物流自动化技术-自动分拣系统.ppt

自动分拣系统 1分拣概念及人工分拣方式 2分拣配货作业 3自动分拣系统基本概念 4自动分拣装置结构及特点 5分拣控制系统 6自动分拣系统设计,一、分拣基本概念 二、分拣基本方法 三、人工分拣作业方法 四、人工分拣作业程序的分类法 五、按订单分拣出库类型,1 分拣概念及人工分拣方式,一、分拣基本概念,分拣就是把很多货物按品种、不同的地点和单位及顾客的订货要求，迅速准确地从其储位拣取出来，按一定方式进行分类、集中并分配到指定位置，等待配装送货。 按分拣的手段不同，可分为人工分拣(人力搬运/拣选)、机械分拣(机械搬运/人工分拣)和自动分拣（依据指令自动完成）。 分拣是配送中心的中心业务，占作业量的一大部分，一般要投入仓库作业的一半以上人力，作业时间至少占配送中心全部作业时间的30%40%,作业速度、效率及出错率直接影响配送中心的效率及顾客的满意程度。 高效率的按订单分拣作业能显著缩短订发货周期，不仅改善作业效率，而且提高顾客服务水平。,二、分拣基本方法 单一分拣：先按客户每张订货单进行分拣，再将订单汇总 批量分拣：先汇总多张订单分拣，再按不同的客户分货 两种方法的组合 三、人工分拣作业方法 分拣货架、集货点（集货货架）、分拣人员3种元素，1个或2个元素静止不动，再和其它元素组合，共有6种不同的分拣方法。 人到货：作业人员到货架去取货物；分拣货架不动，人和集货货架动（摘果法） 货到人：利用旋转货架将货物自动地旋转到作业人员所在处，取出货物的分拣；分拣货架动，人和集货货架不动（播种法）,四、人工分拣作业程序的分类法 一人分拣法：一个人按照一张订单要求分拣 分程分拣法：数人分拣，每个人承担不同的种类和货架的范围，拣出货物后分程传递或转交下一个分拣人员的方法 区间分拣法：数人分拣，每个人分拣出相应的货物后，将各区间分拣的货物汇总起来的办法,分类分拣法：将各种各样的形状、外形尺寸、重量的货物进行分类，在配送中心内进行保管，按每一个产品类别进行分拣的办法。 最常用的组合分拣作业法 （一）摘果式 （二）播种式,（一）摘果法，即让拣货人员巡回于储存场所，按客户订单挑选出每一种商品，巡回完毕也完成了一次配送作业。将配齐的商品放置到发货场所指定的货位，即可开始处理下一张订单。 摘果法的优点： 作业方法单纯 订单处理前置时间短（收到订单到拣选时间间隔） 作业人员责任明确，派工容易、公平 拣货后不必再进行分拣作业，适用于数量大、品种少的订单的处理 摘果法的缺点： 商品品种多时，拣货行走路线过长，拣取效率低 拣取区域大时，搬运系统设计困难 少量、多批次拣取时，会造成拣货路径重复费时，效率降低,摘果式（拣选式）,适用范围(如，中百仓储立库),出货量少、频率小物品 种类多，数量少，但识别条件多(颜色尺寸等) 体积小单价高 涉及批号管制，且每批数量不定 用户不稳定，波动较大，不能建立相对稳定的用户分货货位。 用户之间共同需求差异较大。 用户需求种类不多。 用户配送时间要求不一。 传统仓库改造为配送中心，或新建的配送中心初期运营。,拣选式工艺,人工拣选：人、货架、集货设备（货箱或托盘）配合使用 人工+手推作业车拣选 机动作业车拣选 传动输送带拣选 拣选机械拣选 自动分拣机或由人操纵的叉车、分拣台车巡回于一般高层货架间进行拣选，或者在重力式货架一端进行拣选。一般以单元货物为拣选单位，拣选好后利用传动输送带或台车运送到配货区。 回转式货架拣选 分拣作业人员和回转式货架配合进行拣选，分拣作业人员固定在拣货的位置，按用户的订单操纵回转货架作业。,（二）播种法，即将每批订单的同种商品累加起来，从储存仓位上取出，集中搬运到理货场，并按每张订单要求的数量投入对应的分拣箱，分拣完成后分放到待运区域，直至配货完毕。 播种法的优点： 适合订单数量大（多）的系统 可以缩短拣取时的行走搬运距离，增加单位时间的拣取量 对于少量、多批次的配送十分有效 播种法的缺点： 由于必须等订单达到一定数量时才做一次处理，因此订单处理前置时间长。