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P956“货到人”系统在电商仓库的典型应用

来源:2017年第12期(总第213期) 作者:北京极智嘉科技有限公司/供稿 浏览:

        为了更好地服务客户,三当家决定改变人工拣选模式,引入机器人智能物流解决方案,与Geek+合作部署智能机器人仓库,通过机器人搬运指定货架到拣选工作站完成“货到人”拣选,有效提高仓储作业效率。
 
 北京极智嘉科技有限公司/供稿
 
        湖北三当家供应链管理有限公司(以下简称“三当家”)作为3PL,为多家大型电商平台提供仓储物流服务。2017年8月,由Geek+部署实施的位于武汉的三当家“货到人”仓库正式投入运营。该项目从系统部署到投入运营仅耗时55天,创造了“货到人”系统建设的最快纪录。
 
项目背景
       三当家所处的电商行业仓储物流面临两大主要挑战,一是订单处理难度大,二是订单响应时效高。在此基础上又细分为多个难点,包括:以分为主,以存为辅,订单履行效率要求越来越高;海量SKU,存储深度浅且有波动;海量订单,但订单行少且深度浅;订单量存在波动,促销季达到峰值;出入库流量大,要求作业效率高、差错率低。因此,大规模高效精准拆零拣选成为仓储作业的重点与难点。
 
        为了更好地服务客户,三当家决定改变人工拣选模式,引入机器人智能物流解决方案,与北京极智嘉科技有限公司Geek+合作部署智能机器人仓库,通过机器人搬运指定货架到拣选工作站完成“货到人”拣选,有效提高仓储作业效率。
 
系统组成
        此次部署的整套机器人系统主要由四部分组成:极智机器人、极智管理系统、标准拣选工位和机器人充电站。此外,还有与系统相匹配的机器人货架。
(1)极智机器人
        该项目使用的Geek+研发生产的P500机器人,自重130kg,最大举升重量500kg,运行速度平均1.5m/s,使用二维码导航视觉导航方式,红外避障方式,并可选配激光雷达和超声避障。机器人采用锂离子电池38.5Ah,可自动充电并实现24小时无间断运行。
 
(2)极智管理系统
        极智管理系统是整个机器人系统的大脑,负责调度机器人根据指令完成工作。系统架构主要分为机器人调度平台、智能仓储管理系统以及算法仿真平台,包含多个系统层级和功能模块,根据客户系统传送的订单自动分配机器人搬运货架。
 
        极智管理系统包含多种精密逻辑算法,例如,机器人货架可根据商品热销程度来进行合理排布,机器人路径规划及规避拥堵,以保证机器人选择最优路径,提高作业效率。
 
(3)标准拣选工位
         拣选工位可完成上架、拣选、盘点等多种功能,每个工位只需要配备1人,大幅节省人力。
 
(4)机器人充电站
        Geek+机器人采用“浅充浅放”模式,充电5分钟可持续工作1小时,以满足最大数量机器人同时工作的需求。机器人会根据自身的剩余电量自动安排充电时间,无需人工干预。
 
        此次部署的三当家仓库总面积超过3000平方米,以泛生活类目平价商品为主,日均活跃SKU有5500个。整个仓库共1185组货架,30810个储位,50台机器人,7个拣选工位,3个上架工位。整仓使用“货到人”智能拣选系统,通过移动机器人搬运货架实现“货到人”拣选,拣选人员只需根据显示屏和播种墙电子标签的提示,从指定货位取出相应数量的商品放入订单箱即可,拣选效率可达到600件/h,上架效率达到800件/h。
 
实施过程与技术亮点
(1)货架改良
         三当家仓库原来采用的轻型隔板货架,高度为1.8m。在部署“货到人”仓库后,货架统一更换为机器人货架,高度提升至2.2m,存储能力比普通隔板货架高约35%以上,大大提升了仓库的存储容量。整个仓库没有拣货员行走,无需设立过多主通道,而且货架摆放密度高,使得仓库面积利用率大大提升。另外,“分散存储+随机存储”的方式将同一种商品分散到不同货架的不同货位,令同一个货架上的SKU组合尽可能多,可大大提升库位利用率。
 
(2)退供货流程优化
        电商将商品存入三当家仓库,通过各自平台进行优惠特卖,销售周期为7~14天。特卖期结束后,如有剩余库存,三当家仓库则进行退供流程,将存货原路退给相应的供应商。
 
        “货到人”系统可通过优化上架策略,将同一品牌商品上至同一货架或货位,并根据商品销售热度合理安排货架排布。在特卖期结束后,可直接按品牌将商品退回至供应商,大大节省时间和成本。
 
(3)软件算法策略完善
        机器人由后台管理系统调度来完成拣货任务,因此完善的系统架构和算法就显得尤为重要。Geek+后台管理系统分为5大主要功能模块,见图3。
 
