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智能分拣系统的种类及发展趋势!

www.cechina.cn2020.10.23阅读 2733


  最近几年,随着互联网技术快速发展和消费升级转型,特别是以电商为代表的商业形态出现井喷式发展,使得商品流通趋于小批量、多批次、高频次的特征,从而使得物流产业发生重构。如图1所示。

  在今年全国因新冠疫情而按下暂停键期间,生鲜电商的业务量出现爆发增长,导致配送中心的包裹分拣及配送任务非常艰巨,原来的人工、半自动的矩阵式分拣作业方式,已无法满足这种大规模、短时限的配送要求,使得应用了自动输送分拣系统的大型仓配一体物流中心逐渐成为现代物流系统的核心。
  一、关于智能分拣系统
  智能分拣系统能够充分发挥速度快、目的地多、效率高、差错率低和基本实现智能化、无人化作业的优势,目前已在国内外大多数大型配送中心应用。

  如图2所示,配送中心每天接收来自不同供应商处的数以万计的商品,并按商品品类等信息进行准确、快速分类后存储至指定地点,当配送中心接到订单发货指示时,智能输送分拣系统要在最短的时间内从上述指定地点中精准迅速地找到所需商品,并从不同储位上取出商品按配送信息的不同,运送到不同的区域或站台集中打包,以便装车发运。
  其中,智能输送分拣系统的运行效率、准确率、可用度等,是决定配送中心物流系统的作业效率、作业成本、作业质量和用户满意度的重要因素。
  1.智能分拣系统基本流程
  在实际运营中,电商、快递、商超的仓配中心内部流程各有特点,自动化程度也高低不同,但其基本流程相差不大,如图3所示,例如典型的快递中转场的内部处理流程包含:卸车、输送、单件分离、信息识别、分合流、供件、分拣、打包、装车等环节。

  在配送中心搬运成本中,分拣作业搬运成本约占80%;在劳动密集型配送中心,与分拣作业直接相关的人力占50%;分拣作业时间约占整个配送中心作业时间的30%~40%,所以合理规划与管理分拣作业,对配送中心提高作业效率和降低作业成本具有事半功倍的效果。
  2.智能分拣系统特点
  智能分拣系统通常具有分拣效率高、分拣差错率低和基本无人化的特点,如图4所示。

  (1)能连续、高效的分拣货物
  智能分拣系统不受气候、时间、人的体力等因素限制,可以连续运行超过24小时以上,每小时可分拣1万、2万甚至5万件以上的物品,如用纯人工则每小时只能分拣几百件,需要大量的人员同时作业,而且分拣人员也不能在这种劳动强度下连续工作超过8小时。
  (2)分拣误差率极低
  自动分拣系统的分拣误差率大小,主要取决于所输入分拣信息的准确性,这又取决于分拣信息的输入机制,如果采用人工键盘或语音识别方式输入,则误差率一般在3%左右,如采用条形码扫描输入,除非条形码的印刷本身有差错,否则基本不会出错(通常准确率在三个9以上)。因此,目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别货物,也有一些场景采用RFID来进行信息存储与识别。
  (3)分拣作业基本实现无人化
  采用自动分拣系统的目的之一,就是为了减少作业人员数量,减轻人员的劳动强度,提高人员的使用效率,因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用,基本做到无人化。
  二、常见分拣系统的种类与特性
  分拣系统是一种集成多学科、综合技术的系统装备,需要一定的技术环境和应用环境支持,因而造成了不同行业、不同工况下,对自动分拣系统功能需求的多样性。

  如图5所示,分拣机的种类非常多,按布局型式可分为直线型、环线,按出口型式可分为水平推出式、重力跌落式、在线导出式。常见的分拣型式有翻板式、交叉带式、落袋式、滑块式、直线窄带式、导轮式、模组带式、窄带式、摆臂式、AGV式等多种类型。不同的分拣型式其参数特性与应用场景也完全不同,如表1所示。


