AutoStore:高密度存储与高效率拣选的完美结合

作者：Bill Leber， Marc Wulfraat

欢迎访问e展厅 展厅 6 仓储/分拣设备展厅 货架, 悬臂式货架, 流利式货架, 横梁式货架, 轻型货架, ... AutoStore轻载存储拣选系统是Swisslog公司于2011年根据市场需求向全球推广销售的一款新产品。AutoStore是一种自动化存取、货到人拆零拣选解决方案，能够显著提高人工效率、订单准确率和空间利用率，在高密度存储、超高速流量、可灵活扩展和节能环保等方面表现出众。 AutoStore解决方案概述 解释AutoStore的最佳方式是，想象一个巨型建筑模型，标准尺寸的料箱（内径400mm宽 x 600mm长 x 310 mm高，料箱高度也可以是220mm，以存放较小的物品）存放在立式货格内，从仓库地面垂直向上堆叠。每个料箱垛最高可堆叠至16层（4.9米），因而每垛可存储最多16个料箱，每个料箱中可存储单一品项或多个品项的货物。料箱垛彼此相邻，能够根据系统内料箱的存储需求，简易地向X轴和Y轴方向扩展。数千只料箱彼此相邻，每16个一垛存放在密集货格中，省去了巷道，形成了巨大的、高密度的存储区。货格的尺寸与形状可适用于任何现有仓库，甚至可以围绕建筑的立柱来安装。 一组机器人在立式存储货格顶部的铝制轨道上水平行走，存取料箱。每台机器人有8个轮子，其中4个沿X轴方向行走，另4个沿Y轴方向行走。机器人并不大，与存储料箱尺寸匹配。每台机器人配有伸缩提升装置，能将料箱从每一垛中垂直提升至货格顶部。。机器人的提升装置有四条钢索可向下伸展，“抓取”这一垛中最上方的料箱。 存储区中的料箱是如何被自动取出并送至拣选站台，再由操作员完成订单拣选的呢？为了实现这一目的，一台机器人接收指令后自动行至一垛料箱处，从中取出需要的料箱。机器人每次只从料箱垛中取出一个料箱，要连续作业直到取出所需的料箱。所以极端的情况是机器人必须取走15个料箱来拿到位于货格最底部的第16个料箱。此时，为了提高作业效率，可以使用多台机器人共同配合，将取出的15个料箱存放到别处。需要的料箱由机器人提升索提升至存储货格顶部的轨道。机器人根据订单拣选站的需求，将料箱水平移动至“出货”位。料箱随后由提升索降至指定的拣选站台，操作员从中拣取需要的货物。确认拣选完毕后，一台空闲的机器人将料箱提升到存储区的顶部，放在一个空闲的货位上，料箱重新回到存储货格内，但它并不会回到原先的货位，而是被放到了一个空闲料箱垛的顶层。每当拣选站需要取出货物，便重复这个流程。 当再次需要这种货物时，料箱便处于料箱垛的顶部了。也就是说，无论料箱原来位于存储货格的哪一层，它只能在到达货格顶层后才能出库，而拣选完毕的料箱也总是先回到料箱垛的顶层。这种设计理念确保了，只有在很少的情况下，机器人才需要取出位于料箱垛最底层的料箱。AutoStore最重要的概念就是，一种货物的订单越频繁，这个料箱被放置在料箱垛顶层的可能性越大。所以在理论上，如果80%的订单行操作与20%的品项有关，那么80%的时间都是从顶部的2~3层取出料箱。如果10%的品项构成了90%的订单行，那么90%的订单行所需的料箱都是从每垛顶部的1~2层取出。以此类推。事实上，案例分析表明，需要拣选的料箱90%~95%都来自顶部的2~3层。换言之，周转率长期较低的料箱会快速降到每垛的最底层，而周转率较高的料箱会逐渐位于每垛顶层。正是这个简单的设计使AutoStore有趣、强大！由于系统不断进行自我优化，所以节省了移动货物的时间。 