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自动分拣系统技术及其应用分析

  □ 赵宝刚
  近二十年以来,由于货品品种和物流配送中心的不断增多,多品种、高频次、随机性的货品分拣作业得到迅速的发展,分拣作业中的技术含量不断增加,技术装备水平也在不断提高,出错率高、费时费力的人力分类作业,正在逐步被自动分拣系统 (Automated Sorting System)及其设备所替代。
  1.自动分拣系统的发展和意义
  在传统的货物分拣系统中,业务操作一般是使用纸制书面文件来记录货物数据,等到货物提取时再根据书面的提货通知单,查找记录的货物数据,人工搜索、搬运货物来完成货物的提取。在这样的货物分拣系统中,制作书面文件、查找书面文件、人工搬运等浪费了巨大的人力物力,而且严重影响了物流的流动速度。
  随着经济和生产的发展,货品越来越趋于“短小轻薄”,流通越来越趋于多品种、小批量和准时制,各类配送中心的货品在分拣环节任务十分艰巨,分拣业务已经成为制约物流效率和质量的最重要工作环节之一。据统计,物流成本大约占到货品成本的30%,而拣选作业成本大约占到配送中心总成本的15%~20%。从人力需求的角度来看,目前大多数的配送中心仍属于劳动密集型产业,其中拣选作业直接相关的人力,更是占到50%以上,且拣选作业时间占整个配送中心作业时间的比例约为 30%~40%。由此可见,合理的拣选作业方法、合适的拣选设备、分拣作业系统的合理规划等对配送中心运作效率的高低具有决定性的影响。
  2.自动分拣系统的应用现状
  世界各国的大型物流中心都十分注重发展先进的自动分拣技术和设备。以美国、日本及欧洲为代表的发达国家和地区,在分拣系统的应用上呈现出自动化程度越来越高的特点,机械化、自动化、智能化成为现代分拣系统的主要特点与发展趋势。
  国外的自动分拣系统已被广泛应用在医药、化妆品制造等行业。如日本资生堂、花王、大木等株式会社;日本连锁商业(如西友、日生协、高岛屋等)和宅急便(大和、西浓、佐川等)均普遍使用自动分拣机;在日本唱片中心、CD及录像带的新出版品也利用高端的机器人自动分拣机拣货。
  与整个物流业的大环境相比,国内从20世纪80年代开始,一些邮政局开始采用小型的半自动翻盘分拣机,用于邮包分拣。目前,国内在分拣系统和技术方面相对于发达国家还落后很多,主要体现在:多数配送中心和物流企业还处于人工分拣阶段;电子标签、RFID(射频识别)技术等辅助拣选系统的应用还不多;自动拣选系统的应用面偏窄,主要集中在邮政快递、烟草医药等行业。
  3.自动分拣系统的技术原理
  为了达到自动分拣的目的,自动分拣系统通常由供件系统、分拣系统、下件系统、控制系统4个部分组成。在控制系统的协调作用下,实现物件从供件系统进入分拣系统进行分拣,最后由下件系统完成物件的物理位置的分类,从而达到物件分拣的目的。
  图1 自动分拣系统示意图
  (1)供件系统:供件系统是为了实现分拣系统的高效,准确的处理而存在的,它的目的是为了保证等待分拣的物品,在各种物理参数的自动测量过程中,通过信息的识别和处理,准确地送入高速移动的分拣主机中,由于供件系统的处理能力往往低于分拣主机,所以一般要配备一特定数量的高速自动供件系统,以保证分拣的需要。(2)分拣系统:分拣系统是整个系统的核心,是实现分拣的主要执行系统。它的目的就是使具有各种不同附载信息的物件,在一定的逻辑关系的基础上实现物件的分配与组合。(3)下件系统:下件系统是分拣处理的末端设备,它的目的是为分拣处理后的物件提供暂时的存放位置,并实现一定的管理功能。(4)控制系统:控制系统是整个分拣系统的大脑,它的作用不仅是将系统中的各个功能模块有机的结合在一起协调工作,而且更重要的是控制系统中的通信与上层管理系统进行数据交换,以便分拣系统成为整个物流系统不可分割的一部分。
  4.传统自动分拣系统的典型案例——乐高嘉兴工厂
  全球领先的玩具制造商——乐高集团2014年在浙江嘉兴投资数亿欧元,开始建设首个亚洲工厂,2016年正式投入使用。拥有1200名员工的嘉兴工厂秉承全球海外工厂的技术生产力和自动化分拣包装模式,为更多亚洲儿童带来乐趣无限的玩乐体验,同时兑现乐高品牌承诺:安全、高品质的玩乐体验。
  在嘉兴工厂的包装车间里,每一条自动分拣生产线拥有36个种类的乐高零件分装桶,这些零件将通过自动化的抓取然后汇总到一个包装中。嘉兴工厂共拥有6个包装车间,并且是7×24小时自动化进行分拣包装的。在生产车间有一个大屏幕,上面显示的是每台机器生产的状态。每台机器可以每小时生产最大2000+的封装包。
  所有分拣好的零件,会通过一个记数称重的高精度机器测量6次来进行封装前的复核,精确度可以达到0.2克以内,也基本就是1×1的颗粒的重量,而整个分拣过程的准确度会达到2‰的误差;一旦工厂发现承重有一次错误,会直接剔除,而发现更高的误差时,那么这一批次的所有封装包都会被回收。所以,可以说乐高玩具套装中缺少零件的情况是非常罕见的,大概在2万分之一的差错率。
  5.智能自动分拣系统的典型案例——京东AIIoT
  京东物流作为国内电商物流的标杆之一,依托领先的网络通信技术,在其自动分拣系统中应用了多种高科技技术。通过5G、AIIoT、自动驾驶、机器人等智能物流技术和产品融合应用,打造高智能、自决策、一体化的智能物流示范园区,推动所有人、机、车、设备的一体互联,包括自动驾驶、自动分拣、自动巡检、人机交互的整体调度及管理,搭建5G技术在智能物流方面的典型应用场景。这其中AIIoT自动分拣系统是京东提高物流配送效率的一项关键因素。
  京东的AIIoT自动分拣系统基于物联网技术,集多项智能技术于一体,主要包括有:智能排队系统、超高频360°读码技术和柔性分拣系统。AIIoT分拣系统作为京东物联网战略的核心枢纽,其实现验证了物联网在企业发展过程中的核心本质,企业管理效能的提升,在大数据和AI的加持下,整个物流行业变得智能、便捷、有未来感。
  面对日益激烈的企业竞争,物流服务企业如何充分应用现代自动分拣技术和设备,通过信息化智能化手段,实现对货品的自动识别分拣,减轻分拣人员的劳动强度,节省人力成本,并实现连续作业,大幅提高分拣效率和质量,让传统以人工为主的物流业务流程,逐步向智能化、智慧化转变,这已经成为目前物流行业实现自动化的关键性问题之一。持续关注和研究自动分拣系统技术和应用,对于物流服务企业来说意义深远。可以肯定,随着物流大环境的日益完善,自动分拣系统在国内流通领域一定会得到更加充分的发展和应用。
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