,播种式（分货式）,用户货位固定，分货人员和工具相对运动。,特点： 需一定的空间 出货时间要有一定间隔 有利于发挥规模效益,适用范围,用户稳定，而且用户数量很多； 用户需求具有很强的共同性，品种差异小，只是数量有一定差异； 用户需求种类有限； 用户配送时间要求没有严格限制； 追求效率、降低成本； 专业性强的配送中心，容易形成稳定的用户和需求，货物种类有限。,分货式工艺,人工分货 人工+手推作业车分货 机动作业车分货 传动输送带+人工分货 分货机自动分货 分货机一端取出多用户共同需求的货物随着分货机上输送带运行，按计算机预先设定的指令，在与分支机构联接处自动打开出口，使货物进入分支机构，分支机构的终点是用户集货单位 回转货架分货,大量出货时拣货方式效率比较表,五、按订单分拣出库类型 托盘托盘 托盘托盘+货箱 托盘货箱 货箱货箱 货箱货箱+单品 货箱单品 单品单品,2 分拣配货作业,一、拣选式配货作业 二、分货式配货作业 三、分拣式配货作业 四、自动分拣式配货作业,一 拣选式配货作业,四个环节：,行走,拣取,搬运,分类,分拣作业所消耗的时间 ：,（1）形成拣货指令的定单信息处理过程所需时间； （2）行走或货物运动的时间； （3）准确找到储位并确认所拣货物及其数量所需时间； （4）拣取完毕，将货物分类集中的时间。,拣选式配货作业管理,分拣作业系统的能力和成本取决于配送中心或仓库的组织管理。分拣作业管理内容包括：储位管理、出货管理、拣选路径管理、补货管理、空箱和无货托盘的管理等。,二 分货式配货作业,(一)“人到货”分拣方法,这种方法是分拣货架不动，即货物不运动，通过人力拣取货物。在这种情况下，分拣货架是静止的，而分拣人员带着流动的集货货架或容器到分拣货架，即拣货区拣货，然后将货物送到静止的集货点。,（二）分布式的“人到货”分拣方法,这种分拣作业系统的分拣货架也是静止不动，但分货作业区被输送机分开。这种分拣方法也简称为“货到皮带”法。,三 分拣式配货作业,（一）“货到人”的分拣方法,这种作业方法是人不动，托盘(或分拣货架)带着货物来到分拣人员面前，再由不同的分拣人员拣选，拣出的货物集中在集货点的托盘上，然后由搬运车辆送走。,（二）闭环“货到人”的分拣方法,闭环“货到人”分拣方法中载货托盘(即集货点)总是有序地放在地上或搁架上，处在固定位置。输送机将分拣货架(或托盘)送到集货区，拣货人员根据拣货单拣选货架中的货物，放到载货托盘上，然后移动分拣货架，再由其它的分拣人员拣选，最后通过另一条输送机，将拣空后的分拣货架(拣选货架或托盘)送回。,四 自动分拣式配货作业,自动化分拣系统的分拣作业与上面介绍的传统分拣系统有很大差别，可分为三大类：自动分拣机分拣、机器人分拣和自动分类输送机分拣。,（一）自动分拣机分拣系统,自动分拣机，一般称为盒装货物分拣机。是药品配送中心常用的一种自动化分拣设备。这种分拣机有两排倾斜的放置盒状货物的货架，架上的货物用人工按品种、规格分别分列堆码；货架的下方是皮带输送机；根据集货容器上条码的扫描信息控制货架上每列货物的投放；投放的货物接装进集货容器，或落在皮带上后，再由皮带输送进入集货容器。,(二)机器人分拣系统与装备,与自动分拣机分拣相比，机器人分拣具有很高的柔性。,(三)自动分拣系统,当供应商或货主通知配送中心按订单发货时，自动分拣系统在最短的时间内可从庞大的存储系统中准确找到要出库的商品所在的位置，并按所需数量、品种、规格出库。自动分拣系统一般由识别装置、控制装置、分类装置、输送装置组成，需要自动存取系统(ASRS)支持。