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index3499拉斯维加斯|探讨制造业仓储物流中拣选技术的实现途径

2020-08-31 15:28:01

拉斯维加斯3499网址|在生产生产过程中,有多种场合必须挑选作业。面向制造业生产的组织的市场需求,其仓储挑选作业方式也有所不同。本文针对制造业的特点,在研究挑选技术应用于场景及分类的基础上,重点探究制造业仓储物流中挑选技术的构建途径及智能化趋势。物流是生产生产及其供应链的最重要确保。

多达,产品从原材料到成品,生产加工所闲置的时间意味着只有10%,而90%消耗在仓储、运送、纸盒、运输、仓储等物流环节中。挑选作业作为物流作业的最重要内容,也是生产生产及其供应链过程中的最重要作业形式。随着生产方式和的组织形态的变化,挑选技术也在大大推陈出新,变革升级。

由于工业生产生产的的组织模式多种多样,比如大规模流水线生产、多品种小批量个性化自定义、线性柔性生产、智能生产等等,其物流的的组织方式也不一样,适当各挑选环节的挑选技术也不一样,甚至千差万别,具备十分明显的面向生产市场需求特征。比如在大规模流水线生产中,物流的的组织方式大多是标准化流程的组织,牵涉到挑选作业较为相同和规范,较为更容易构建自动化挑选。而在多品种小批量个性化自定义和线性柔性生产模式中,订单的内容、数量和时间都会发生变化。

因此,面向个性化自定义和柔性生产的挑选作业也在大大进化,新的专利、新技术、新产品、新的系统层出不穷。在智能生产较慢发展的今天,挑选技术也在向自动化和智能化方向发展。挑选作业的功能与分类据国家标准物流术语(GB/T18354-2016)定义,挑选(OrderPicking),是指根据订单或出库单的拒绝,从其存储场所拣出物品的作业。

而文献中对挑选作业的定义也有些微有所不同。一般指出,挑选作业是指根据订单或者出库单的拒绝,从货位上把物品捡放入来,并将其送往登录方位放好的全过程。根据挑选作业的定义,可以显现出,挑选功能的一般性叙述就是:1)将登录的物品(名称、规格、型号、数量等)从储位拣出;2)送往登录方位;3)摆放好。

毫无疑问,拣出作业是挑选过程最核心的功能。由于挑选过程中拣出和摆放作业与所操作者的对象密切相关,和作业环境密切相关,因此,挑选作业经常可以分成:人工挑选、机器挑选和人机协同挑选。仅限于篇幅,有关这种分类的明确细节,在此不进行。从挑选过程牵涉到的物品运送或者说运送方式角度,挑选作业又可以分成:人报废、货到人,以及货到机器。

仅限于篇幅,有关这方面的明确细节,在此也不进行。在生产过程中,挑选作业有可能经常出现在生产生产的仓储、加工、组装等多个环节。根据挑选所处的生产环节,可以将挑选作业分成两类。

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(1)仓储挑选仓储作业是确保生产生产各环节所须要物料及时、精确、有效地供给的最重要手段,也是各生产企业仍然企图缩减成本的关键环节。挑选是仓储作业最核心最占到成本的作业单元。

如图1右图为人工仓储挑选示意图。图1人工仓储挑选示意图据文献报导,在经典的仓储作业中,挑选作业大约占到仓库运营成本的30%-50%,挑选人员数量大约占到仓储作业人员数量的60%以上,而挑选人员70%的作业时间在移动,30%的作业时间是用作挑选物品。

这也是为什么近年来“货到人”挑选方法倍受注目,并经常出现了“货到机器”研究趋势的原因所在。而为了大大提升挑选效率,同时符合柔性生产和个性化自定义生产的市场需求,人们概括出有了“基于订单的挑选(SingleOrderPicking)”、“基于批量的挑选(BatchPicking)”和“基于流程的挑选(FlowPicking)”三种主要的挑选技术。

也有专家学者总结为“摘果式挑选”和“采收式挑选”技术。(2)线边挑选生产生产的每一个加工环节以及上下加工工序间的切换都必不可少物料的的组织。因此,线边挑选是必不可少的生产物流作业过程。根据生产生产的的组织形式有所不同,可以分成:线性生产线边挑选、流水线生产线边挑选和单元生产线边挑选等。

如图2、3右图。图2流水线线边挑选示意图图3柔性生产线边挑选示意图和仓储挑选有所不同,线边挑选的作业对象比较单一,运送距离比较较短,作业人员/设备比较较少。但是线边挑选必要关系到加工的效率和质量,也是在制品库存的最重要因素和生产周期的最重要占到时成分。