概括讲，AutoStore具有以下的特点： (1)模块化设计使系统灵活、易于扩展 (2)运行稳定，不会停机 (3)提高订单拣选效率 (4)高密度存储，节约空间 (5)提升订单准确率、订单履行率及订单周转速度 (6)提高库存准确性与安全性 (7)改善工作环境 (8)缩短操作人员培训时间影响AutoStore系统效率的因素 值得注意的是，料箱送至订单拣选员的速度由机器人拿取一个料箱的时间以及操作员的拣选速度这几个变量决定。 仓库控制系统（WCS）控制着货格中所有机器人的运动和动作。每台机器人底部靠近轮子处都配有货格传感器。机器人在货格上行走时，传感器检测其位置，并通过无线控制与仓库控制系统通讯，WCS知晓每台机器人的实时位置。机器人被要求前往拣选站台之前，系统就会提前向机器人发出任务指令。想要缩短操作员的等待时间，就要尽快将料箱送至订单拣选员，使他们可以从容、准确地完成工作。在作业高峰时间，要提高拣货效率，只需快速、方便地增加拣选站台和机器人即可。 通常，订单拣选员同时进行多个订单的拣选。他们从料箱中拣选出需要的品项/数量，在电子标签系统的协助下放入正确的订单料箱，确保准确率。一个料箱可以存储多个品项，为不同订单供应货物，这非常适用于慢速品货物。如果订单拣选员需在工作站台完成其他任务（如：增值服务或包装工作），拣选速度会下降，输送料箱至工作站台的速度也会下降。如果要求订单拣选员专心于完成订单拣货数量（无需扫描条形码确认），则最快每3秒就可以将一个料箱送至工作站台。这样刚好每小时有1,200个料箱送至站台。假设每个料箱的品项只能满足一个订单行，那么拣选率可达到每小时1,200个订单行，超出大部分人使用双手能完成的数量。事实上，这个订单行履行效率只是保守估计，因为很有可能从一个料箱拣选的货物可以满足多个订单行。 值得注意的是，采用AutoStore还应考虑收货时需要一定的人工作业。在传统仓库中， 接收一个包含众多慢速品品项的收货订单，分拣后将货物直接入库或存入拣选货位。只有当纸箱装有多个品项或流程规定要求验货时，收货员才需要打开入库纸箱。而在AutoStore系统中，存储的每个品项都需要管理到件。每个入库纸箱打开后，单件货物被放进标准料箱。因此，收货时的人工操作成本，在做投资回报率（ROI）分析时需考虑。 常规的入库方法是，用托盘或输送机输送一批料箱至AutoStore系统。料箱随后通过一个或多个收货站台进入存储模块，机器人进行入库作业。因为节省了输送时间和人工将慢速品库存放入货架的时间，所以节省了大量时间。 适用性分析 AutoStore解决方案适用于具有大量拆零拣选品项、大量单件或小包装拣选、小订单、完成客户订单所需时间长的配送中心，并能体现出一个自动化物流系统需要体现的所有关键点——效率、准确性、灵活性、可扩展性、使用方便、工作环境良好等等。因为在具有大量拆零拣选品项，特别是拆零拣选品项在10,000以上的配送中心，需要很大的仓库空间进行存货与拣货，这类配送中心最适合使用AutoStore技术，如拥有众多门店的大型零售商、办公用品经销商、药品零售商，以及宠物用品、体育用品以及其他品种多样的小型商品中应用。 同时，对于那些要求高灵活性、扩展性及高要求的配送中心而言，AutoStore可以快速便捷地扩展，通过增加货位、机器人及工作站台，来支持业务的快速增长与旺季浮动。AutoStore也可以很方便地拆除并在另一个建筑内再次安装，避免了由于搬迁主要存储输送设备而造成的业务中断。这对于目前正面临越来越多不可预知的增长率的电商企业而言十分具有吸引力。 此外，AutoStore也适用于任何需要精细、安全地处理大量中高价值商品的行业，如珠宝类、高成本的服装与配饰、制药行业、医疗设备、计算机与通讯设备，甚至是文件存储行业。 当然，AutoStore并不是一个万全之策，它不适用于大量整箱或整托盘配送。 