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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(shù)。

        1.什么是挑揀?

        根據(jù)訂單中要求的商品名稱、規(guī)格、型號、數(shù)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(yè)內(nèi),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(shù)的發(fā)展開始出現(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。

        ① 倉儲挑揀作業(yè)

        倉儲作業(yè)是保障生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)所需物料及時、準確、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)。挑揀是倉儲作業(yè)最核心最占成本的作業(yè)單元。如下圖所示為人工倉儲挑揀示意圖:

據(jù)文獻報道,在經(jīng)典的倉儲作業(yè)中,挑揀作業(yè)約占倉庫運營成本的30%-50%,挑揀人員數(shù)量約占倉儲作業(yè)人員數(shù)量的60%以上,而挑揀人員70%的作業(yè)時間在移動,30%的作業(yè)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(guān)注,并出現(xiàn)了“貨到機器”研究趨勢的原因所在。

        ② 線邊挑揀

        生產(chǎn)制造的每一個加工環(huán)節(jié)以及上下加工工序間的轉(zhuǎn)換都離不開物料的組織。因此,線邊挑揀是必不可少的生產(chǎn)物流作業(yè)過程。

        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(yè)對象相對單一,搬運距離相對短,作業(yè)人員/設(shè)備相對少。但是線邊挑揀直接關(guān)系到加工的效率和質(zhì)量,也是在制品庫存的重要因素和生產(chǎn)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(yè)內(nèi),分揀主要用于貨物的出庫及貨物中轉(zhuǎn)輸送。

        常見的分揀設(shè)備有輸送線、分揀機、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.倉儲挑揀技術(shù)

        挑揀作業(yè)受生產(chǎn)訂單的驅(qū)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(guī)劃揀貨路徑揀貨集中審核送線邊受企業(yè)的生產(chǎn)組織模式的調(diào)度。倉庫在接到ERP系統(tǒng)的出貨指令后,WMS會根據(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(jù)倉庫布局(貨物儲存布局)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)核后交由下一個配送流程,送交生產(chǎn)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(shù))。 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(jù)倉庫布局(貨物儲存布局)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)核后交由下一個配送流程,送交生產(chǎn)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(chǎn)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(shù)

        挑揀技術(shù)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(shù),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(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(guān)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(shè)備掃描條碼獲取信息完成挑揀作業(yè)。該方式需無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個挑揀作業(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(yīng)用廣泛。語音挑揀系統(tǒng)會將WMS系統(tǒng)的指令轉(zhuǎn)化為語音播報給作業(yè)人員,作業(yè)人員根據(jù)語音指令到達相應(yīng)的貨位,揀取貨品,并通過口頭語音應(yīng)答來確認挑揀作業(yè)的完成。其最大的優(yōu)點是通過耳機等可穿戴的的設(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,市面上常見的PTL挑揀大多結(jié)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(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)勢是效率和準確率高、不依賴員工的熟練程度,但布局建設(shè)完成后不易更改。

        ④ AR視覺挑揀 AR技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于倉儲作業(yè)。員工佩戴增強現(xiàn)實眼鏡,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挑揀與跟語音揀貨一樣,解放了挑揀作業(yè)人員的雙手,同時又具備條形碼復(fù)核能力,保障挑揀質(zhì)量與庫存數(shù)據(jù)同步。但AR挑揀目前在國內(nèi)還鮮見應(yīng)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(tǒng)),WCS(倉庫控制系統(tǒng))技術(shù),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(zhuǎn)貨架進行挑揀。這種方式更加節(jié)省人力,且高效、精準,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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