保障生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)所需物料及時(shí)、準(zhǔn)確、有效供給的重要手段,也是各制造企業(yè)一直試圖削減成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。挑揀是倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)最核心最占成本的作業(yè)單元。如下圖所示為人工倉(cāng)儲(chǔ)挑揀示意圖:
據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,在經(jīng)典的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中,挑揀作業(yè)約占倉(cāng)庫(kù)運(yùn)營(yíng)成本的30%-50%,挑揀人員數(shù)量約占倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)人員數(shù)量的60%以上,而挑揀人員70%的作業(yè)時(shí)間在移動(dòng),30%的作業(yè)時(shí)間是用于挑揀物品。
這也是為什么近年來(lái)“貨到人”挑揀方法備受關(guān)注,并出現(xiàn)了“貨到機(jī)器”研究趨勢(shì)的原因所在。
② 線(xiàn)邊挑揀
生產(chǎn)制造的每一個(gè)加工環(huán)節(jié)以及上下加工工序間的轉(zhuǎn)換都離不開(kāi)物料的組織。因此,線(xiàn)邊挑揀是必不可少的生產(chǎn)物流作業(yè)過(guò)程。
根據(jù)生產(chǎn)制造的組織形式不同,可以分為:離散制造線(xiàn)邊挑揀、流水線(xiàn)制造線(xiàn)邊挑揀和單元制造線(xiàn)邊挑揀等。和倉(cāng)儲(chǔ)挑揀不同,線(xiàn)邊挑揀的作業(yè)對(duì)象相對(duì)單一,搬運(yùn)距離相對(duì)短,作業(yè)人員/設(shè)備相對(duì)少。但是線(xiàn)邊挑揀直接關(guān)系到加工的效率和質(zhì)量,也是在制品庫(kù)存的重要因素和生產(chǎn)周期的重要占時(shí)成分。
將商品按照不同的客戶(hù)、不同的配送路線(xiàn)進(jìn)行分類(lèi)、集中、裝車(chē)的輸送過(guò)程。 制造業(yè)內(nèi),分揀主要用于貨物的出庫(kù)及貨物中轉(zhuǎn)輸送。
常見(jiàn)的分揀設(shè)備有輸送線(xiàn)、分揀機(jī)、模組帶分揀、高速分流器等等。分揀設(shè)備正在朝著智能化、柔性化發(fā)展。
2.倉(cāng)儲(chǔ)挑揀技術(shù)
挑揀作業(yè)受生產(chǎn)訂單的驅(qū)動(dòng),受倉(cāng)儲(chǔ)布局的制約,而整個(gè)過(guò)程訂單下達(dá)及匯聚生成揀貨策略輸出揀貨單規(guī)劃揀貨路徑揀貨集中審核送線(xiàn)邊受企業(yè)的生產(chǎn)組織模式的調(diào)度。倉(cāng)庫(kù)在接到ERP系統(tǒng)的出貨指令后,WMS會(huì)根據(jù)生產(chǎn)調(diào)度需求,選擇揀貨策略(技術(shù)):“基于訂單的挑揀”、“基于批量的挑揀”和“基于流程的挑揀”。
① 基于訂單的挑揀 或者說(shuō)摘果式挑揀,是最基本的挑揀方式。WMS會(huì)將每一個(gè)客戶(hù)的訂單,根據(jù)倉(cāng)庫(kù)布局(貨物儲(chǔ)存布局)分解成揀貨單,分派給不同區(qū)域的揀貨員,并生成揀貨路徑。揀貨員揀取貨物后,送到集中區(qū)域合并,復(fù)核后交由下一個(gè)配送流程,送交生產(chǎn)線(xiàn)邊。
② 基于批次的挑揀 或者說(shuō)播種式挑揀,是為了進(jìn)一步提升挑揀效率,降低揀貨強(qiáng)度而提出的一種挑揀策略(技術(shù))。 接到ERP指令后,WMS會(huì)將若干訂單匯總,將相同的物品進(jìn)行合并,再根據(jù)倉(cāng)庫(kù)布局(貨物儲(chǔ)存布局)編制揀貨單,分派給不同區(qū)域的揀貨員,并生成揀貨路徑。揀貨員揀取貨物后,送到集中區(qū)域。在該區(qū)域,根據(jù)生產(chǎn)組織需要,可以按照訂單再次挑揀組合,也可以直接復(fù)核后交由下一個(gè)配送流程,送交生產(chǎn)線(xiàn)邊。
