智能工廠之挑揀
在智能工廠中，可以看到很多機器手，尤其在物流倉庫中可以看到這些機器手，在井然有序的挑揀貨物，下面我們就來介紹一下智能工廠用到的挑揀技術(shù)。
1.什么是挑揀？
根據(jù)訂單中要求的商品名稱、規(guī)格、型號、數(shù)量等，將商品從存儲的貨架或貨垛中取出，并分放到指定位置，完成用戶配貨要求的過程。 制造業(yè)內(nèi)，挑揀是主要的備料方式，常用于倉儲或線邊。
常見的挑揀方式有手持RF/PDA挑揀、語音挑揀、燈光挑揀等，隨著技術(shù)的發(fā)展開始出現(xiàn)AR/VR挑揀等更加智能的挑揀方式。 根據(jù)挑揀所處的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可以將挑揀作業(yè)分為兩類。
① 倉儲挑揀作業(yè)
倉儲作業(yè)是保障生產(chǎn)制造各環(huán)節(jié)所需物料及時、準(zhǔn)確、有效供給的重要手段，也是各制造企業(yè)一直試圖削減成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。挑揀是倉儲作業(yè)最核心最占成本的作業(yè)單元。如下圖所示為人工倉儲挑揀示意圖：
據(jù)文獻報道，在經(jīng)典的倉儲作業(yè)中，挑揀作業(yè)約占倉庫運營成本的30%-50%，挑揀人員數(shù)量約占倉儲作業(yè)人員數(shù)量的60%以上，而挑揀人員70%的作業(yè)時間在移動，30%的作業(yè)時間是用于挑揀物品。
這也是為什么近年來“貨到人”挑揀方法備受關(guān)注，并出現(xiàn)了“貨到機器”研究趨勢的原因所在。
② 線邊挑揀
生產(chǎn)制造的每一個加工環(huán)節(jié)以及上下加工工序間的轉(zhuǎn)換都離不開物料的組織。因此，線邊挑揀是必不可少的生產(chǎn)物流作業(yè)過程。
根據(jù)生產(chǎn)制造的組織形式不同，可以分為：離散制造線邊挑揀、流水線制造線邊挑揀和單元制造線邊挑揀等。和倉儲挑揀不同，線邊挑揀的作業(yè)對象相對單一，搬運距離相對短，作業(yè)人員/設(shè)備相對少。但是線邊挑揀直接關(guān)系到加工的效率和質(zhì)量，也是在制品庫存的重要因素和生產(chǎn)周期的重要占時成分。
將商品按照不同的客戶、不同的配送路線進行分類、集中、裝車的輸送過程。 制造業(yè)內(nèi)，分揀主要用于貨物的出庫及貨物中轉(zhuǎn)輸送。
常見的分揀設(shè)備有輸送線、分揀機、模組帶分揀、高速分流器等等。分揀設(shè)備正在朝著智能化、柔性化發(fā)展。
2.倉儲挑揀技術(shù)
挑揀作業(yè)受生產(chǎn)訂單的驅(qū)動，受倉儲布局的制約，而整個過程訂單下達及匯聚生成揀貨策略輸出揀貨單規(guī)劃揀貨路徑揀貨集中審核送線邊受企業(yè)的生產(chǎn)組織模式的調(diào)度。倉庫在接到ERP系統(tǒng)的出貨指令后，WMS會根據(jù)生產(chǎn)調(diào)度需求，選擇揀貨策略（技術(shù)）：“基于訂單的挑揀”、“基于批量的挑揀”和“基于流程的挑揀”。
① 基于訂單的挑揀 或者說摘果式挑揀，是最基本的挑揀方式。WMS會將每一個客戶的訂單，根據(jù)倉庫布局（貨物儲存布局）分解成揀貨單，分派給不同區(qū)域的揀貨員，并生成揀貨路徑。揀貨員揀取貨物后，送到集中區(qū)域合并，復(fù)核后交由下一個配送流程，送交生產(chǎn)線邊。
② 基于批次的挑揀 或者說播種式挑揀，是為了進一步提升挑揀效率，降低揀貨強度而提出的一種挑揀策略（技術(shù)）。 接到ERP指令后，WMS會將若干訂單匯總，將相同的物品進行合并，再根據(jù)倉庫布局（貨物儲存布局）編制揀貨單，分派給不同區(qū)域的揀貨員，并生成揀貨路徑。揀貨員揀取貨物后，送到集中區(qū)域。在該區(qū)域，根據(jù)生產(chǎn)組織需要，可以按照訂單再次挑揀組合，也可以直接復(fù)核后交由下一個配送流程，送交生產(chǎn)線邊。
