杂志文稿-“摘果式”拣选和“播种式”分拣比较.doc

“摘果式”拣选和“播种式”分拣的综合比较 作者：深圳市托贝克信息设备技术有限公司 车小原 上海交通大学深圳研究院 金吕 摘要： 若干年以来，物流拣选技术领域对于“摘果式”和“播种式”的论述和实践，都存在一些误区。本文以笔者及其团队多年的试验探索为基础，从流程分析和实际使用两方面对比，力图说明在计算机信息技术高度发达的今天，“播种式”已具备足够优势，理应成为大规模拆零拣选的首选方法。 本文以使用电子显示标签的拣选系统为主进行说明，其结论也适用于普通货架拣选系统。讨论对象是：处理的品种数在2000个以上的、多订单大规模拆零拣选。 在分拣处理能力相等的条件下，摘果式系统的占地面积、设备造价、操作人员数量、使用维护费用远大于播种式系统。 对作业流程和耗费工时的分析说明，摘果式的效率比播种式低。摘果式系统的作业特点决定了其拣货差错率高于播种式。 在订单间品种重合度较低的情况下，播种式同样优于摘果式。 新型TBC系列“汇总分播”技术设备，只需“摘果式”系统造价和占地的几分之一，能够简捷高效地分拣处理品项数巨大、状况各异的众多订单。 一、概述 在商业零售物流配送中心，有各种各样的拆零拣选作业方法，总体上可以归结为两种： 1、订单别拣选，俗称摘果式 2、商品别汇总拣选，俗称播种式在普遍采用电子显示标签辅助拣选的今天，拆零拣选的流程更明确分为“摘果式”和“播种式”两类。1） 摘果式拣选（订单别拣选）摘果式拣选法，是针对每一份订单（每个客户），拣货人员或设备巡回于各个货物储位，将所需的货物取出（形似摘果）。其特点是每人每次只处理一份订单（或一个客户）。应用电子显示标签进行摘果式拣选，一般要求每一品种货物（货位）对应一个电子标签，控制计算机系统可根据货物位置和订单数据，发出出货指示并使货架位上的电子显示标签亮灯，操作员根据电子标签所显示的数量及时、准确地完成商品拣货。 下图是使用电子显示标签的摘果式拣选系统示意图。 下图是某配送中心的摘果式分拣线作业场景。该线的拣选品项数约1000个。 2） 播种式分拣（商品别汇总拣选）播种式分拣，是把多份订单（多个客户的要货需求）集合成一批，把其中每种商品的数量分别汇总，再逐个品种对所有客户进行分货（形似播种）。所以，称其为“商品别汇总分播”更为恰当。应用电子显示标签的播种式分拣系统，其每个电子标签货位代表一张订单(一个客户)，操作员先通过条码扫描把将要分拣货物的信息输入系统中，需要货物的（客户）分货位置所在的电子标签就会亮灯，同时显示出该位置所需分货的数量。载有一个品种货物的拣货人员或设备，巡回于各个客户的分货位置，按显示数量分货。 下图是使用电子显示标签的播种式分拣系统示意图 下图是某配送中心播种式分拣线的作业场景。该线采用“货到人”方式，一次分拣客户数最多为60个。 二、“摘果式”和“播种式”系统的平面布局 下面给出了摘果式系统和播种式系统在配送中心的平面布局图，参照条件是分拣处理的品种数和分拣输出能力大致相等。 上图摘果式系统的平面布局图 上图中间的拆零拣选区安装了摘果式分拣线，线的长度通常大于200米。 上图播种式系统的平面布局图 上图中间的拆零拣选区安装了四条播种分拣线，每条线长度10米。 由这两种系统的平面布局图可以看出，播种式系统的占地面积小很多，因此可以获得更多的仓储容积和作业区域。三、 两种方法的硬件设备和成本分析应用电子显示标签的摘果式和播种式分拣系统，其硬件组成主要有：装有电子显示标签的货架，以及配套的流水（输送）线。从外观形式看，这两种分拣系统的硬件的主要区别是：摘果式系统货架和流水线的长度远远大于播种式，宽度的差别不大。 1、摘果式 摘果式分拣系统，一般要求每一品种货物占用一个货位，对应使用一个电子标签。国内现有的摘果式系统货架，一般每米长度可设置10个左右（8-12）的货位，因此2000个品种的摘果式系统，其货架长度约为200米。配套的流水线长度一般会大于货架的长度。 2、播种式 应用电子显示标签的播种式分拣系统，其每个电子标签（货位）代表一张订单(一个客户)，因此货架长度和分拣的品种多少无关，用很短的货架分拣线就可以处理品种数巨大的订单。例如TBC型播种分拣线，可以单班处理2000个品项40个客户，其货架长度仅有10米，是前述摘果式分拣线的二十分之一。 如果四条播种式分拣线组合，长度也只有四十多米，仅为摘果式的五分之一。 3、硬件设备成本 摘果式和播种式系统，粗略估算它们的硬件造价，其每一个货位的成本、每米流水线的成本，两种系统是基本相等的。因此，在分拣处理能力相等的条件下， 由于摘果式的货架、流水线长度远大于播种式，所以摘果式系统在占地面积、设备造价、操作人员数量、使用费用等方面，将远大于播种式系统。 下图是一次分拣40份订单的播种式分拣线，长度十米。 三、作业流程和耗费工时分析：*注：以含有若干份订单的一个波次为例讨论范围是订单间品种重合度较高的情况请与前述平面布局图对照理解* 1、摘果式拣选的作业流程： 补货：从仓储区向拆零拣选区送货，并且逐个货位放上货架。 沿线拣选：周转箱沿着分拣流水线移动，分拣人员从货架上取货，放入周转箱。 复核装箱 ：对已经装入周转箱的货物进行核对（品种、数量等），有时还需要换箱装货。集货待运：把已经复核装箱完毕的货箱送到发货区，等待运出。 2、播种式分拣的作业流程 汇总拣货：从仓储区将该波次所需货物全部拣出，送到拆零分拣区，逐个放到分拣线上。 沿线分货（含复核装箱）：待分货箱沿着流水线移动，分拣人员从箱中取货，放入货架箱内。间歇性复核、装箱。 集货待运：把已经复核装箱完毕的货箱送到发货区，等待运出。 3、作业量和耗时比较 下面按照作业流程的顺序，对两种方式的各个阶段进行比较： （为了便于理解，下面的比较忽略了一些细节。） 摘果式的“补货”播种式的“汇总拣货” 摘果式的补货作业，包括从仓储区将该波次所需货物拣出，以及按品项巡行于数千个货位，逐个放到拣选货位上。 播种式的汇总拣货，包括从仓储区将该批次所需货物全部拣出，以及逐个放到分拣线上。 两种方式比较，摘果式的补货作业，多出了需要巡行数千个货位的行走动作距离。这个距离通常是几百米长度。 此外，摘果式对每个货位的放货操作，其动作量也大于播种式的放货。由于拣选货架空间有限，对出货量较大的商品货位，摘果式往往需要进行多次补货。而播种式只需一次。 因此，这个作业时段，摘果式的作业量、耗时要远大于播种式。 此外，摘果式大量补货时通常要暂停分拣作业，这就很难实现连续分拣，造成时间利用不充分。播种式则没有这个问题。摘果式的“沿线拣选”播种式的“沿线分货” 摘果式的沿线拣选，是从货架上取货放到流水线上；播种式的沿线分货，是从流水线上取货放到货架上。这两个互逆的拣货动作，耗时基本相当。可是，摘果式的流水线长度远大于播种式，并且摘果式的货位多、转换多，周转箱移动的阻碍也多，造成摘果式分拣线的周转箱移动速度往往低于播种式（不考虑空行程）。 每当货架上货箱装满以后，播种式分拣需要做一个换箱动作；此外，播种式分拣还要间歇性进行数量复核。完成这两件事情所需的时间，大约等于10%的拣货动作时间。 综合而论，在这个作业时段，两种方式的工效大致相当。摘果式的“复核装箱” 这个动作是摘果式独有多出的，就是要对流水线上下来的货箱内的品种数量进行逐一核对，有时还要重新装箱。可见，摘果式的“沿线拣选”与“复核装箱”的作业时间之和明显超过播种式的“沿线分货”。 有些摘果式分拣线，为缩短作业时间而免去了这个“复核“动作，其后果是增加了差错率。 差错率：播种式在分拣货物时，可以通过核对剩余数量发现前面作业的差错，因此可以明显减少差错。摘果式则很难在作业中核对。所以同等条件下摘果式的差错率高于播种式。集货待运 在这个阶段，两种方式作业量基本相等。 分析结论： 对于同样的分拣量，摘果式的行走距离较大、动作多、耗时长、差错率高。因此播种式优于摘果式。 从另一方面说，尽管摘果式对单个订单的响应速度较快，但是播种式可以高效处理成批订单，其完成一份订单的平均时间要少于摘果式（在本文设定的条件下）。*“现代物流网”网站显示的信息，某物流专家研究结论如下：播种式（商品别）的差错率仅为摘果式（商店别）的十分之一。 各种拣货方式的错误率对比表拣货方式 错误率 备注拣货单拣货 0.1%0.5% 商店别 DPS拣货0.01%0.05% 商店别RF拣货 0.01%0.05% 商店别DPS拣货 0.001% 商品别 四、低重合度品项分拣作业分析 在一个波次的订单里，对其中每个品种的货物，可以按照需要该品种的客户数的多少进行分类。要货客户数超过该波次客户总数50%的品种，一般称为高重合度品种（品项）。前面文章对于摘果和播种两种分拣方式的分析，主要适用于重合度较高的货物品项。对于低重合度品项的分拣，是否播种式仍然具有优势？这是一个诸多专家、教科书都没有说清楚的问题。对于摘果式拣选，当该货物要货重合度较低时，就意味着拣货箱在流水线上巡回时，多数经过的是不需拣货的货位，即空行程。