③ 基于流程的挑揀 基于流程的挑揀和基于批次的挑揀相似,不同之處在于,WMS會(huì)匯聚當(dāng)前生產(chǎn)流程中所有的訂單(比如一天的訂單),進(jìn)行訂單的合并和分解,形成揀貨單。
3.智能挑揀技術(shù)
挑揀技術(shù)的智能化可以從幾個(gè)方面入手:
① 揀貨方法的智能化,比如機(jī)器挑揀,以及RFID、VR、二維碼、PTL等輔助揀貨方法;
② 物品輸送技術(shù),比如可以采用堆垛機(jī)、AGV、輸送帶等方式。如下圖是一種基于Kiva機(jī)器人的貨到人倉(cāng)儲(chǔ)布局示意圖。在該場(chǎng)景中,Kiva機(jī)器人在接到揀貨指令后,找到指定的貨架,并將該貨架運(yùn)送到指定的挑揀臺(tái)(W1-W4),供揀貨員揀貨。
③ 智能挑揀的第三個(gè)途徑就是訂單的處理和揀貨策略的選取。在傳統(tǒng)的訂單分拆、物品合并的算法基礎(chǔ)上,基于大數(shù)據(jù)和優(yōu)化技術(shù)的方法正逐步得到應(yīng)用。 ④ 智能挑揀的第四個(gè)途徑就是輸出揀貨單。在上圖所示的多Kiva機(jī)器人和多挑揀臺(tái)場(chǎng)景中,將揀貨單分派給哪個(gè)機(jī)器人、哪個(gè)挑揀臺(tái),是影響挑揀效率的關(guān)鍵因素。
4.倉(cāng)儲(chǔ)挑揀方式
① 手持RF/PDA挑揀 手持RF/PDA挑揀是目前最常見(jiàn)的挑揀方式,人員使用手持設(shè)備掃描條碼獲取信息完成挑揀作業(yè)。該方式需無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個(gè)挑揀作業(yè)區(qū)。揀貨位商品可以是一位一品,也可以是一位多品。挑揀準(zhǔn)確性較高、造價(jià)和維護(hù)成本較低,靈活性強(qiáng)。但該挑揀方式要求挑揀人員熟悉貨位位置。
② 語(yǔ)音挑揀 語(yǔ)音挑揀已非常成熟,近年來(lái)應(yīng)用廣泛。語(yǔ)音挑揀系統(tǒng)會(huì)將WMS系統(tǒng)的指令轉(zhuǎn)化為語(yǔ)音播報(bào)給作業(yè)人員,作業(yè)人員根據(jù)語(yǔ)音指令到達(dá)相應(yīng)的貨位,揀取貨品,并通過(guò)口頭語(yǔ)音應(yīng)答來(lái)確認(rèn)挑揀作業(yè)的完成。其最大的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)耳機(jī)等可穿戴的的設(shè)備,解放了挑揀員的雙手,適合大件商品挑揀、冷庫(kù)環(huán)境挑揀等。
③ 燈光挑揀 燈光挑揀(Pick to Light)是一種基于SKU管理的挑揀方式,市面上常見(jiàn)的PTL挑揀大多結(jié)合電子標(biāo)簽使用。在每個(gè)貨位安裝提示燈,指示操作人員到達(dá)哪個(gè)貨位、挑揀什么貨品、數(shù)量是多少。適用于小型商品挑揀,揀貨位固定一位一品。其優(yōu)勢(shì)是效率和準(zhǔn)確率高、不依賴(lài)員工的熟練程度,但布局建設(shè)完成后不易更改。
④ AR視覺(jué)挑揀 AR技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)。員工佩戴增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡,由眼鏡的導(dǎo)航功能導(dǎo)航至挑揀貨位。所有的作業(yè)信息全部投影在眼鏡上。AR挑揀與跟語(yǔ)音揀貨一樣,解放了挑揀作業(yè)人員的雙手,同時(shí)又具備條形碼復(fù)核能力,保障挑揀質(zhì)量與庫(kù)存數(shù)據(jù)同步。但AR挑揀目前在國(guó)內(nèi)還鮮見(jiàn)應(yīng)用案例。
⑤ AS/RS挑揀 AS/RS(自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù))挑揀是借助WMS(倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)),WCS(倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng))技術(shù),通過(guò)堆垛機(jī)、穿梭車(chē)從高位貨架按訂單需求挑揀,也有利用旋轉(zhuǎn)貨架進(jìn)行挑揀。這種方式更加節(jié)省人力,且高效、精準(zhǔn),但初期的基建成本、設(shè)備成本投入大,建成后不易更改,且對(duì)貨物的包裝、貨品的品類(lèi)有一定限制。
最后送大家提高挑揀效率十大策略: