自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人開始在自動(dòng)化的第二階段中大顯身手。
通過尖端科技與公司優(yōu)勢開拓“2030愿景”
以鴻池運(yùn)輸株式會(huì)社為核心的KONOIKE集團(tuán)宣布了其“2030愿景”，也就是對(duì)2030年（公司成立150周年）的商業(yè)環(huán)境變化作出預(yù)測，以中期管理計(jì)劃（2019年3月至2021年3月的財(cái)政年度）為基礎(chǔ)，定下經(jīng)營方向。同時(shí)，該公司宣布一系列舉措，旨在通過將人工智能、機(jī)器人等新技術(shù)與公司多年發(fā)展優(yōu)勢相結(jié)合，開拓全新的服務(wù)市場。
KONOIKE集團(tuán)還投資了一家專注于先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)投資公司（GTV FundI Investment，L.P.），以便通過技術(shù)創(chuàng)新加強(qiáng)物流現(xiàn)場的實(shí)踐能力，并加速創(chuàng)建新型業(yè)務(wù)；并計(jì)劃在改善工作環(huán)境、解決日益嚴(yán)重的勞動(dòng)力短缺問題的同時(shí)，與世界各地的技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)進(jìn)行接觸，以提高生產(chǎn)力和加強(qiáng)現(xiàn)場實(shí)戰(zhàn)能力，并致力于發(fā)現(xiàn)和培育新的核心業(yè)務(wù)，進(jìn)行價(jià)值創(chuàng)新。
分屬于該公司關(guān)西中央分部的“西大阪配送中心”，是一處負(fù)責(zé)企業(yè)客戶辦公用品網(wǎng)購配送業(yè)務(wù)的物流基地。
關(guān)西中央分部西大阪配送中心的副經(jīng)理森川邦彥介紹道：“從2004年6月，本中心開始承擔(dān)網(wǎng)購部門的倉庫運(yùn)營工作，承包入庫、保管、出庫、包裝、發(fā)貨、退貨等一條龍服務(wù)。西大阪配送中心于2016年9月正式投入運(yùn)營，總建筑面積為48,190平方米，建筑共高四層，配有一系列自動(dòng)化物料處理（MH）設(shè)備，傳送帶總長度超過3,600米，也是本公司最大的配送中心?！?/p>
西大阪配送中心概況
西大阪配送中心的建筑結(jié)構(gòu)共分為四層（圖表1），一層除出庫區(qū)之外，主要負(fù)責(zé)處理大批量運(yùn)輸?shù)娜沼闷泛惋嬃系蓉浧罚?duì)中心的日常出庫工作快速進(jìn)行處理；二層用于儲(chǔ)存和運(yùn)輸制造商所包裝的大件商品；三層有一個(gè)收貨區(qū)，負(fù)責(zé)對(duì)入庫貨品進(jìn)行檢查并送至各樓層，同時(shí)也會(huì)進(jìn)行特殊商品和大件物品的存儲(chǔ)和出庫；四層則是處理各種小批量的辦公用品和日用品，并完成各種貨品出庫。
讓我們大致概覽一下貨品在中心的流動(dòng)情況吧。
貨品運(yùn)到三層入庫區(qū)后，司機(jī)使用手推地牛進(jìn)行卸貨。工作人員對(duì)貨品進(jìn)行查驗(yàn)后，根據(jù)特性把貨品送到相應(yīng)的儲(chǔ)存區(qū)。不適合裝入料箱的貨品，如長條形貨品，統(tǒng)一匯總到異形包裝貨品區(qū)，并存放至該層直接進(jìn)行包裝運(yùn)輸。
送到各樓層的貨品會(huì)被各自運(yùn)送到指定貨架進(jìn)行存放。前三層使用叉車，第四層則使用手推地牛。出庫頻率高的貨品會(huì)以托盤的形式存放到貨架上。
森川先生表示，“公司會(huì)分情況使用自有物流和快遞進(jìn)行送貨。針對(duì)包含大阪在內(nèi)的近郊地區(qū)會(huì)使用當(dāng)日達(dá)的自有物流，每日上午和下午分別配送兩次；其他地區(qū)則使用次日達(dá)的快遞?！?/p>
耗費(fèi)兩年完善構(gòu)思
