启用新一代拣选系统 优化多品种小批量拣选配送模式
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王 平 张韶岩 译
近年来，日本物流中心现场作业面临的最大课题是对多品种少批量的订单商品进行拣选。从数百、数千种商品中，一样拣取几件以配齐几万份订单――如何提高物流中心最繁杂的作业的效率。对物流中心的现场生产能力与经济效益起着决定性的作用。日本物流界曾经对如何提高拣选作业效率大有山穷水尽之感。甚至有“进一步提高生产能力已很难”的悲观论调。但是，值得庆幸的是“新一代拣选系统”技术正在崭露头角。
本文在对提高拣选能力的现场需求进行分析后。对CX－CARGO公司关东物流中心引入的新系统进行了全面解读。
摘果式拣选与播种式拣选
与以托盘、货箱为单位的出货不同，多品种少批量的单件商品拣选作业，仅仅依靠人手与作业单的方法无法在数量上有突破。因此，迄今为止，用户与系统开发商对各种拣选辅助设备、自动分拣机等的技术研发，倾注了大量心血，进行了各种各样的摸索探讨。
“从多品种中出货少量订货”的系统结构大致分为两种方式：拣选式(摘果式)分拣和分货式(播种式)分拣。我们先分析其优、缺点，并探索需要作进一步改善的地方。
1．摘果式拣选
(1)作业方式类似“摘果”
所谓拣选，就是将库存商品放在货架上，再从货架上仅将订单上列出的货物拣取后集中放在拣选箱内的一种作业方式。其基本形式如图表-1所示，就是商品搁置在货架上不动，通过移动拣选箱将货物集中起来(如果是回转货架，则货架移动，而拣选箱不动)。
拣选箱的移动，通常是由输送带自动搬送或使用手推车，由人工拣选(这和通过叉车边移动边以箱为单位拣选后装在托盘上搬送是一样的)。此外，也有使用机器拣选后投入拣选箱的自动摘果作业方式。典型的高效率的拣选系统，通常是在货架间口设置灯和数量显示器，将订单所列商品的位置和数量向作业人员提示的数字显示式拣选系统(照片-1)。通过这种无纸化作业，拣选差错率可降低到万分之一(0．01％)，只有以前按照作业单拣选方式差错率的十分之一。
(2)摘果式拣选系统的优缺点
随着客户以零散单位购物的订单数量的进一步增加，数字拣选系统可以通过增加在输送带上的拣选箱而灵活应对，这使得其在扩展性上有其优越之处。也就是说，该系统在一定程度上很适宜把一定数量的品种拣选给多个不同客户的业务模式。图表一1就是采用数字拣选系统对十几种商品进行拣选的一个作业场面的特写。然而该系统仍有需要探讨的地方。
第一，消除作业窝工。
采用数字拣选系统，就是沿拣选箱的输送线以每隔数米的距离将商品货架断开，作为一个人的作业区段，并按需求配置作业人员。当拣选箱到达自己负责的区段时，系统将按订单显示是否需要作业人员进行拣选。
但现在的问题是，由于输送线是上下游相连的，各区段的作业量或个人的作业速度一旦有偏差，中途就会发生堵塞。所以，在一连串的流水作业中，一旦拣选箱堵塞，下游便发生作业人员窝工，使整体作业效率大大降低。为解决这一问题，采取了许多措施，例如，在需要拣选的区段采用拣选箱顺便可通过的分路流水线以避免堵塞；作业人员腾出手时可以将后边的拣选箱中可先行拣选的商品先拣选等方式等。此外，还可以适当分散频繁出货商品的存放位置或品种数，使各区段间的拣选作业量维持均衡。这其中需要从最新的销售数据来管理商品的存放位置，从而对系统进行联动补充。目前，这一系统已经有较成熟的案例。
第二，难以应对品种增加。
数字拣选系统中的商品货架的问口数(频繁出货的商品则使用流动货架，参加照片)需要根据商品品种的数量来设置。由于仅间口处需要显示器，所以对商品品种增减的处理就显得不很灵活。
最近，通过网上购物的商品数量正在逐渐增加，由于网络营销摆脱了以往通过纸媒显示商品目录时形成的制约，交易商品数可达万种。而当商品超过1000种时，拣选与及时补货就显得非常重要。当以数字显示为主要手段时，仅在品种变化位置设置显示器能否对数以万计的商品按订单拣选并及时响应成为一个主要问题。这就需要人们寻求新的解决办法。
2．播种式分货
(1)作业方式类似“播种”
播种式分货与拣选正好相反。这是一种将拣选箱放置在固定的货架上，商品在其间移动时，仅按订购数将商品分拣并投入符合订单的箱子里的方法，就像将装在篮子里的作物种子播撒在田地里那样(见图-表2)。仅需重复对所需求商品按需求数量播种，直至商品备齐结束。
商品的移动，有各种情形。既有通过自动分拣输送带将商品一个一个地搬运分拣，也有通过普通的输送带将商品以箱为单位依次传运而后由人来分拣，还有就是一开始就由人用手推车一边搬运一边分拣。
人进行分拣的情况下，如前所述通过灯泡闪亮及数字显示实现作业无纸化，以提高准确率和速度，即所谓的数字显示式分拣也得到普及。
此外，在台车上或便携工具上安装拣选指示终端，边扫描商品条形码边分拣，可进一步提高准确率。
(2)播种式分货的优缺点
播种式分货，与摘果式拣选正好相反，即使商品品种增加，只要重复所增加部分的分拣作业即可，其优点是，有较好的扩展性，可以灵活应对品种增加的需要。
但是，播种式分货面对订货方数量的扩大则有些不利。确保拣选箱放置的位置，将成为硬件方面制约的主要因素，若使用自动分拣输送带，则确保分拣间口滑槽的数量成为主要制约因素。以往国内最大规模的单件自动分拣输送带也就是400个滑槽，在这种情况下，间口间隔假设为70cm的话，则需要280m的输送带，这将是一个很庞大的数字(自动分拣的滑槽数会因为货物的批次不同而分流到不同的去向，从而滑槽数可得到削减)。
3．超越两者优缺点的第三种方式
从各自基本的构造来看，摘果式拣选方式有利于出货单位多的商品，而播种式分货方式则有利于分拣商品数量大的商品，所以说，两者各有利弊。
那么，按照目前商业的需求(图表3)，既增加-出货单位数又增加商品数的多品种少批量单件拣选系统的理想形式应该是怎样的呢?
图表－1的摘果式拣选是固定商品，移动拣选箱；图表2的播种拣选方式是固定拣选箱、移动分拣商品。而若将商品和拣选箱都移动的话，情况会怎样呢?如图表4所示。比如，该系统将1000种商品分发至1万个出货单位，虽然理论上可行，但具体操作上会面临许多问题。
下面再来探讨一下CX―CARGO公司在TOYOKANETSUSOLUTIONS公司协助下新开发并正式运作的“新一代拣选系统”。该系统拓展了图表4的构想，向实用性迈出了可喜的一步。
CX―CARGO公司关东流通中心对新系统的迫切需求
CX-CARGO公司以全国的生活协同组合(简称
生协)事业为主要对象，提供库存管理、拣选、进出货、运输配送等物流服务。该公司是以生协的物流子公司COOPEXPRESS为母体，在泡沫经济崩溃后的1995年作为独立的物流企业而设立的。2004年度，公司年销售额超过182亿日元，处于快速发展期。
该公司于2005年9月将新开发的“新一代拣选系统”引进到新设立的九州鸟栖物流中心，同年10月又将其引进到玉县桶川市的关东物流中心，相继正式运作。
第2、3部分内容是在现场参观关东物流中心，并对亲自提出系统开发设想并领导开发的公司伊藤隆志社长进行采访后做出的报道。
1．关东物流中心的机能及作用
(1)DC、TC、SC的不同功能
CX-CARGQ公司关东物流中心(照片-2)是以日本生协联合会(简称生协联)的库存型中心(DC)机能为中心，同时兼顾面向COOPNET店铺的通过型中心(TC)及该COOPNET的联合采购干货商品成套中心(SC)，是同时具备3种机能的该公司的核心。
①库存型中心(DC)
DC配备了手持终端对接收货物进行验收，并使-用拣选系统(照片3)。同时，该DC是一座拥有约5600个托盘货位、12台堆垛机的自动立体仓库(照-片4)。以COOPPB(自有品牌)商品为中心，具备1万个托盘的保管能力，由此向TC、SC供给面向店铺的以及联合购买的商品。此外，还兼有保管一般商品，如国际品牌NB，采用卖方负责的VMI库存管理方式，与PB商品同时供给。
②通过型中心(TC)
TC除了直供COOPNET的203家直营店铺外，还向各会员生协店铺及各事业所分拣配送。
通过2台处理能力为8000箱／小时的箱装商品自动分拣机(照片5)，将可以形成16000箱／小时的处理能力；共配置69个滑槽，一个滑槽负责3个门店，则一次分拣最多可以满足207个门店。2003年引进了单件分拣系统，在一次分拣后，进行二次分拣出货。
在参观单件分拣系统时，伊藤社长说：“其实‘新一代配送体系’的开发就是从这儿得到启发的。”
这一系统是在16处一次分拣站从补充流水线上取出所需要数量的商品，并经条形码确定数量后(照片6)，再通过有14条流水线、420个间口的二次分拣设备。完成这两步动作后，再将不同门店、不同种类的货物装进折叠周转箱(照片7、8；该系统由AT&C公司开发)。
这种具备二次分拣能力的构想经进一步磨练，将对新一代系统的拓展起到很大的作用。
③联合采购干货商品成套中心(SC)
在作为无店铺销售送货上门服务的配送中心SC。数字拣选系统一直发挥着很大的作用(见照片－1)。
引进“新一代配送体系”的正是此配送中心。与新设立的鸟栖物流中心不同，已经运作的关东物流中心由于不能停止作业，2005年秋，公司将原来系统的一半拆移，同时安装并运转新系统的一半。二期工程则在2006年6月之前启动。
2．新系统引进的背景及目标
(1)由集约、整合引来的物流改革
近几年，生协的物流改革是伴随着采购联盟的进程而进行的。由于法律规定，各地区生协不可能到其他区域采购，因此，寻求规模优势的采购联盟在全国范围内展开，商流、物流也在由单一生协向地区联合的方向扩大、整合，机构改革在向前推进。
日生协作为最大的批发商，在和各生协事业联合并进行商品捆绑的同时，也将自己的配送中心提供给其他区域的生协，以及整合据点和联合采购成套中心，从而使提高物流效率及降低成本成为可能。上文描述的关东物流中心就是将这三种机能集约在一起，鸟栖的新物流中心已构筑成三位一体的配送中心。
关东物流中心所覆盖的区域为茨城县以西的关东6县及新泻、长野、山梨、静冈等4县。其中，COOPNET采购额约为4000亿日元，东京PALSYSTEM采购额约为1000亿日元，东京生协约8000亿日元，总计配送门店约220家。同时，将琦玉县内的大宫及川本原有的配送中心分别于3月、6月关闭，全部归总到关东物流中心，使其机能一元化。
(2)提高质量降低成本两兼顾
CX-CARGO公司把新系统引进到关东物流中心的第一个目的是，伴随着配送中心的集约化，逐渐启用新系统，同时实现“提高物流质量和降低成本”的目标。
“两个配送中心的整合，在2003年开始建SC时就已经着手计划了，”伊藤社长说，“联合采购还应具备提前一星期就要从联盟成员那里接受订单，再送货上门的能力，这与单个店铺的缺货又不尽相同，这时，物流质量就显得非常重要。比如，成员单位订购鸡素烧吃，而送到的周转箱里却没有把烧豆腐装进去，后果可想而知。”
如果是面对一个门店，可以找借口搪塞过去，但对于采购联盟，这就直接构成投诉。应对不特定多数顾客的店铺，与顾客和生协构成一对一关系的联合购买的不同就在于此，缺货本身就意味着失信。
尽管把提高物流质量、防止差错提升到一个很高的高度，但这并不意味着允许增加运营成本。此次新系统投入运营，可以使提高物流质量与降低成本兼得。
“投诉的发生与第二天须将货送到所浪费的时间以及由此而产生的加班费等将直接影响处理成本。而新系统可以使差错率由一万分之一削减到十万分之一，这也是我们引进新系统的初衷。”伊藤社长指出。
针对运营成本，伊藤社长认为“至少还可将作业人员减少一半”。作为厂家的TOYOKANETSUSOLUTIONS公司(以下简称为TKSL)经过对该系统的测算后认为，生产能力可提高3倍。果真如此，这一系统堪称是划时代的新技术。
(3)品种数量的扩大成为现实
新系统开发的另一目的就是伊藤社长所强调的实现“品种数量的扩大不受限制的系统”。正如第1部所看到的那样，以往使用的数字拣选设备，商品品种的数量受到货架间口的限制。
伊藤社长说：“以组合会员1000万人为顾客的生协的联合采购事业，现在依然可以说其规模在日本无店铺销售事业中独占鳖头，但在商品备货、价格等方面尚存在一些问题。在当今日本总人口减少、家庭少子女、人口高龄化明显的社会环境中，商店过多，竞争过度，人们对商品的需求将更加分散”。
