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智能工廠之挑揀

2022-8-22 10:09:54

        在智能工廠中,可以看到很多機器手,尤其在物流倉庫中可以看到這些機器手,在井然有序的挑揀貨物,下面我們就來介紹一下智能工廠用到的挑揀技術。

        1.什么是挑揀?

        根據訂單中要求的商品名稱、規格、型號、數量等,將商品從存儲的貨架或貨垛中取出,并分放到指定位置,完成用戶配貨要求的過程。 制造業內,挑揀是主要的備料方式,常用于倉儲或線邊。

        常見的挑揀方式有手持RF/PDA挑揀、語音挑揀、燈光挑揀等,隨著技術的發展開始出現AR/VR挑揀等更加智能的挑揀方式。 根據挑揀所處的生產環節,可以將挑揀作業分為兩類。

        ① 倉儲挑揀作業

        倉儲作業是保障生產制造各環節所需物料及時、準確、有效供給的重要手段,也是各制造企業一直試圖削減成本的關鍵環節。挑揀是倉儲作業最核心最占成本的作業單元。如下圖所示為人工倉儲挑揀示意圖:

據文獻報道,在經典的倉儲作業中,挑揀作業約占倉庫運營成本的30%-50%,挑揀人員數量約占倉儲作業人員數量的60%以上,而挑揀人員70%的作業時間在移動,30%的作業時間是用于挑揀物品。

這也是為什么近年來“貨到人”挑揀方法備受關注,并出現了“貨到機器”研究趨勢的原因所在。

        ② 線邊挑揀

        生產制造的每一個加工環節以及上下加工工序間的轉換都離不開物料的組織。因此,線邊挑揀是必不可少的生產物流作業過程。

        根據生產制造的組織形式不同,可以分為:離散制造線邊挑揀、流水線制造線邊挑揀和單元制造線邊挑揀等。和倉儲挑揀不同,線邊挑揀的作業對象相對單一,搬運距離相對短,作業人員/設備相對少。但是線邊挑揀直接關系到加工的效率和質量,也是在制品庫存的重要因素和生產周期的重要占時成分。

        將商品按照不同的客戶、不同的配送路線進行分類、集中、裝車的輸送過程。 制造業內,分揀主要用于貨物的出庫及貨物中轉輸送。

        常見的分揀設備有輸送線、分揀機、模組帶分揀、高速分流器等等。分揀設備正在朝著智能化、柔性化發展。

        2.倉儲挑揀技術

        挑揀作業受生產訂單的驅動,受倉儲布局的制約,而整個過程訂單下達及匯聚生成揀貨策略輸出揀貨單規劃揀貨路徑揀貨集中審核送線邊受企業的生產組織模式的調度。倉庫在接到ERP系統的出貨指令后,WMS會根據生產調度需求,選擇揀貨策略(技術):“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 或者說摘果式挑揀,是最基本的挑揀方式。WMS會將每一個客戶的訂單,根據倉庫布局(貨物儲存布局)分解成揀貨單,分派給不同區域的揀貨員,并生成揀貨路徑。揀貨員揀取貨物后,送到集中區域合并,復核后交由下一個配送流程,送交生產線邊。

        ② 基于批次的挑揀 或者說播種式挑揀,是為了進一步提升挑揀效率,降低揀貨強度而提出的一種挑揀策略(技術)。 接到ERP指令后,WMS會將若干訂單匯總,將相同的物品進行合并,再根據倉庫布局(貨物儲存布局)編制揀貨單,分派給不同區域的揀貨員,并生成揀貨路徑。揀貨員揀取貨物后,送到集中區域。在該區域,根據生產組織需要,可以按照訂單再次挑揀組合,也可以直接復核后交由下一個配送流程,送交生產線邊。

        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會匯聚當前生產流程中所有的訂單(比如一天的訂單),進行訂單的合并和分解,形成揀貨單。

        3.智能挑揀技術

        挑揀技術的智能化可以從幾個方面入手:

        ① 揀貨方法的智能化,比如機器挑揀,以及RFID、VR、二維碼、PTL等輔助揀貨方法;

        ② 物品輸送技術,比如可以采用堆垛機、AGV、輸送帶等方式。如下圖是一種基于Kiva機器人的貨到人倉儲布局示意圖。在該場景中,Kiva機器人在接到揀貨指令后,找到指定的貨架,并將該貨架運送到指定的挑揀臺(W1-W4),供揀貨員揀貨。

        ③ 智能挑揀的第三個途徑就是訂單的處理和揀貨策略的選取。在傳統的訂單分拆、物品合并的算法基礎上,基于大數據和優化技術的方法正逐步得到應用。 ④ 智能挑揀的第四個途徑就是輸出揀貨單。在上圖所示的多Kiva機器人和多挑揀臺場景中,將揀貨單分派給哪個機器人、哪個挑揀臺,是影響挑揀效率的關鍵因素。

        4.倉儲挑揀方式

        ① 手持RF/PDA挑揀 手持RF/PDA挑揀是目前最常見的挑揀方式,人員使用手持設備掃描條碼獲取信息完成挑揀作業。該方式需無線網絡覆蓋整個挑揀作業區。揀貨位商品可以是一位一品,也可以是一位多品。挑揀準確性較高、造價和維護成本較低,靈活性強。但該挑揀方式要求挑揀人員熟悉貨位位置。

        ② 語音挑揀 語音挑揀已非常成熟,近年來應用廣泛。語音挑揀系統會將WMS系統的指令轉化為語音播報給作業人員,作業人員根據語音指令到達相應的貨位,揀取貨品,并通過口頭語音應答來確認挑揀作業的完成。其最大的優點是通過耳機等可穿戴的的設備,解放了挑揀員的雙手,適合大件商品挑揀、冷庫環境挑揀等。

        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,市面上常見的PTL挑揀大多結合電子標簽使用。在每個貨位安裝提示燈,指示操作人員到達哪個貨位、挑揀什么貨品、數量是多少。適用于小型商品挑揀,揀貨位固定一位一品。其優勢是效率和準確率高、不依賴員工的熟練程度,但布局建設完成后不易更改。

        ④ AR視覺挑揀 AR技術已經開始應用于倉儲作業。員工佩戴增強現實眼鏡,由眼鏡的導航功能導航至挑揀貨位。所有的作業信息全部投影在眼鏡上。AR挑揀與跟語音揀貨一樣,解放了挑揀作業人員的雙手,同時又具備條形碼復核能力,保障挑揀質量與庫存數據同步。但AR挑揀目前在國內還鮮見應用案例。

        ⑤ AS/RS挑揀 AS/RS(自動化立體倉庫)挑揀是借助WMS(倉儲管理系統),WCS(倉庫控制系統)技術,通過堆垛機、穿梭車從高位貨架按訂單需求挑揀,也有利用旋轉貨架進行挑揀。這種方式更加節省人力,且高效、精準,但初期的基建成本、設備成本投入大,建成后不易更改,且對貨物的包裝、貨品的品類有一定限制。

        最后送大家提高挑揀效率十大策略:

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