該中心經(jīng)營的商品基本都是面向辦公室的B2B物流，擁有數(shù)以萬計(jì)SKU。這些業(yè)務(wù)包含當(dāng)日達(dá)和次日達(dá)，每天需要對(duì)數(shù)萬件訂單迅速做出反應(yīng)，很難同時(shí)兼顧商品的準(zhǔn)確存儲(chǔ)、揀選、分類等作業(yè)的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
該中心的運(yùn)營領(lǐng)導(dǎo)人宮本惠示所長談及企業(yè)目標(biāo)時(shí)說道：“我們的目標(biāo)不僅是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，還要充分發(fā)揮機(jī)器和人各自擅長的能力，制定運(yùn)營規(guī)范。不論是倉庫布局設(shè)計(jì)，還是MH設(shè)備的選擇，都按照該方針進(jìn)行。開業(yè)之前，貨品曾存放在舊物流中心和兩個(gè)外部倉庫，共三個(gè)地點(diǎn)，總共占地約9,000坪（29,700平方米），為了將三處倉庫進(jìn)行整合、提高效率，我們規(guī)劃了這處新的物流中心。為了利用這處單層足有5,000坪（16,500平方米）的區(qū)域，我們與合作伙伴一同，對(duì)揀選方式等倉儲(chǔ)問題進(jìn)行無數(shù)次討論。大概花費(fèi)兩年時(shí)間構(gòu)建全新的工作流程、設(shè)備配置和布局。”
第一年的主要工作是讓現(xiàn)場的所有成員聚集在一起，找出所有現(xiàn)存問題。在第二年，公司和自動(dòng)化MH設(shè)備供應(yīng)商大福一起討論了工作流程、庫內(nèi)布局和揀選方法，建立一套獨(dú)有系統(tǒng)。據(jù)說當(dāng)時(shí)中心為了討論并解決各種問題，各相關(guān)方每周都要聚在一起進(jìn)行2~3個(gè)小時(shí)的討論。
“這里的設(shè)計(jì)從構(gòu)思到建立，花了很長時(shí)間，但我認(rèn)為這些努力沒有白費(fèi)，現(xiàn)如今，我們已經(jīng)大大消除了傳統(tǒng)現(xiàn)場所存在的問題?！睂m本所長自豪地說。
森川邦彥先生
宮本惠示氏
以四種揀選方式推進(jìn)合理化
在對(duì)新中心的構(gòu)思之中，最顯著的特征就是將主要的揀選方式從接力揀選切換為總量揀選。為此，中心引進(jìn)了大福公司制造的穿梭貨架（快速立體料箱分揀系統(tǒng)），大大提高了最終按客戶分類，進(jìn)行分揀工作的效率（圖表2）。為了進(jìn)一步應(yīng)對(duì)種類繁多的產(chǎn)品出庫，現(xiàn)在結(jié)合使用以下四種分揀方法：
一是總量揀選方式，每個(gè)區(qū)域同時(shí)進(jìn)行揀選，利用穿梭貨架進(jìn)行匯總，在下一道工序中進(jìn)行分類。二是單行揀選方式，挑選出各個(gè)區(qū)域中單一貨品訂單，依靠推車進(jìn)行揀選，不使用傳送帶。三是區(qū)域內(nèi)訂單揀選方式，在每個(gè)區(qū)域中挑選出能在區(qū)域內(nèi)完成的多種商品訂單，揀選完成后，通過分流線把訂單直接送到包裝區(qū)域。四是成箱揀選方式，挑選出以箱為單位的訂單，依靠推車進(jìn)行揀選，不使用傳送帶。
將主要的揀選方式改為總量揀選的原因是，舊物流中心采取的方式曾是接力揀選，但在實(shí)踐中出遇到了各種故障問題，令工作負(fù)荷大大提高。
傳統(tǒng)的物流中心采用的接力揀選方式，即以訂單為單位，依次揀選各個(gè)區(qū)域的商品。其缺點(diǎn)也為眾人所知，如果每個(gè)區(qū)域都有多重商品訂單，則會(huì)發(fā)生重疊的揀選路徑，導(dǎo)致工人步行距離增加，并且需等待下一個(gè)揀貨周轉(zhuǎn)料箱的到達(dá)，增加了工人的等待時(shí)間。為了解決這些問題，該中心決定進(jìn)行更改為整體揀選方式。
經(jīng)過深思熟慮后，中心采用的工作流程是：在每個(gè)區(qū)域?qū)?6個(gè)訂單分為一個(gè)批次，把訂單中的貨品一齊揀選出來，再按物品類型分類放入折疊貨箱（以下簡稱料箱）。然后，將料箱送到裝卸區(qū)的穿梭貨架上，并臨時(shí)存放。從這里集中出庫已完成集貨的同批次訂單料箱。