,自动分拣系统的作业过程可以简单描述如下：物流中心每天接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送到指定地点（如指定的货架、加工区域、出货站台等），同时，当供应商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统在最短的时间内从庞大的高层货架存储系统中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同储位上取出的不同数量的商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。,3 自动分拣系统基本概念,自动分拣系统一般由识别装置、控制装置、分类装置、输送装置和分拣道口组成。 识别装置通过条形码扫描、色码扫描、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，利用LAN、总线技术或RF技术将分拣要求传给分拣控制装置。 控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据信号指示分类装置和输送装置进行相应的作业。 分类装置接受控制，当具有同类分拣信号的商品经过该装置时，能够改变其运行方向使其进入其他输送机或分拣道口。 输送装置起输送作用。 分拣道口一般由钢带、皮带、滚筒等组成滑道，使货物脱离主输送机滑向集货区域的通道，最后入库或组配装车进行配送。,自动分拣系统的组成,动力输送线（主输送线、支线） 包装上的分拣标识或信息，如条形码 分拣信息辨识、读取装置，如条形码扫描仪 分拣系统控制计算机（监控机） 可编程序控制器(PLC)，接收主控机指令并用来控制相应的分拣装置 数据信息，给计算机提供分拣控制决策信息,自动分拣系统的要素,能连续、大批量地分拣货物（自动：连续运行100h,7000件/h;人工：8h,150/h） 分拣误差率极低 分拣作业基本实现无人化,自动分拣系统的特点,一次性投资巨大 自动分拣系统本身需要建设短则4050米，长则150200米的机械传输线，还有配套的机电一体化控制系统、计算机网络及通信系统等，这一系统不仅占地面积大，动辄2万平方米以上，而且一般自动分拣系统都建在自动主体仓库中，这样就要建34层楼高的立体仓库，库内需要配备各种自动化的搬运设施，这丝毫不亚于建立一个现代化工厂所需要的硬件投资。这种巨额的先期投入要花1020年才能收回，如果没有可靠的货源作保证，则有可能系统大都由大型生产企业或大型专业物流公司投资，小企业无力进行此项投资 。,引进自动分拣系统需考虑的两个问题,对商品外包装要求高 自动分拣机只适于分拣底部平坦且具有刚性的包装规则的商品。袋装商品、包装底部柔软且凹凸不平、包装容易变形、易破损、超长、超薄、超重、超高、不能倾覆的商品不能使用普通的自动分拣机进行分拣，因此为了使大部分商品都能用机械进行自动分拣，可以采取二条措施：一是推行标准化包装，使大部分商品的包装符合国家标准；二是根据所分拣的大部分商品的统一的包装特性定制特定的分拣机。,4 自动分拣装置结构及特点,一、自动分拣作业 1、分拣信息 分拣信息组成 基本部分：货物品名、规格、数量；订单要求的货物总量；货物发送单元的要求； 主要部分：货物储位、拣货集中地；储备货物的补货量；储备货物的储存；补货登记。 附加部分：货物价格、代码和标签；货物包装；货物发送单元的可靠性要求，发送货物单元的代码和标签。,分拣信息传递方式 传票：订单或交货单 拣货单 显示方式：需要拣取的货位和数量 无线电射频识别器（RFID） 计算机随行指示 条形码 主要采用RFID、条形码等易于实现自动识别和计算机网络数据采集及控制的信息传递方式。,2、分拣作业,包括四个环节：货物提取输送并汇入到识别引导部位；识别；分拣；搬运和包装。 拣货过程中形成的货物行走或设备行走速度应综合考虑下面的一些因素，避免在某个作业环节出现“瓶颈”现象，缩短设备行走及货物运动距离，提高工作速度，提高分拣作业效率。 自动识别系统工作能力； 分拣装置最大工作速度和频率； 自动存取系统规模大小； 分拣货物量的多少及出货频率； 主输送线和转向分支输送线间的速度匹配。