自动化仓库拣货系统综述

fly 2025-05-07 次浏览

作者: fly 发布时间:2025-05-07 浏览次数:

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自动化仓库拣货系统综述

仓库多为劳动密集型作业，且作业需要很大的操作空间。仓储流程和系统率先进行自动化是合情合理的。首先，仓库须为大型建筑，可以用于储存物品，转移库存，装、卸载周转箱，订单拣货，货车停放等等。目前可用作仓库的土地资源已经变得稀缺，许多仓库必须全天候运营才能满足需求。其次，在电子商务出现后，电商公司每日订单吞吐量巨大，需要存储数以百万计的商品。拣货是仓库作业中重复性极高且最费力、最昂贵的环节，工效学表现较差，需要劳动者愿意轮班工作且拥有较高工作素质。这些要求往往很难被同时满足。以上几点要素成为了仓库自动化的巨大推动力。

最早的自动化仓库，可以追溯到20世纪60年代，德国建立了第一个标准化的堆垛机自动化立体库。该托盘自动存取系统（AS/RS）采用单元货位进行货物储存，也可以与人工拣货站配合，成为一个“货到人”系统。从那时起，AS/RS就已经有了广泛的实践应用，20世纪70年代末，AS/RS在研究领域也成为热潮，相关论文有数百篇。

在过去的十几年中，仓库自动化领域发展迅速。AVS/RS(穿梭车自动存取系统/穿梭车自动化立体库，autonomous vehicle-based or shuttle-based storage and retrieval systems)成为了仓库自动化发展的重要推动力。这些系统使用带巷道的货架，并在每个巷道的每一层部署自动穿梭车，穿梭车垂直方向的运输则由升降机完成。

另一个重要的发展是自动化托盘拆码垛技术，尤其是在21世纪初开发的混合装箱/码盘技术（mixed case palletizing technology）。仓库拣货过程自动化则由新一代自动导引车(AGV)进行完善。

这些不同层次的自动化技术共同促进了仓库拣货过程的完全自动化。德国公司Witron率先将多种技术结合起来，形成了完全自动化仓库解决方案，应用在以商店为基础的零售业(主要是杂货业)。仅在西欧就有大约40个完全自动化的仓库在运作，并且有许多自动化仓库正在开发中。尽管这些自动化仓库占地面积依旧很大，但与传统的人工仓库相比，它们要小得多(即成本效益更高)。

图1：典型自动化仓库中的流程

在零售业自动化仓库中，指定的合作供应商卡车卸货，并将预先告知的单一SKU托盘送到登记运输机(步骤1)。然后通过传送带将托盘存储在AS/RS中(步骤2)。当需要某种产品时，托盘将卸下并自动卸垛(步骤3)。零散的周转箱通常放在托盘上以方便操作，并随后被存储在小型AS/RS或AVS/RS中(步骤4)。当客户订单到达后，周转箱被取出并按顺序排列(步骤5)，混合周转箱按照仓库特定的顺序搭建托盘或笼车/防滚笼（roll-cages），以便在仓库中快速上架(步骤6)。这些笼车在订单整合缓冲区(OCB)中等待，这一区域通常也是一个AS/RS(步骤7)，运货卡车到达后，它们会被取出并按照卡车路线中的顺序进行装载。

除了需要大量技术人员保持系统正常运行外，自动仓库不涉及人工处理问题。除了全自动化的仓库外，大量部分自动化仓库也已经建成。根据巴克国际咨询公司2017年的数据，仅在荷兰，2012-2016年期间就使用机器人技术建造了63个大型新仓库。

然而，大多数仓库研究仍然集中在传统的存储和订单拣货方法上。De Koster等人(2007)的概述为研究半/全自动化拣货方法提供了一些理论方法。由于系统的快速迭代发展，理论也是时候进行更新了。本系列文章对自动化新技术进行了结构分析，并对这些新技术和已有的研究进行了概述，专注于订单拣货系统的设计和控制方面，因为它们是任何仓库的核心和灵魂。同时探讨了相应的自动化产品存储和处理技术。图2对自动拣货系统进行了分类，包括传统的和新开发的自动拣货系统。