下一道工序是HAS（手持終端分類系統(tǒng)），工人使用手持終端將料箱中16個(gè)訂單的貨品按目的進(jìn)行分類。在批量處理這些訂單時(shí)，無論是揀選還是分類，都只需最短的步行距離。這樣就可以隨機(jī)應(yīng)變地分配工人到訂單較多的區(qū)域。采用總量揀選方式之后，中心揀選處理能力大大提高。
負(fù)責(zé)工作進(jìn)度和設(shè)備管理的小組組長中村剛志先生講述了物流中心改變揀選方式的另一個(gè)原因，“我們之所以決定采用總量揀選方式，也是考慮到入庫作業(yè)的效率。新中心決定為每家客戶劃出存貨的固定區(qū)域。這可以大大減少入庫時(shí)的工作負(fù)擔(dān)，也讓總量揀選變得更有效率。新中心還采用了舊中心無法實(shí)現(xiàn)的想法，例如給大型商品劃出專用區(qū)域，為以托盤為單位入庫的貨品劃出托盤專用存放區(qū)域等?！?/p>
舉個(gè)例子，中心四層使用了后文提到的自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人（圖表3所示）。這些區(qū)域依序編號(hào)為401到415，每個(gè)廠家都把貨品存放在固定區(qū)域。在這12個(gè)區(qū)域中，目前除了408號(hào)區(qū)域之外，有11個(gè)區(qū)域正在進(jìn)行揀選。
負(fù)責(zé)管理現(xiàn)場的主要領(lǐng)導(dǎo)松林龍?zhí)烧f，“舉個(gè)例子，假如客戶訂購了圓珠筆，他不會(huì)分別給黑筆和紅筆指定不同的廠商，因此這種情況下可以在同一個(gè)區(qū)域進(jìn)行分揀。通過給各個(gè)廠商指定專屬的庫區(qū)，出庫時(shí)商品也會(huì)沿著流程漂亮地送出去。”他指出，在庫區(qū)中按制造商分類儲(chǔ)存也有利于實(shí)現(xiàn)高效揀選。
“不管怎樣先試試”
該中心轉(zhuǎn)型為總量揀選之后，實(shí)現(xiàn)了物流合理化，但隨著客戶業(yè)務(wù)的增長，出貨量逐年增加，傳送帶“堵車”現(xiàn)象也隨之而來。因此，盡管通過挑選出各個(gè)區(qū)域中單一貨品訂單進(jìn)行“單行揀選”，可以減輕機(jī)器負(fù)擔(dān)，但仍無法解決傳送帶“堵車”問題。
面臨這一情況，針對(duì)傳送帶“堵車”導(dǎo)致工人長時(shí)間等待，有人提出建立一條分流線的想法，即貨品無需在揀選后進(jìn)入穿梭架等待進(jìn)一步分揀，而是直接運(yùn)往包裝場。因此“區(qū)域內(nèi)訂單揀選方式”應(yīng)運(yùn)而生。
這種方式，一開始就將單獨(dú)區(qū)域的訂單分出來，進(jìn)行單獨(dú)揀選，將貨品放入料箱，通過分流線直接運(yùn)送到包裝場。在單獨(dú)區(qū)域內(nèi)完成的訂單省去了穿梭貨架的等待時(shí)間，在揀選時(shí)，它的送貨地點(diǎn)就已確定。通過跳過穿梭貨架和手持分揀系統(tǒng)的工序，減少工人的等待時(shí)間，并有效避免了料箱“堵車”。
“我認(rèn)為，將可以在單獨(dú)區(qū)域內(nèi)完成揀選的訂單挑選出來，利用其它手段進(jìn)行揀選，然后通過分流線直接運(yùn)送到包裝場的這一方式，是前所未有的創(chuàng)新想法。我們每天都在作出類似努力，以彌補(bǔ)整體揀選的缺點(diǎn)。客戶在一周內(nèi)的不同時(shí)間和淡季旺季所產(chǎn)生的巨大需求波動(dòng)，上下相差達(dá)1.5倍左右，單靠機(jī)器的能力是無法應(yīng)付的。我們已開始重新審視流程本身，并且集思廣益，考慮建立新的機(jī)制來克服這種波動(dòng)?！睂m本所長分析道。
同樣，“整箱揀選”也是挑出以箱為單位的發(fā)貨訂單，并采用其它手段分開處理，為此該中心也采取了各種各樣的巧思。
質(zhì)量控制和教育負(fù)責(zé)人組長大野泰繼補(bǔ)充道：“例如，我們會(huì)使用推車揀選，減少傳送帶的負(fù)荷，但為了讓推車使用起來更快捷，我們又在推車上添加許多功能，例如輪子剎車器和制動(dòng)器等。我們中心的特色是，任何在現(xiàn)場能想到的東西，都要先去試一試?！?/p>