,二、自动分拣装置结构及特点,自动分拣系统的拓扑结构 有两种结构(1)线状结构或梳状结构，(2)环状结构，拓扑的选择取决于安装的场地、所拣货物和同时处理的订单数及分类装置的类型。,线状结构 订单大、拣货终端数量少。,环状结构 订单小且多 有一定的储货能力,自动分拣装置 各种自动分拣系统的差别在于所用的分类装置，也称分拣装置，分为倾倒式、分支式、浮出式和推出式，主要的分拣装置有： 横向货物分拣装置：由多条短平带输送机并联横向运动 活动货盘分拣装置：由圆管或金属板条上的活动货盘运动 翻盘式分拣装置：翻盘向左或向右倾斜，靠重力分拣 直落式分拣装置：底部有活门的托盘，靠指令落入容器 辊子浮出式分拣装置：通过短辊子浮出磨擦力分流(拣) 皮带浮出式分拣装置：靠窄皮带机浮出磨擦力分流(拣) 滑块式分拣装置：靠板条或管子上的导向块横向滑动 摇臂式分拣装置：靠摇臂的转动控制货物流向 推出式分拣装置：气缸推出、摇臂推出、辊道侧翻推出,各类分拣装置的性能比较,5 分拣控制系统,一、分拣控制系统组成,自动分拣控制系统的作用就是要能快速处理大量的分拣信息和指令，准确识别每件货物，按要求通过系统的控制网络，控制输送系统和分拣装置及时、准确、协调地完成分拣作业，并将作业信息和数据反馈到主控监视系统。 其任务包括两个方面，一是控制分拣装置准确动作；二是提取、处理分拣信息和指令，实时快速地与主控计算机和各装置控制器或PLC间进行双向数据通信，进而控制存取、输送、识别和分拣系统高效、协调地工作。,分拣控制系统必须具备数据通信和装置驱动控制两大功能系统。 操作人员输入一个或一批分拣指令 主控系统处理后将其转换为对应货物的识别数码、分拣数量和分拣目的位置等一系列分拣控制信息和指令输送给分拣控制器，并打印出相应的清单、文件和货物标签。 当拣取的货物被输送并经过激光扫描或RFID等识别系统装置时，该货物的分拣信息被提取，并传送给分拣控制器。对照主控系统传送的信息和指令确认该货物的分拣要求，控制器由此产生控制指令传输给控制输送和分拣装置的PLC，将货物准确输送到指定分拣道口并分拣到目标位置或集货点。一旦货物到达目的位置后，PLC再将作业信息反馈到分拣控制器对该项分拣作业及时调整更新，此过程反复自动进行直到该项分拣作业完成或人为终止。 实际运行时，分拣控制系统能够同时处理多项分拣作业。大量的待分拣货物在进入分拣系统前汇合到主输送线上，并被引导逐个通过自动识别装置。识别后，每件货物的分类信息和分拣指令传输给分拣控制器，从而控制分拣装置将各自对应的货物分拣到位。,二、分拣指令输入和设定方式,自动分拣系统中流动的货物的分类信息可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式或采用RF技术将分拣要求传给控制装置。分拣信息转变成分拣指令的设定方式有如下几种：,6 自动分拣系统设计,一、设计内容及步骤 1、设计内容： 系统总体规划及性能参数设计 系统组成、规模、作业方式、设备布局，分拣处理能力、分拣速度、分拣效率 设计规划配合分拣作业的输送系统 输送方式和规模、输送线路及合流分流点布局、通过率和极限能力分析 控制系统设计 控制系统结构、控制工作流程、程序设计 系统设备装置的设计选型 输送和搬运设备、自动识别装置、自动分类装置的形式、规格、数量及性能参数 系统评估分析和相关技术文件编写,2、设计步骤,分析用户对所建系统的技术及特性要求 分拣货物的特性，长、宽、高外形尺寸 系统分拣能力规模、分拣效率和分拣速度 系统操作运行参数 明确系统总体概念和各环节运行方案 选择设计系统设备装置 系统建立和运行调试,二、输送系统通过率和极限能力分析,分析各节点的通过率和极限能力，改进节点布局和节点元素的形式。 确定合流处货物的输送通过策略，控制输送路段上相邻货物达到合理的间距和运动间隔时间。 