订单拣选方法在线视频

先介绍几个订单拣选相关的术语

拣选面是存储前端的二维表面

货物从中取出

SKU密度

拣选面中单位面积内分布的sku的类别数

即单位面积内分布有多少种SKU

拣选密度

拣选面中单位面积可以完成的拣选次数

有时拣选密度也可以用单位行走距离内

可以完成的拣选次数来度量

常见的拣选方法包括按订单拣选

按批次拣选

分区拣选

这几种方法

拣选任务一般是提前给定的

拣选过程中任务不发生更新

还有一些动态拣选方法

拣选任务动态生成或实时更新

bucket brigades模式

中文可以翻译为桶队模式接力拣选

也是一种体现动态思想的拣选模式

但这种模式主要是自动调整各个拣选员的作业范围

而作业任务本身则不发生变化

按订单拣选就是一次只拣一个订单

不论是单item订单还是多item 订单

一次作业行程只完成单个订单的拣选任务

如图所示

直观来看这种方式效率不高

适用于单item订单中的物品比较大的情况

比如说家电

或者是多item订单中物品的种类和数量

都比较多的情况

比如说商超配送中心收到的超市

或便利店的补货订单

这种订单往往就需要按单拣选

有时甚至需要多次行程

才能完成一个订单的拣选

按批次拣选或者叫批次拣选

就是一次拣一批订单

先将订单按照规则进行组批

然后按批次下发给拣选人员来执行

这是实际仓库中最常见的一种拣选方法

它的优势是能够减少拣选单个订单

所需的行走距离

提高拣选密度

如图所示

如果按订单拣选

单独完成订单A大概需要绕仓库走一圈

同样单独完成订单B

同样需要绕仓库走一圈

如果将订单A和订单B组成一个订单批

同样绕仓库走一圈

就能完成两个订单的拣选任务

降低了单位订单所需的工时消耗

批次拣选由于是将多个订单的货物

混合在一起拣出的

拣选效率是提高了

但是发运需要按订单包裹形式出库

所以混合拣出来的货物

还需要按订单进行分开

这就是分拣环节

批次拣选中有边拣边分和拣后再分两种模式

如图所示

左图为边拣边分的现场图片

拣选人员推着装满订单箱的拣选车

一个订单盒对应一个订单

当按批次将某一货物按累加数量拣出来后

将货物按每个订单需要的数量

分别放置到订单箱中

右图为拣后再分的现场图片

拣选人员将按批次拣出的混合在一起的货物

放置到传送线上

输送到分拣机统一进行分拣

对订单进行合理组批

是提高批次拣选效率的关键

如何组批可以通过建立数学模型来获得

组批问题可以抽象成经典的指派问题

或下料问题等多种模型形式

上面是借鉴下料问题而建立的组批模型

其中I J分别为可行的组批方案集合和订单集合

C为批次的容量

即一个批次最多可以包括多少个订单

受拣选设备的容量限制

cj为订单j占用拣选设备的容量大小

di为拣完批次i里所有订单要行走的距离

aij为0-1指示变量

等于1时表示第i个组批方案中包含订单j

反之则不包含

目标函数为最小化拣完所有订单的总的行走距离

决策变量为0-1变量xi

等于1时表示第i个组批方案被选中

约束条件要满足拣选容量的限制

保证每个订单都被执行

常用的算法由文献中列出的分支定价算法

还有种子算法 节约算法等启发式方法

当仓库区域较大时往往采用分区拣选

订单拣选区被划分为多个子区域

每个拣选员指派一个子区域

负责拣选订单中位于各自区域的那部分货物

分区拣选还可以再分为

串行分区拣选和并行分区拣选

串行分区拣选

每个订单在任意时刻只在一个子区域履行

当一个子区域的拣选任务完成后

交由下一个子区域接力拣选

直到遍历所有子区域完成拣选任务为止

如图就是串行分区拣选的现场图片

并行分区拣选

每个订单的货物拣选任务

按匹配货位所属的区域进行分割

然后同时下发给对应的多子区域

同时进行拣选作业

待全部拣完后再进行集货

接下来介绍比较有意思的桶队模式接力拣选

即bucket brigades

该模式本质是一种串行的分区拣选模式

m个拣选区

n个拣选员

一般m>n

按照并行分区拣选的规则

每个订单依次要经过第1个到第m个拣选区

到达某一拣选区时完成该区域的拣选任务

待从第m个区离开时

该订单履行完

拣选员按照拣选速度从小到大

或者是拣选效率从高到低排列

效率最低的拣选员处于最前端

靠近第1 个拣选区

效率最高的拣选员位于最末端

靠近第m个拣选区

每个拣选员的作业遵循以下规则

“拣选并向前行进

从一个拣选区到另一个拣选区

直到有人接手你的工作

然后再返回继续拣选”