就這樣，中心管理人員相互交流智慧，每當(dāng)新的挑戰(zhàn)出現(xiàn)，他們都會(huì)進(jìn)行各種改進(jìn)，以更好發(fā)揮設(shè)備能力，實(shí)現(xiàn)腦海中設(shè)想的理想狀態(tài)。
各種改進(jìn)想法不僅來自中心管理部門，也來自在中心的日常工作人員。該中心的強(qiáng)大之處在于它不僅能夠聽取工人意見，而且能夠迅速著手加以實(shí)施。因此，參觀者經(jīng)常會(huì)驚訝地說:“這里和上次來的時(shí)候完全不一樣了?！?/p>
關(guān)于揀選方式改變后達(dá)成的效果，宮本所長說：“盡管總量揀選使揀選速度得以提高，但與此同時(shí)，穿梭貨架和手持分揀系統(tǒng)的分揀工序也必不可少。所以我們沒辦法簡單地比較效率，總體上而言，效率提高了約10%。現(xiàn)在工人不需要等待時(shí)間，可以同時(shí)作業(yè)，所以我認(rèn)為我們的爆發(fā)力得到了確確實(shí)實(shí)的提高?！?/p>
中村剛志先生
松林龍?zhí)上壬?/p>
應(yīng)用自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人
除了穿梭貨架之外，該中心還采用了其他自動(dòng)化設(shè)備。
其中之一就是將包裝工序的自動(dòng)化系統(tǒng)“I-Pack”投入使用。該系統(tǒng)具有自動(dòng)測量裝箱貨品高度，將箱子調(diào)整到適當(dāng)高度并密封的功能，目前的運(yùn)行成績相當(dāng)于18名工人的工作量。這使得高效率的人員配置成為可能，例如可以將這些節(jié)約下來的人員分配到揀選工作中去?！癐-Pack”使用的是一種專用紙箱，包裝時(shí)該紙箱的高度可以根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。
然而，目前中心仍然有許多商品是手工打包。例如，公司自有物流負(fù)責(zé)配送附近的貨物，公司自有物流的司機(jī)能夠始終小心處理貨品，所以貨品只需手工用塑料袋進(jìn)行簡易包裝即可。如上所述，該公司是根據(jù)客戶的要求，來確定自動(dòng)化處理貨品。
另一處自動(dòng)化設(shè)備則是在四層投入使用的兩臺(tái)自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人?！癘TTO100”和“OMRONLD系列”，都不需要磁帶和其他引導(dǎo)路線，可以在中心內(nèi)自動(dòng)尋路，幫助工人進(jìn)行存儲(chǔ)和補(bǔ)貨的搬運(yùn)工作。挑戰(zhàn)將機(jī)器人投入實(shí)際使用，鮮明地標(biāo)志著公司的自動(dòng)化工作進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。
松林先生解釋道：“大致而言，‘OTTO100’用于在附屬辦公室與作業(yè)現(xiàn)場之間交換貨品及發(fā)票，而‘OMRONLD’則在不同區(qū)域間運(yùn)送貨品。圖表4中的藍(lán)線代表‘OTTO100’，綠線代表‘OMRONLD’的行駛路線，運(yùn)輸對(duì)象以當(dāng)天入庫的商品為主。這種自動(dòng)化作業(yè)不僅節(jié)省了工人步行量和時(shí)間，還提高了附屬工作的效率?！?/p>
這里提到的附屬工作之一，是用戶堅(jiān)持要求提前交付貨品時(shí)所產(chǎn)生的臨時(shí)措施。在這種情況下，工人必須拿著揀貨單在每個(gè)貨架上揀選貨品，如果每天發(fā)生幾次類似訂單，就會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)長的步行距離。與其讓工作人員往返取貨，不如在每個(gè)區(qū)域準(zhǔn)備好貨品，工人把它放在機(jī)器人上運(yùn)輸，這樣可以大大減少步行距離。
森川說:“運(yùn)行路線有限制的‘OTTO100’每天會(huì)運(yùn)行1公里左右，‘OMRON100’每天會(huì)運(yùn)行3公里左右?！?/p>
第三層鋪設(shè)了一條傳送帶，可以把入庫貨品自動(dòng)運(yùn)送到各個(gè)區(qū)域，除此之外，還有一些貨品會(huì)連同托盤一起運(yùn)到第四層，單靠傳送帶可能無法完全處理。據(jù)說，“OMRONLD”在減輕搬運(yùn)工作上也發(fā)揮了作用。