找到较优的平衡点来确定各部分的通过策略及输送速度，最终达到输送系统、自动识别系统、分拣系统三者之间的最佳协调工作，提高作业能力和效率，降低“拣错率”。,通过策略概述,由单元负载式输送机构组成的运输系统中，货物的装载和卸载均可在输送不停顿的情况下进行，输送效率高。一旦建成，就不易增加或减少输送段和变更货物的运输路线及输送速度。因此，在企业因生产任务变化，而单元流量发生变化时，往往会在输送系统中形成瓶颈。 物流系统的通过策略规定了输送单元的优先权和流向。要考虑“捆绑”、“有序”、“可靠”和“战略组合”的要求。,实施通过策略的目的,最大能力目的：使输送单元通过的数目最大； 绩效目的：使各输送方向的通过率最大或使某个特定方向的通过率最大； 时间目的：使各输送方向的通过时间最小或使某个特定方向的通过时间最小； 通畅目的：使排队时间最短、等待时间最小，无瓶颈现象； 可靠目的：最大可能地实现系统无事故运行的目的。,最大能力策略,群体：将多个类型相同的输送单元编成一组，成组安排服务； 不变群体：群体中的输送单元个数不变 可变群体：群体中的输送单元个数不同 逐向发货策略：向服务区或转运区的输送单元一次仅发一个方向，或一次仅向一个方向转运； 不变群体发货策略：向服务区或转运区按不变群体方式工作，将多个群体混合发货，用定向转运减少换向工作所需的时间； 可变群体发货策略：向服务区或转运区按可变群体方式工作，将多个群体混合发货，用定向转运减少换向工作所需的时间；,放行策略,节点元素的输入端口不止一个时： 通过权平等策略：按“先到先服务”的原则，处理到达入口的输送单元。存在的主要问题是输送单元的排队个数和通过时间。 限制行驶策略：来自支流路段的输送单元只在信息控制点没有检查到主流支路有输送单元到达时，才能送到服务区。实现费用最小。 绝对优先策略：按照“绝对优先”的策略，主流上的输送单元获得绝对先行的特权。实现费用最高。,通畅策略,使排队长度最短、等待时间最小、无“瓶颈”现象的通畅策略： 固定周期接通:每个输入端口Ei的接通时间tzi是常数。在固定周期内，按节点循环，依次接通每个方向后再输送单元。 变周期接通：每个输入端口Ei的接通时间tzi根据需要变化，按节点循环，依次接通每个方向后再输送单元。 需要控制的参数是开关频率(每周期接通次数)、接通时间和端口接通顺序 接通所有端口的周期为： 总的进口服务频率：,系统策略,为了改善系统中各个节点的通过能力、通过时间和运行成本，除了可以采用合适的通过策略外，还可通过具有支配意义的系统策略对系统进行优化。 对于不同的物流系统，如转运、运输、仓储和配送系统，有不同的系统策略。 在几乎所有的绩效系统和物流系统中，这些策略往往以并行策略和串行策略作为其重要构成。,系统策略之并行策略,输送单元在通过分流节点后，在功能相同的服务区或流程节点中进行选择时，可采用下列并行策略： 周期性逐个分配：对所有的服务区，按周期循环，将输送单元逐一分配到各并行的目的地。 周期性群体分配：对所有的服务区，按周期循环，将输送单元以群体方式逐一分配到各并行的目的地。群体的长度可以不变或按节点的最大能力的充分利用原则确定。 以最大能力发挥为宗旨的分配：将输送单元发送到当时能力未能充分发挥的服务区或流程节点。 最大能力填充分配：将输送单元首先发送到某些节点，使其能力利用系数达到最大，然后再将其他单元送到其他节点。,系统策略之串行策略,顺序通过：将输送单元，依次通过各节点，送到预定的位置，在那里根据相应的通行策略，安排放行。 单体节制通过：发送单元时，使单元时间间隔t小于绩效链中服务节点中最长的服务时间tmax。在入口处，优先通过t =tmax的输送单元。 群体节制通过：在入口处，将到达的输送单元，按群分组，使c=cU, ，使服务节奏 等于服务节点中最长的服务时间tmax 。 不停顿通过：调整过程链中各节点的接通周期，使之各不相同。大小不同的接通周期互相配合，使一个长度较大的群体无停顿地通过整个绩效链。,