自動搬運機器人開始在自動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”
以鴻池運輸株式會社為核心的KONOIKE集團宣布了其“2030愿景”，也就是對2030年（公司成立150周年）的商業(yè)環(huán)境變化作出預測，以中期管理計劃（2019年3月至2021年3月的財政年度）為基礎，定下經營方向。同時，該公司宣布一系列舉措，旨在通過將人工智能、機器人等新技術與公司多年發(fā)展優(yōu)勢相結合，開拓全新的服務市場。
KONOIKE集團還投資了一家專注于先進技術領域的風險投資公司（GTV FundI Investment，L.P.），以便通過技術創(chuàng)新加強物流現場的實踐能力，并加速創(chuàng)建新型業(yè)務；并計劃在改善工作環(huán)境、解決日益嚴重的勞動力短缺問題的同時，與世界各地的技術初創(chuàng)企業(yè)進行接觸，以提高生產力和加強現場實戰(zhàn)能力，并致力于發(fā)現和培育新的核心業(yè)務，進行價值創(chuàng)新。
分屬于該公司關西中央分部的“西大阪配送中心”，是一處負責企業(yè)客戶辦公用品網購配送業(yè)務的物流基地。
關西中央分部西大阪配送中心的副經理森川邦彥介紹道：“從2004年6月，本中心開始承擔網購部門的倉庫運營工作，承包入庫、保管、出庫、包裝、發(fā)貨、退貨等一條龍服務。西大阪配送中心于2016年9月正式投入運營，總建筑面積為48,190平方米，建筑共高四層，配有一系列自動化物料處理（MH）設備，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構共分為四層（圖表1），一層除出庫區(qū)之外，主要負責處理大批量運輸的日用品和飲料等貨品，并對中心的日常出庫工作快速進行處理；二層用于儲存和運輸制造商所包裝的大件商品；三層有一個收貨區(qū)，負責對入庫貨品進行檢查并送至各樓層，同時也會進行特殊商品和大件物品的存儲和出庫；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情況吧。
貨品運到三層入庫區(qū)后，司機使用手推地牛進行卸貨。工作人員對貨品進行查驗后，根據特性把貨品送到相應的儲存區(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行包裝運輸。
送到各樓層的貨品會被各自運送到指定貨架進行存放。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以托盤的形式存放到貨架上。
森川先生表示，“公司會分情況使用自有物流和快遞進行送貨。針對包含大阪在內的近郊地區(qū)會使用當日達的自有物流，每日上午和下午分別配送兩次；其他地區(qū)則使用次日達的快遞?！?/p>
耗費兩年完善構思
該中心經營的商品基本都是面向辦公室的B2B物流，擁有數以萬計SKU。這些業(yè)務包含當日達和次日達，每天需要對數萬件訂單迅速做出反應，很難同時兼顧商品的準確存儲、揀選、分類等作業(yè)的質量和生產效率。
該中心的運營領導人宮本惠示所長談及企業(yè)目標時說道：“我們的目標不僅是實現自動化，還要充分發(fā)揮機器和人各自擅長的能力，制定運營規(guī)范。不論是倉庫布局設計，還是MH設備的選擇，都按照該方針進行。開業(yè)之前，貨品曾存放在舊物流中心和兩個外部倉庫，共三個地點，總共占地約9,000坪（29,700平方米），為了將三處倉庫進行整合、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，對揀選方式等倉儲問題進行無數次討論。大概花費兩年時間構建全新的工作流程、設備配置和布局?！?/p>
第一年的主要工作是讓現場的所有成員聚集在一起，找出所有現存問題。在第二年，公司和自動化MH設備供應商大福一起討論了工作流程、庫內布局和揀選方法，建立一套獨有系統(tǒng)。據說當時中心為了討論并解決各種問題，各相關方每周都要聚在一起進行2~3個小時的討論。
“這里的設計從構思到建立，花了很長時間，但我認為這些努力沒有白費，現如今，我們已經大大消除了傳統(tǒng)現場所存在的問題。”宮本所長自豪地說。
森川邦彥先生
宮本惠示氏
以四種揀選方式推進合理化
在對新中心的構思之中，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，進行分揀工作的效率（圖表2）。為了進一步應對種類繁多的產品出庫，現在結合使用以下四種分揀方法：
一是總量揀選方式，每個區(qū)域同時進行揀選，利用穿梭貨架進行匯總，在下一道工序中進行分類。二是單行揀選方式，挑選出各個區(qū)域中單一貨品訂單，依靠推車進行揀選，不使用傳送帶。三是區(qū)域內訂單揀選方式，在每個區(qū)域中挑選出能在區(qū)域內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，但在實踐中出遇到了各種故障問題，令工作負荷大大提高。