这些空行程占用的时间、空间、操作、人员都是无效益的。播种式分拣也有类似的情况。为了解决这个问题，目前摘果式大多采取分区拣选策略，用减小拣货区域来减少空行程。下图为分区摘果示意图。其中黄色区域为输送线，黑色方块为周转箱，红色箭头表示了周转箱的移动方向。 在采用了分区策略的情况下，摘果式的作业效率又是怎样呢？1、拣货行走距离概略分析：一个特例：假定对于一个2000个品项、40个客户的分拣批次，其中有30个品项是单客户要货品项。这30个品项的拣货行走距离是：摘果式 应用分区策略，将2000个品项的拣选区分为4个小区（参见上图），每个小区的品项货位数是500个，因此每个单客户品项的拣货行走距离为500个货位（不计主通道），30个品项总拣货行走距离为15，000个货位。播种式 使用每线40个客户（货位）的播种式分拣线，每个单客户品项的最大拣货行走距离是40个货位，30个品项总拣货行走距离为1200个货位。 可见，摘果实的行走距离同样远大于播种式。 对于要货客户数大于1的、低重合度品项，也有类似的结论。2、播种式的空行程问题 如前所述，对于低重合度的品项，早期播种式分拣也存在空行程的人员时间浪费问题。上述数据表明，空行程对播种式的影响远远小于摘果式。 深圳市托贝克公司最新设计的“并行分类”播种式分拣系统，针对不同的重合度采用不同的播种流程，并行上线方案，使得高重合与低重合品项并行分拣，很好地解决了空行程问题，也缩短了订单的响应时间。3、摘果式高低频分类并行拣选的分析 为了缩短摘果式拣选的行走距离和时间，有专家设计了高低频分类并行拣选方案，典型案例为上海可的。 实地考察发现，这个方案也有明显的缺陷：高低频分类的补货、拣选作业流程比较复杂，容易出错。市场要货的高低频是每天都在变化的，分拣货位很难及时跟随调整。中频和低频区域没有使用机械流水线，拣货人员行走距离长，作业强度较大，差错多。 所以高低频分类并不能改变摘果式的固有缺点。* 忽略两种方式的技术细节，用工业工程的一般原理分析，由于播种式采用了汇总订单成批处理的方法，必然可以省略单店处理作业的若干重复动作，效率自然要高于摘果式。*分析结论：播种式的拣货行走距离远远小于摘果式。 行走距离长无论对于人员行走或是自动输送机都是弊端。 对于低重合度的品项分拣，播种式仍然优于摘果式。 五、提高自动化程度后的比较 摘果式和播种式分拣，在全面实现机械自动化以后，会产生什么新的情况呢？ 1、这两种分拣系统，由于其处理的对象是相同的，机械动作是类似的，因此实现自动化的难度差别是不大的。 2、在全面采用自动机械输送线以后，尽管行走距离很长，摘果式拣选的工作效率得到明显提升。但是随之而来的是：分拣输送系统的造价大幅提高使用维护费用大幅提高 系统的复杂程度提高，可靠性降低 播种式就不存在这些问题。 3、对于补货汇总拣货，摘果式的补货是在多个补货位进行，而播种式的补货（汇总拣货）在一个上线点进行，因此摘果式实现自动补货的成本将会大大高于播种式。 4、如果不设置复核工序，提高自动化程度很难降低摘果式的分拣差错率。但是设置复核工序必然增加作业时间、降低效率。 5、提高自动化程度很难增加摘果式拣选的货箱容积利用率。 可见，提高自动化程度后，播种式依然优于摘果式。 六、一组数据的比较（按实测数据估算） 1、某便利店配送中心的摘果式分拣线（可的高低频并行分类型）： 总分拣品项2000个，采用ABC分类分区，分拣之后不复核。A区分拣品项1000个，分拣线长84米，人员34人，分拣速度每小时5600次。BC区分拣品项1000个，分拣线长40米，人员12人，分拣速度每小时1600次。共计：分拣线长124米，人员46人，分拣速度7200次/小时。 如果分拣之后进行复核，就需要更多的人员和时间。（此处未计摘果式比播种式多出的补货人员和工作量。） 2、某药品配送中心 播种式分拣线 总分拣品项2000个，采用四条五工位分拣线，每线人员9人，分拣速度单线每小时1650次。 共计：分拣线长40米，人员36人，分拣速度6600次/小时。 比较结论：采用了优化分区策略的摘果式分拣系统，其占地面积（造价）约为TBC系列播种式分拣的三倍，人效比播种式低40%。 托贝克公司最新的“并行分类”播种式分拣系统，实测数据表明分拣效率比原TBC系列提升约30%。 七、TBC“汇总分播”拣选技术的新进步、播种式分拣并非十全十美，也存在一些不足： 1、订单的响应时间较长 由于播种式分拣是集合一批客户订单进行分拣，对于个别客户