因此,线边挑选受到生产企业的高度重视。一些龙头的生产企业比如汽车生产企业,将线边挑选外包给专业的物流公司。很多公司针对线边挑选积极开展技术革新和改建,建构出有专用的小型货架、料箱,以及RFID、PTL等挑选辅助装置,甚至自动化立体仓库。由于线边挑选技术和装置具备行业和企业特色,和生产工艺及环境甚至企业文化密切相关,这里不做到详尽讲解。

面向生产的仓储挑选技术仓储挑选作业的一般流程如图4:图4仓储挑选作业的一般流程从图4可见,挑选作业不受生产订单的驱动,不受仓储布局的制约,而整个过程订单发布命令及汇集分解捡货策略输入捡货单规划捡货路径捡货集中于审查送来线边不受企业的生产的组织模式的调度。仓库在收到ERP系统的销售指令后,WMS不会根据生产调度市场需求,自由选择捡货策略(技术):“基于订单的挑选”、“基于批量的挑选”和“基于流程的挑选”。基于订单的挑选,或者说摘果式挑选,是最基本的挑选方式。

WMS不会将每一个客户的订单,根据仓库布局(货物储存布局)分解成捡货单,分派给有所不同区域的捡货员,并分解捡货路径。捡货员捡所取货物后,送往集中于区域拆分,审核后交由下一个仓储流程,呈报生产线边。基于出厂的挑选,或者说采收式挑选,是为了更进一步提高挑选效率,减少捡货强度而明确提出的一种挑选策略(技术)。

收到ERP指令后,WMS不会将若干订单汇总,将完全相同的物品展开拆分,再行根据仓库布局(货物储存布局)编成捡货单,分派给有所不同区域的捡货员,并分解捡货路径。捡货员捡所取货物后,送往集中于区域。在该区域,根据生产的组织必须,可以按照订单再度挑选人组,也可以必要审核后交由下一个仓储流程,呈报生产线边。

基于流程的挑选和基于出厂的挑选相近,不同之处在于,WMS不会汇集当前生产流程中所有的订单(比如一天的订单),展开订单的拆分和分解成,构成捡货单。随着个性化自定义市场需求的日益增长,生产的组织向更加柔性可重组方向发展。

因此,挑选技术也在大大演化,产生了一种人组“基于订单的挑选”和“基于出厂的挑选”的新方式,我们把它定义为“动态人组挑选”技术。该技术在长时间生产条件下,根据生产节奏,指定出厂大小,按照出厂展开挑选作业。当有应急订单或者类似订单抵达时,按照“订单挑选”方式动态号召出入库市场需求。

智能挑选技术根据图4右图的挑选流程,挑选技术的智能化可以从几个方面应从。1)捡货方法的智能化,比如机器挑选,以及RFID、VR、二维码、PTL等辅助捡货方法;2)物品运送技术,比如可以使用堆垛机、AGV、输送带等方式。

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如图5是一种基于Kiva机器人的货到人仓储布局示意图。在该场景中,Kiva机器人在收到捡货指令后,寻找登录的货架,并将该货架载运到登录的挑选台(W1-W4),可供捡货员捡货。智能挑选的第三个途径就是订单的处置和捡货策略的挑选。

在传统的订单拆分、物品拆分的算法基础上,基于大数据和优化技术的方法于是以逐步获得应用于。智能挑选的第四个途径就是输入捡货单。

在如图5右图的多Kiva机器人和多挑选台场景中,将捡货单分派给哪个机器人、哪个挑选台,是影响挑选效率的关键因素。目前的方法主要有动态规划法、博弈论、合约网法等。如图6就是笔者团队明确提出的一种基于合约网算法的订单发放流程,其中,招标方为为首单方,投标方为Kiva机器人和挑选台。图5Kiva机器人货到人挑选场景示意图图6基于合约网的仓储挑选单发放智能挑选的第五个途径就是物品的运送路径规划。

堆垛机和输送带都是使用相同路径运送,而AGV的路径则有可能根据货物运送的源点和目的地,以及道路状况,展开路径规划。路径规划的方法很多,较为经典的是A*算法,也可以借出TSP问题模型展开优化解法。

当AGV数量较多时,路径规划不会显得非常复杂,这时可以使用群体机器人协同调度技术,也可以使用网络流理论和图论等展开建模优化。。

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