傳統(tǒng)的物流中心采用的接力揀選方式，即以訂單為單位，依次揀選各個區(qū)域的商品。其缺點也為眾人所知，如果每個區(qū)域都有多重商品訂單，則會發(fā)生重疊的揀選路徑，導致工人步行距離增加，并且需等待下一個揀貨周轉料箱的到達，增加了工人的等待時間。為了解決這些問題，該中心決定進行更改為整體揀選方式。
經過深思熟慮后，中心采用的工作流程是：在每個區(qū)域將16個訂單分為一個批次，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個訂單的貨品按目的進行分類。在批量處理這些訂單時，無論是揀選還是分類，都只需最短的步行距離。這樣就可以隨機應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。
負責工作進度和設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的工作負擔，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現的想法，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>
舉個例子，中心四層使用了后文提到的自動搬運機器人（圖表3所示）。這些區(qū)域依序編號為401到415，每個廠家都把貨品存放在固定區(qū)域。在這12個區(qū)域中，目前除了408號區(qū)域之外，有11個區(qū)域正在進行揀選。
負責管理現場的主要領導松林龍?zhí)烧f，“舉個例子，假如客戶訂購了圓珠筆，他不會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區(qū)域進行分揀。通過給各個廠商指定專屬的庫區(qū)，出庫時商品也會沿著流程漂亮地送出去?！彼赋?，在庫區(qū)中按制造商分類儲存也有利于實現高效揀選。
“不管怎樣先試試”
該中心轉型為總量揀選之后，實現了物流合理化，但隨著客戶業(yè)務的增長，出貨量逐年增加，傳送帶“堵車”現象也隨之而來。因此，盡管通過挑選出各個區(qū)域中單一貨品訂單進行“單行揀選”，可以減輕機器負擔，但仍無法解決傳送帶“堵車”問題。
面臨這一情況，針對傳送帶“堵車”導致工人長時間等待，有人提出建立一條分流線的想法，即貨品無需在揀選后進入穿梭架等待進一步分揀，而是直接運往包裝場。因此“區(qū)域內訂單揀選方式”應運而生。
這種方式，一開始就將單獨區(qū)域的訂單分出來，進行單獨揀選，將貨品放入料箱，通過分流線直接運送到包裝場。在單獨區(qū)域內完成的訂單省去了穿梭貨架的等待時間，在揀選時，它的送貨地點就已確定。通過跳過穿梭貨架和手持分揀系統(tǒng)的工序，減少工人的等待時間，并有效避免了料箱“堵車”。
“我認為，將可以在單獨區(qū)域內完成揀選的訂單挑選出來，利用其它手段進行揀選，然后通過分流線直接運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，以彌補整體揀選的缺點。客戶在一周內的不同時間和淡季旺季所產生的巨大需求波動，上下相差達1.5倍左右，單靠機器的能力是無法應付的。我們已開始重新審視流程本身，并且集思廣益，考慮建立新的機制來克服這種波動。”宮本所長分析道。
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。
質量控制和教育負責人組長大野泰繼補充道：“例如，我們會使用推車揀選，減少傳送帶的負荷，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器等。我們中心的特色是，任何在現場能想到的東西，都要先去試一試。”
就這樣，中心管理人員相互交流智慧，每當新的挑戰(zhàn)出現，他們都會進行各種改進，以更好發(fā)揮設備能力，實現腦海中設想的理想狀態(tài)。
各種改進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施。因此，參觀者經常會驚訝地說:“這里和上次來的時候完全不一樣了?！?/p>
關于揀選方式改變后達成的效果，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，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%。現在工人不需要等待時間，可以同時作業(yè)，所以我認為我們的爆發(fā)力得到了確確實實的提高?！?/p>
中村剛志先生
松林龍?zhí)上壬?/p>
應用自動搬運機器人
除了穿梭貨架之外，該中心還采用了其他自動化設備。