“通過投入自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)器人，我們學(xué)到了很多，”宮本所長表示，“運(yùn)輸機(jī)器人最大的缺點(diǎn)是，如果入庫貨品太多，堵塞了通道，它們就跑不動(dòng)了。盡管這些搬運(yùn)機(jī)器人在制造業(yè)的工廠里大顯身手，但在物流中心卻一直沒有得到廣泛應(yīng)用。使用之后發(fā)現(xiàn)，最重要的原因就是無法給它保證通道。在這方面，我認(rèn)為本中心對(duì)通道的劃分很清楚，所以搬運(yùn)機(jī)器人仍擁有很大的應(yīng)用空間。在目前的實(shí)驗(yàn)過程中，我們正在嘗試各種不同的使用方法，以尋找減少人員搬運(yùn)工作的最佳用法?！?/p>
宮本所長樂觀地說，“投入使用后，它能完成相當(dāng)于一個(gè)搬運(yùn)工的工作。雖然投入了巨大的投資，但這讓從來沒有使用過機(jī)器人的我們有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)地圖功能和其他技術(shù)?！?/p>
人機(jī)協(xié)作，分工明確
為了“OTTO100”，中心在每個(gè)區(qū)域安裝了三個(gè)WiFi接入點(diǎn)，并在站點(diǎn)間自動(dòng)運(yùn)行。通過WiFi連接，工人可以確定它的當(dāng)前位置，并且遠(yuǎn)程控制它，但由于信號(hào)的關(guān)系，它只能進(jìn)行直線移動(dòng)，這讓人十分苦惱。盡管該中心試圖增加信號(hào)接入點(diǎn)，但是效果仍不理想。
“在投入使用后我們注意到，由于現(xiàn)場大量便攜式終端，無線信號(hào)不可避免地會(huì)受到干擾。所以我們盡量只走沒有信號(hào)干擾的路線，避免造成工人負(fù)擔(dān)?！敝写逑壬榻B道。
相比之下，“OMRONLD”目前以獨(dú)立的形式運(yùn)行，中心正在考慮檢查網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，研究是否可以為其提供WiFi環(huán)境，讓多臺(tái)搬運(yùn)機(jī)器人一同運(yùn)行。如果可以進(jìn)行中央控制和遠(yuǎn)程遙控指示的話，機(jī)器人在現(xiàn)場的可用性會(huì)大大提高。
“網(wǎng)購市場每年擴(kuò)大，如果我們不創(chuàng)新，隨著工作量進(jìn)一步擴(kuò)大，工作肯定會(huì)受到影響。因此我們必須不斷消除作業(yè)現(xiàn)場的缺陷，同時(shí)迎接新的挑戰(zhàn)。雖然也會(huì)面臨失敗，但如果不努力改善，便會(huì)因?yàn)闊o法適應(yīng)業(yè)務(wù)量的增長而給顧客帶來麻煩。因此我們正在努力采取措施?！睂m本所長補(bǔ)充道。
下一個(gè)迫在眉睫的挑戰(zhàn)則是上文提到過的包裝工作。
大野先生表示，“在分揀領(lǐng)域，人類在機(jī)動(dòng)性、應(yīng)變能力等方面都明顯優(yōu)于機(jī)器人，因此我們對(duì)今后的機(jī)器人技術(shù)革新寄予厚望。另一方面，分揀后續(xù)的手工包裝作業(yè)速度跟不上揀選速度，包裝作業(yè)的自動(dòng)化也勢在必行。因此，在‘I-Pack’之后，我們正考慮安裝第二臺(tái)自動(dòng)打包機(jī)?！?/p>
大野泰繼先生
“如今在物流作業(yè)領(lǐng)域中，人類比機(jī)器的能力要強(qiáng)得多。所以我們把機(jī)器能完成的任務(wù)交給機(jī)器，人則專注于只有人才能完成的任務(wù)。這樣進(jìn)行工作的同時(shí)，也能得到一些新的改進(jìn)靈感。我們希望自動(dòng)化可以讓人花更多的時(shí)間在人類有優(yōu)勢的工作上?！睂m本所長最后說道。他的眼神似乎已經(jīng)展望到了必將到來的未來。
文章精選/現(xiàn)代物流-119期
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