比如，现在各生协联合采购的商品种类达1500至2000种。
“这时，能够满足多品种、及时补货的物流系统也就应运而生了。”伊藤社长如是说。在第3部，将对系统进行详细描述。
走近“新一代配送体系”
图表5显示的是设置在关东物流中心SC的该系统整体结构。
流水线的起点在二层，将商品及折叠周转箱投放到输送线上，在三层进行一次分拣后降至二层存入存储货架。将此分批出库，运送至三层，整理好顺序后，同一订单部分汇
总装在一个折叠周转箱内(集货)。结束后，搬运到一层，自动堆垛在台车上，然后向各门店出货。以上是基本的流程。
二层、三层的分拣、存储、集货流程相当于系统的“肝脏”，图右侧的一半工程(存储货架2套)自2005年10月开始运作，准备于2006年6月投入使用。关东物流中心已引进4套，鸟栖物流中心则引进了6套。
下面让我们一边跟随上述作业流程，一边了解各系统的功能吧。
1．新系统运作现状
(1)商品及周转箱的投放
照片9是二层的商品供给站。
由DC供给的商品种类及数量用手持终端确认，检查有无脏污破损后，投放到流水线上，图右侧是非定型商品、大米的出货区及向集货台提供空周转箱(周转箱的组装、投入是自动的)
(2)非定型商品、大米等的一次分拣
首先让我们看一下在同一层进行的非定型商品的处理。一次分拣后经过存储的自动化流水线使用的是比周转箱小两圈的专用树脂分拣箱，所以，分拣箱装不下的大型商品或出货频繁的商品另行处理。
照片10是这些非定型商品用的小规模数字拣选设备。主要处理卫生纸、聚乙烯食品包装纸等，在其旁边是大米(照片－11)、出货频繁的商品及面包等需要特殊处理的商品同样在本区作业，将不同订单的商品进行一次分拣后装入折叠周转箱，不经过存储，直接转入后边的集货流水线。
(3)定型商品的一次分拣
下面看一下自动化系统的作业。照片一12、13是一次分拣的情景，从由二层供给的商品箱中取出单品，扫描条形码。原则上是向专用分拣箱中逐个投入，1份订单多次订购时显示数量，只对其数量汇总装箱。因此，没有品种差错，数量差错也几乎被排除。该一次分拣站全部使用时为8×2=16处。
本工序订单的内容被商品品种所分解，就形成了订购品种数×订单数的这样大量的分拣箱，然后被暂时存储。由于1天需要平均有效处理约5万个订单，所以将作业通路分开，使得一次分拣、存储、集货达到平衡。这一办法虽然肉眼看不到，但却是运行上的关键。
(4)流向存储货架
完成一次分拣的分拣箱，经输送线存入存储货架(照片－14、15)。货架间口为1套12层×(7×12)=1008。成为流动货架的各间口可存纳1排7个分拣箱，所以存纳能力为1008×7=7056个分拣箱货位，全部运行时，存纳量则变成7056×4套=28224个分拣箱货位。
首先由位于存储货架左右两端的分选塔将分拣箱垂直搬运至指定的层上，接下来水平搬运至电动搬运装置(照片－16)，一次可送2个分拣箱入间口。
本系统是按照伊藤社长提出的“将可靠性已被证实的旧技术进行组合，定能研制出新系统”这一方针而开发出来的。虽然是从几个厂家的方案中挑选后采用了TKSL提案，但其实各厂家的技术都不相上下。不过将其作为整体来看，却形成了一套全新系统。
这种电动搬运装置上惟一可称得上是新技术的是引进了激光探头测量距离系统。自动仓库的堆垛机通过高速行驶以及成功的位置控制，1台可达到每小时380分拣箱的高处理能力。
(5)存储货架的存纳状况
完成一次分拣的分拣箱，在向存储货架入库时，以7个分拣箱作为1列，按顺序不同排列，不会出现订单堆成堆的现象。比如一列为①(A／C／A／B／B／C／C)，其相邻一列②为(B／A／B／C／B／C／D)。
为什么将1列作为7个分拣箱的单位呢?“这是因为组合会员每人平均订单数约为5．3，将其稍微留有余地，所以设定为7。”伊藤社长说。
假如把1列1间口固定成1个订单分拣存入的话，控制倒是方便，但能存储的订单数受到间口数的限制，而且实际的需求商品数既有1个订单1个，也有10个的，于是就产生很多空箱。因此，除了离货架顺序近的优先排列以外，混合的订单原样连续存入，由分路分开，出库后再重新排列。