软件系统的架构主要包括:
①机器人调度平台:可与客户WMS/MES对接,根据客户业务特点灵活拓展各种拣选、搬运和分拣的解决方案。
②智能仓库管理模块:可独立作为WMS帮助客户管理库存、订单,并实现各种优化策略。
③算法仿真平台:验证各种算法效率及对业务场景的适配性,确保系统效率最优。
在系统算法层面采用四种优化策略:①关联挖掘+聚类分析;②热度分析+动态调整;③波次优化+任务均衡;④最优路径+交通管理。根据门店订单波次以及业务特性,可以动态调整货位位置,根据不同SKU的热销度来安排货架位置,以最大程度优化机器人搬运距离。
(4)业务流程可根据实际作业情况灵活调整
         机器人系统具有高度的灵活性,可根据不同作业的业务点切换为不同流程;工位模块可在上架、拣货、盘点中切换;流程可切换为日常流程和促销流程;货架的尺寸和形式也可以根据业务特性进行调整。
 
应用效果及未来发展
(1)“货到人”系统的优势
 
①拣选高效
       以拆零拣选为例,“货到人”拣选系统每小时可以大约完成800~1000订单行,是传统拆零拣选(包括纸单拣选、RF拣选)的8~15倍。这对于大型电子商务物流配送中心动辄数百人的拣选队伍来说,无疑具有巨大的优势。
高效的另一个指标是准确性。配合电子标签、RF终端、称重系统等辅助拣选系统,“货到人”拣选系统具有非常高的准确性。传统拣选系统的准确率一般徘徊在99.5%~99.9%,而“货到人”拣选系统的误差可控制在万分之五以内。由此,可以从根本上去掉复核环节,进一步减少作业人员。
 
②存储高效
         “货到人”拣选系统的存储密度大大提高。以拆零拣选为例,传统的拣选方式作业空间最多维持在2米以内,即使采用阁楼货架系统,其空间利用率也非常有限,大致在25%以下,有的系统空间利用率甚至在15%以下。而“货到人”系统采用立体存储方式,空间利用率可以达到45%以上;如果采用密集存储技术,空间利用率更是可以达到60%以上,是传统方式的4~5倍。考虑到大型物流配送中心的作业面积可达5万平方米以上,空间利用率的大幅度提升,其经济效益将非常显著。
 
③降低劳动强度
        “货到人”拣选的另一重要优势是大幅度降低作业人员的劳动强度,是物流系统“以人为本”设计理念的具体体现。
        传统的“人到货”拆零拣选作业,由于作业场地很大,完成一个班次的作业往往需要拣货员走很长的路程,员工苦不堪言。而“货到人”拆零拣选作业几乎没有行走路程,其拣选工位充分考虑人体的舒适度,有的对平台高度可以做到随意调节,以适应不同身高作业人员的需求,使劳动强度大大降低。
 
          此外,“货到人”拣选系统还具有安全存储、快速存储等诸多优势,是传统拣选系统所不可比拟的。
 
(2)项目效果
          物流追求的目标是快捷和准确,而企业关注的却是利润和成本,物流技术的发展无不围绕这些目标和需求推进。“货到人”技术的发展,正是体现了这一根本需求,从而具有很强的实用性。
 
         Geek+在此次项目部署过程中充分了解客户原有作业模式的痛点,即人工拣货行走距离长。因此从海量SKU中选择适合的品类放入机器人区,减少人工区拣货范围,提高整体出库效率。
 
        在三当家实际仓储环境中,相比传统人工作业方式,机器人系统在上架、理货、订单拣选的环节中都大幅度提升了作业效率。在上架/理货环节,机器人系统通过“货到人”方式将作业效率提高至人工的1.5倍;在订单拣选环节,将效率提高至人工拣货的2~3倍。
 
(3)未来发展
         “货到人”拣选系统具有十分明显的优势,以前限于自动化实现的难度大和成本高而难以推广。随着人工成本的不断攀升,以及实现自动化作业的难度和成本的逐渐降低,“货到人”拣选技术有了全面应用的现实基础。
 
         此次Geek+与三当家联手打造的电商仓配3PL的机器人仓库,无论是从双方的配合度、系统部署实施的时效以及系统上线后运营所带来的效率提升等方面来看,都标志着“货到人”系统在电商仓配场景的应用已日臻成熟。未来,随着电商行业的不断发展,客户对于订单时效的要求提升将促使仓储物流作业不断提高效率。在新零售的大趋势下,电商行业面临转型期,物流仓储的效率也成为新时代企业竞争力的重要体现之一,仓储机器人系统和电商仓配将会有更加紧密的合作以及更广泛的应用。



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