从2012年3月亚马逊收购Kiva系统来看，Swisslog相信自动化货到人物流解决方案特别是像AutoStore这样的灵活、可模块式扩展的半自动化物流解决方案具有强大的市场潜力。因此，除了欧洲市场，Swisslog将美国和亚太地区作为新兴市场，正加大力度推广AutoStore技术的应用。 具体应用案例 迄今为止，投资购买AutoStore的公司主要在欧洲，显而易见的原因是，这些市场中的土地及人工成本较高，AutoStore在这两方面都能产生强大的经济效益。2012年，欧洲已有16个AutoStore系统建成并投入使用，另有4~5个订单尚未交货，在北美和亚洲也有在建项目。以下结合实际案例介绍一下AutoStore系统的应用情况。 （1）Komplett ASA是一家北欧电商零售企业，向挪威、瑞典、丹麦的消费者及公司提供电脑配件、电脑及其他相关电子设备，年销售额6亿美元。2008年，公司采用AutoStore升级了占地25, 200平方米的挪威Sandefjord配送中心，包括33, 700个料箱，55台机器人及28个工作站台。2010年，Komplett通过AutoStore系统准备并发货了140万个订单及近430万个订单行。与先前的传统仓库相比，实施AutoStore系统后，总吞吐量提升30%，仓库存储密度提升60%。如今，公司80%的出库订单行通过AutoStore完成，每班次10名员工，8小时1班，每天2班。 （2）Antalis AG是一家欧洲纸张与包装材料的经销商及物流服务供应商。Antalis在瑞士主仓库的印刷品存储中使用AutoStore提升效率、减少空间需求。Antalis选择AutoStore是因为系统可扩展，灵活，并便于集成到现有的设施——一幢19世纪建造的建筑中。AutoStore系统于2012年安装完成，包括18, 000个料箱，10台机器人，4个拣选站台。 （3）AVNET物流是AVNET有限公司的分支，世界最大的半导体、机电与电子元件经销商。2011年2月，AVNET在德国波音（近慕尼黑）的新配送中心使用了AutoStore系统。一期工程中，仓库占地面积1, 100平方米，系统中的45,000个料箱存储了35,000个品项。共有37台机器人用于存取货物与输送料箱至16个拣选站台，速度达每小时680个料箱，吞吐量达每小时1, 000个订单行。计划每天拣选5, 000个订单行，并收货2, 000个订单行。 （4）2012年2月，Medline Industries, Inc.决定在其现有的多个配送中心安装AutoStore。Medline是美国最大的私有医疗品供应商，生产超过125,000种医药与手术用品，并将产品通过由30个配送中心组成的配送网络，配送至医疗机构及零售市场。此项目的第一个试点工程包括21,000个料箱，35台机器人，12个拣选站台。 （5）2012年4月，连锁零售企业Asda与Swisslog签订合同，在其位于英国Leicestershire Lutterworth的占地92,900平方米的仓库中分两期安装AutoStore系统，这是迄今为止最大的AutoStore项目，包括70,000个存储料箱及160台机器人，连接着8个入库换箱站台和12个货到人拣选站台。Asda是英国第二大连锁超市（占市场份额17.9%），隶属于沃尔玛，为英国550家商店提供超过35,000种产品，包括百货、服装、居家用品及电子产品。 AutoStore是一种自动化存取、货到人拆零拣选解决方案，能够显著提高人工效率、订单准确率和空间利用率，在高密度存储、超高速流量、可灵活扩展和节能环保等方面表现出众。

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/8/2013)