  三、分拣系统发展趋势
  中国电商快递自动化系统装备的普及应用较晚,但需求集中爆发,发展速度较快,主要是因为我国快递业务结构是以电商快件为主,而电商快件对价格非常敏感。近年来,随着用工成本上涨和相关应用技术不断成熟,特别是自动化设备的投入成本进一步降低和系统作业效率的提高,可节约3到5倍的人力成本。预计未来五年内,中国对以交叉带式分拣机为主的分拣系统需求量高达5000套以上,自动分拣系统市场前景广阔。
  未来自动分拣装备的发展方向总体如下:
  1.技术向智能化、数字物联化方向发展
  机器视觉识别与信息技术及深度学习技术的不断升级,可更智能高效的采集物流系统数据,让高速智能分拣成为可能。以交叉带分拣机为代表的分拣装备随着新技术的迭代趋于成熟,同时物联网技术及5G技术的发展,实现了物流设备系统远程监控与维护,大大提升了自动输送分拣系统可用性、利用率及运维效率。云平台的诞生催生大数据,为“互联网+”、“智能+”、机器深度学习的发展提供了基础,大幅提升了设备运作效率,并为设备智能化提供了发展基础。
  大数据塑造了从销售前端到运营预测的一切可能性,例如预测性运输模型,并可实现机器学习,随着自动化装备各个流程中安装了更多传感器,因此有机会将整个系统连接到IoT网络,从而提供产品移动与作业的可见性,并启用预防性维护等功能。工业物联网网络将很快成为高效仓库管理的重要组成部分,并将提供智能仓库所依赖的连接和数据。智能化和数字物联化技术能够提高物流分拣装备的自动化程度、运行效率和准确率,是物流分拣装备技术的及时发展方向。
  2.产品向标准化、模块平台化方向发展
  自动分拣系统是一种集光、机、电、信息技术为一体的现代化装备,它包含了存储系统、零拣系统、复核打包系统、集/合单系统、路径分拣系统、机器视觉识别系统、人机交互系统、信息管理系统等于一体。物流分拣装备受制于客户需求、场地限制等因素,目前以定制化为主,工业4.0时代要求在定制化基础上保证产品质量,同时实现大批量生产,这必须通过产品的标准化、模块化实现。产品的标准化、模块化、平台化是实现大规模制造基础,可实现降本增效,是更好的保证产品品质稳定的基础,可实现工业4.0时代柔性化的生产方式,是进一步实现产品智能化、稳定性和设计优化的基础,可带动产业链上下游进一步细分。
  3.应用向产业化、细分化方向发展
  由于不同行业对自动分拣装备的需求存在较大差异,因此物流装备企业需要熟悉不同行业客户特点、业务流程特点、工艺要求和技术特点,熟悉客户所处行业和现代物流技术发展的最新趋势,客观分析客户自身的经济条件和管理水平,以提供最为适合的系统来更好的满足客户的个性化需求。
  以中国五大快递企业的自动化物流系统需求及业务发展为例,当前分拨中心及网点级的分拣系统从客户应用角度而言只是解决了以卸车为起点的小件分拣业务需求,其他如大件分拣的需求同样旺盛,但受限于大件自动分拣技术的瓶颈而尚未产生爆发性增长,因而未来自动分拣系统的应用需求将随着客户需求与业务形态变化向细分化方向发展,即小件分拣和大件分拣两大类别,同时朝向以传统输送分拣设备为主的自动化分拣系统和以智能AGV和机器人设备为主的柔性分拣系统两大方向发展。
  4.系统向无人化方向发展
  人口红利的消失与用工成本的上升,将逐步推动各个行业向无人化发展。随着智能技术、机器人技术、无线通讯技术、大数据云平台、类人仿真技术、各类传感技术、微型控制技术、5G技术等新兴技术的不断发展与突破,催生了黑灯工厂、无人仓的产生。随着自动装卸技术、自动多件分离技术、自动装袋换袋技术、六面高速物品信息自动识别技术、超级电容技术等取得突破,集合系统低功耗技术、免维护技术,包括自动分拣系统在内的仓配中心/分拨中心将整体向无人化方向发展。