其中之一就是將包裝工序的自動化系統(tǒng)“I-Pack”投入使用。該系統(tǒng)具有自動測量裝箱貨品高度，將箱子調整到適當高度并密封的功能，目前的運行成績相當于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。“I-Pack”使用的是一種專用紙箱，包裝時該紙箱的高度可以根據內容進行調整。
然而，目前中心仍然有許多商品是手工打包。例如，公司自有物流負責配送附近的貨物，公司自有物流的司機能夠始終小心處理貨品，所以貨品只需手工用塑料袋進行簡易包裝即可。如上所述，該公司是根據客戶的要求，來確定自動化處理貨品。
另一處自動化設備則是在四層投入使用的兩臺自動搬運機器人?！癘TTO100”和“OMRONLD系列”，都不需要磁帶和其他引導路線，可以在中心內自動尋路，幫助工人進行存儲和補貨的搬運工作。挑戰(zhàn)將機器人投入實際使用，鮮明地標志著公司的自動化工作進入了一個全新的階段。
松林先生解釋道：“大致而言，‘OTTO100’用于在附屬辦公室與作業(yè)現場之間交換貨品及發(fā)票，而‘OMRONLD’則在不同區(qū)域間運送貨品。圖表4中的藍線代表‘OTTO100’，綠線代表‘OMRONLD’的行駛路線，運輸對象以當天入庫的商品為主。這種自動化作業(yè)不僅節(jié)省了工人步行量和時間，還提高了附屬工作的效率?！?/p>
這里提到的附屬工作之一，是用戶堅持要求提前交付貨品時所產生的臨時措施。在這種情況下，工人必須拿著揀貨單在每個貨架上揀選貨品，如果每天發(fā)生幾次類似訂單，就會產生相當長的步行距離。與其讓工作人員往返取貨，不如在每個區(qū)域準備好貨品，工人把它放在機器人上運輸，這樣可以大大減少步行距離。
森川說:“運行路線有限制的‘OTTO100’每天會運行1公里左右，‘OMRON100’每天會運行3公里左右?！?/p>
第三層鋪設了一條傳送帶，可以把入庫貨品自動運送到各個區(qū)域，除此之外，還有一些貨品會連同托盤一起運到第四層，單靠傳送帶可能無法完全處理。據說，“OMRONLD”在減輕搬運工作上也發(fā)揮了作用。
“通過投入自動運輸機器人，我們學到了很多，”宮本所長表示，“運輸機器人最大的缺點是，如果入庫貨品太多，堵塞了通道，它們就跑不動了。盡管這些搬運機器人在制造業(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用。使用之后發(fā)現，最重要的原因就是無法給它保證通道。在這方面，我認為本中心對通道的劃分很清楚，所以搬運機器人仍擁有很大的應用空間。在目前的實驗過程中，我們正在嘗試各種不同的使用方法，以尋找減少人員搬運工作的最佳用法。”
宮本所長樂觀地說，“投入使用后，它能完成相當于一個搬運工的工作。雖然投入了巨大的投資，但這讓從來沒有使用過機器人的我們有機會學習地圖功能和其他技術?！?/p>
人機協作，分工明確
為了“OTTO100”，中心在每個區(qū)域安裝了三個WiFi接入點，并在站點間自動運行。通過WiFi連接，工人可以確定它的當前位置，并且遠程控制它，但由于信號的關系，它只能進行直線移動，這讓人十分苦惱。盡管該中心試圖增加信號接入點，但是效果仍不理想。
“在投入使用后我們注意到，由于現場大量便攜式終端，無線信號不可避免地會受到干擾。所以我們盡量只走沒有信號干擾的路線，避免造成工人負擔?！敝写逑壬榻B道。
相比之下，“OMRONLD”目前以獨立的形式運行，中心正在考慮檢查網絡環(huán)境，研究是否可以為其提供WiFi環(huán)境，讓多臺搬運機器人一同運行。如果可以進行中央控制和遠程遙控指示的話，機器人在現場的可用性會大大提高。
“網購市場每年擴大，如果我們不創(chuàng)新，隨著工作量進一步擴大，工作肯定會受到影響。因此我們必須不斷消除作業(yè)現場的缺陷，同時迎接新的挑戰(zhàn)。雖然也會面臨失敗，但如果不努力改善，便會因為無法適應業(yè)務量的增長而給顧客帶來麻煩。因此我們正在努力采取措施。”宮本所長補充道。
下一個迫在眉睫的挑戰(zhàn)則是上文提到過的包裝工作。
大野先生表示，“在分揀領域，人類在機動性、應變能力等方面都明顯優(yōu)于機器人，因此我們對今后的機器人技術革新寄予厚望。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)的自動化也勢在必行。因此，在‘I-Pack’之后，我們正考慮安裝第二臺自動打包機?！?/p>
大野泰繼先生
“如今在物流作業(yè)領域中，人類比機器的能力要強得多。所以我們把機器能完成的任務交給機器，人則專注于只有人才能完成的任務。這樣進行工作的同時，也能得到一些新的改進靈感。我們希望自動化可以讓人花更多的時間在人類有優(yōu)勢的工作上。”宮本所長最后說道。他的眼神似乎已經展望到了必將到來的未來。
文章精選/現代物流-119期
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