③ 基于流程的挑揀 基于流程的挑揀和基于批次的挑揀相似，不同之處在于，WMS會匯聚當(dāng)前生產(chǎn)流程中所有的訂單（比如一天的訂單），進行訂單的合并和分解，形成揀貨單。
3.智能挑揀技術(shù)
挑揀技術(shù)的智能化可以從幾個方面入手：
① 揀貨方法的智能化，比如機器挑揀，以及RFID、VR、二維碼、PTL等輔助揀貨方法；
② 物品輸送技術(shù)，比如可以采用堆垛機、AGV、輸送帶等方式。如下圖是一種基于Kiva機器人的貨到人倉儲布局示意圖。在該場景中，Kiva機器人在接到揀貨指令后，找到指定的貨架，并將該貨架運送到指定的挑揀臺（W1-W4），供揀貨員揀貨。
③ 智能挑揀的第三個途徑就是訂單的處理和揀貨策略的選取。在傳統(tǒng)的訂單分拆、物品合并的算法基礎(chǔ)上，基于大數(shù)據(jù)和優(yōu)化技術(shù)的方法正逐步得到應(yīng)用。 ④ 智能挑揀的第四個途徑就是輸出揀貨單。在上圖所示的多Kiva機器人和多挑揀臺場景中，將揀貨單分派給哪個機器人、哪個挑揀臺，是影響挑揀效率的關(guān)鍵因素。
4.倉儲挑揀方式
① 手持RF/PDA挑揀 手持RF/PDA挑揀是目前最常見的挑揀方式，人員使用手持設(shè)備掃描條碼獲取信息完成挑揀作業(yè)。該方式需無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個挑揀作業(yè)區(qū)。揀貨位商品可以是一位一品，也可以是一位多品。挑揀準(zhǔn)確性較高、造價和維護成本較低，靈活性強。但該挑揀方式要求挑揀人員熟悉貨位位置。
② 語音挑揀 語音挑揀已非常成熟，近年來應(yīng)用廣泛。語音挑揀系統(tǒng)會將WMS系統(tǒng)的指令轉(zhuǎn)化為語音播報給作業(yè)人員，作業(yè)人員根據(jù)語音指令到達相應(yīng)的貨位，揀取貨品，并通過口頭語音應(yīng)答來確認(rèn)挑揀作業(yè)的完成。其最大的優(yōu)點是通過耳機等可穿戴的的設(shè)備，解放了挑揀員的雙手，適合大件商品挑揀、冷庫環(huán)境挑揀等。
③ 燈光挑揀 燈光挑揀（Pick to Light）是一種基于SKU管理的挑揀方式，市面上常見的PTL挑揀大多結(jié)合電子標(biāo)簽使用。在每個貨位安裝提示燈，指示操作人員到達哪個貨位、挑揀什么貨品、數(shù)量是多少。適用于小型商品挑揀，揀貨位固定一位一品。其優(yōu)勢是效率和準(zhǔn)確率高、不依賴員工的熟練程度，但布局建設(shè)完成后不易更改。
④ AR視覺挑揀 AR技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于倉儲作業(yè)。員工佩戴增強現(xiàn)實眼鏡，由眼鏡的導(dǎo)航功能導(dǎo)航至挑揀貨位。所有的作業(yè)信息全部投影在眼鏡上。AR挑揀與跟語音揀貨一樣，解放了挑揀作業(yè)人員的雙手，同時又具備條形碼復(fù)核能力，保障挑揀質(zhì)量與庫存數(shù)據(jù)同步。但AR挑揀目前在國內(nèi)還鮮見應(yīng)用案例。
⑤ AS/RS挑揀 AS/RS（自動化立體倉庫）挑揀是借助WMS（倉儲管理系統(tǒng)）,WCS（倉庫控制系統(tǒng)）技術(shù)，通過堆垛機、穿梭車從高位貨架按訂單需求挑揀，也有利用旋轉(zhuǎn)貨架進行挑揀。這種方式更加節(jié)省人力，且高效、精準(zhǔn)，但初期的基建成本、設(shè)備成本投入大，建成后不易更改，且對貨物的包裝、貨品的品類有一定限制。
最后送大家提高挑揀效率十大策略：