(6)从存储货架出库及重新排列
出库是货架对面的集货台移动到指定间口，如照片－17所示，收到1列7个分拣箱后，再自下层传送到输送带。7个分拣箱不是逐个送到，而是如左图片那样一整列像吸吮似地收到，进入下一层。
还是以前面的排列为例，这时出库输送带上的分拣箱按(A／C／A／B／B／C／C)(B／A／B／C／B／C／D)…接连向前输送。
这一输送线上到三层，在进入集货区前，分拣箱的排列通过照片－18的输送带整序，重新排列成(A／A／A／B／B／B／B／C／C／C／D…)。即使同一订单，重的货物在先，连向折叠周转箱投入的顺序也被列明。
(7)订单整合
这样以每份订单汇总结束的形式，分拣箱到达订单集货台。将非定型商品一次分拣后的折叠周转箱也是从二层输送，在同一站同一订单间同时会合。
按每份订单汇总后商品数量符合订购品种数的分拣箱内的商品全部集中放入折叠周转箱(照片一19)。此时，为使商品不受损伤，经整理后再装箱，对提高质量帮助很大。
(8)装台车、出货
装箱捆包结束的折叠周转箱在输送线上被依次送到一层。出货台上的流水线末端有3台折叠周转箱自动堆码机，将折叠周转箱以每2列×5层的形式自动装入台车或从台车上搬出(照片21)。
这些商品和面包等其他商品合在一起，按不同去向汇总后(照片22)，装上卡车出货。
2．系统引进的效果及今后的课题
(1)节省人力的同时提高作业质量
以上讲的新系统在实际操作中运行了半年，那么，对关东物流中心产生了怎样的实际效果呢?
承担联合采购商品的拣选出货作业的该成套中心(SC)的处理量，按单品统计，一天平均22到25万件，所涉及的商品品种约3000种，按成员单位平均订购点数5．3份计算，相当于一天处理45000到50000件的订单。
首先看一下差错率，据伊藤社长讲“现在为十万分之一点五左右”。不过这是由投诉数字计算出来的，如果去掉客户的误会，该公司认为基本达到了“十万分之一”的目标，已经达到了数字显示拣选系统差错率十万分一的水平。
在生产能力、作业效率方面，当时公司把目标定为数字式的大约两倍即每人每小时1500件，现在的实际能力为1300件，已达到目标的87％。
“个人作业速度的快慢，操作人员作业能力和机械能力的失衡，也可能造成一些窝工。”伊藤社长说，“另外，本系统刚开发出来，还未成型，正在进行实验、摸索，需要继续改进。”
SC的作业人员除了入库以外有40多人，工作时间为8点到21点，实行三班倒。新拣选系统包括4套软硬件设施的投资额总计约20亿日元。作为和各生协联合的协同事业，这是由日生协出资建设的。
(2)挑战可重写标签(REWRITABLE TAG)及RFID
伊藤社长已经开始着手探讨下一步的工作。首先是冷冻、冷藏品用的“新一代拣选系统”的开发。现在的系统在冷冻环境下还不能运作，因此，目前正在研发新的数字拣选系统。
其次是新技术“可重写标签”与RFID的应用。目前折叠周转箱自动标识使用的条形码都是揭下来重复使用的，但如果把新标签贴在旧标签上，较容易剥离，很容易误读到旧的数据。为此，该公司验证了“没有必要贴上去再揭下来，是否可以使用‘可重写标签’?”其结果是，通过现在的技术生成的标签在室外一旦被日光照射，一星期后就会变色。这个问题只能留待以后解决。
再就是RFID。是否可以将刻录到RF标签里肉眼看不到的信息作为可视信息打印到可改写标签里呢?现在还在探讨中。
出于对日本泡沫经济的反思、以及对激烈的环境变化适应性差的问题，很多人对工厂、物流企业的自动化系统投入产生了疑问。但是，一直“谋求自动化”的伊藤社长却断言，“现场作业的自动化直接关系到提高质量及准确性”。
尤其是这次的系统开发，正在产生十年不遇的划时代成果。这些都在伊藤社长的构想之中。近30年来，生协的物流系统高度化，通过对数字拣选系统“PICK―DIRECTOR”的开发，再加上主要研究者TOYOKANETSUSOLUTIONS公司的技术力量。新系统的出现应该是情理之中的事情。目前，两公司正在共同申请多项专利权。
(译自日本《MATERIAL FLOW》2006．4)