当第n个拣选员完成一个订单时

他会向上游行走并接管第n-1个拣选员的工作

然后第n-1个拣选员又会往回走

并接管第n-2个拣选员的工作 以此类推

直到第一个拣选员的工作被接管

第一个拣选员就在第1个拣选区处

开始一个新订单的拣选

具体的实施操作可以见视频

这是一种纯拉式的拣选模式

各拣选员的活动范围根据业务的变化动态调整

不需要额外的成本投入

就可以自动平衡各拣选员的工作负荷 消除瓶颈

根据研究bucket brigades也有一些有趣的特性

比如说长时间运行系统处于稳态后

各个拣选员的活动范围大概基本稳定

每个拣选员负责的区域大概相同

拣选的货物种类也相差不大

经过一定时间熟悉和学习后

能够进一步提高效率

动态拣选的方法大概可以细分为两类

一类是批次拣选中

按照订单的到达进行动态订单组批

可进一步细分为固定订单数量组批

和固定时间窗组批

前者指达到一定订单数量

就生成一个订单批次下发执行

后者指将固定时间窗内到达订单的集合

生成一个批次下发执行

另一类是动态拣选单

即拣选任务在拣选过程中可以进行更新

按更新发生的位置不同

可细分为depot处动态更新拣选单

和拣选过程中实时更新拣选单

前者只更新已经提前制定好

但还未执行的订单批的拣选单任务

在订单批中替换或插入其他新到达的任务

后者可以在执行某一个拣选单任务时

实时更新该拣选单后续未执行的拣选任务

比如说插入一个新到达订单的某个拣货任务

接下来介绍一种可实时更新拣选单的新型拣选方法

Flow picking 模式

Flow picking动态拣选系统淡化了订单批次的概念

顾客订单实时到达订单池

所有新到达订单的拣选任务与拣选货位绑定

标记为“待拣选”货位

当拣选任务完成后

对应的货位标记为“已拣选”货位

当一个订单中所有拣选任务全部完成

则该订单从订单池移除

拣选员沿固定路径(一般为S型路径)行进

根据仓库管理系统指令

依次将前进路线两侧中最近的“待拣选”货位中

对应的货物全部拣出

当到达路径尽头时返回继续拣选

举例来看 上图(a)所示时刻

拣选员位于P1点位置

“待拣选”货位如图中黑色矩形所示

之后该拣选员沿着固定路线(图中为S型路径)前进

依次将遇到的待拣选货物全部拣取

当其行进到上图(b)所示的P2点位置时

包含货物1、2、3、4、5的新订单到达

订单池实时更新

货物1、2、3、4、5对应的拣选货位

被标记为“待拣选”状态进入订单池

其中对应的货位位置如上图(b)所示

当拣选员行进到上图(c)所示的位置P3时

货物12和之前位于P2到P3

拣选路径中的待拣选货物被拣选出

货物345和其他还未访问到的“待拣选”货位

对应的拣选任务仍然在订单池中

Flow picking系统中拣选员遵守前进和返回原则

即按前进方向访问完

所有含有“待拣选”货位的巷道后

在巷道尾端原路返回

继续进行拣选任务

这是单拣选员和多拣选员场景下的

Flow picking模式的动画

拣选任务实时添加到拣选单中

拣选员按照固定的路径进行遍历式的拣选

多拣选员flow picking模式下

还需要跟分区策略结合起来

分批拣选中拣选员在单个拣选行程中

只能拣选特定订单集中所含的货物

而Flow picking系统中拣选员的任务动态更新

可以将路径中所有标记为“待拣选”的货物

放入拣选周转箱

不需要检查货物属于哪个订单

这种方式可以极大地提高拣选密度

意味着相同的行走距离

拣选员可以完成更多的拣选任务

大大提高了拣选效率

与此同时

由于拣选环节同时处理的订单数量较大

后续需要高效的分拣环节配合

当然如果处理的订单全部是单货物订单

则不需要后续的分拣操作

上图为电商Flow picking动态拣选系统的示意图

配套使用了交叉带的自动化分拣机

拣选员将拣选的货物放入周转箱

待周转箱装满货物后

将其放入传送带

货物被运送至自动化分拣系统

该系统由导入台 交叉带运输机 小车

分拣格口 订单分拣墙组成

周转箱被运送至导入台

作业人员通过扫描条码

将每个货物与一个小车绑定

载有货物的小车在交叉带运输机上行进

当到达相应订单的滑槽格口时

将货物推下滑槽

在滑槽下端

作业人员根据手持终端的指令

将货物按订单收集至订单拣选墙上

相应的订单盒中

待订单中所有货物收集完毕时

进行后续打包 发货处理

每个订单会根据一定规则

被指定到一个滑槽下的订单分拣墙

每个订单墙包含若干订单盒

当某个订单拣选完成后

相应的订单盒释放

然后被指派给新的订单

我们初步研究结果表明

Flow picking 比较适合应用于高订单到达率的场景

即订单负荷大的场景

达到相同的服务水平

相比于批次拣选

flow picking 所需的拣选人员数量更少

而且相同数量的拣选员

应用flow picking 模式

能够更好应对订单到达率的波动

韧性和柔性更好