快递包裹分拣技术的发展、演进及趋势

近期,除了与新冠相关的治疗、检测防护等密切相关的热门话题之外,由于全员在家隔离,商场、饭店基本停业,人们的日常生活基本上是在网上进行,大家的基本生活物资除了去自己楼下的超市便利店购买,大部分商品是通过快递小哥送来的,其背后的物流网络系统是一张隐形的大网,来支撑着日常的生活和工作活动,在疫情当前的特殊时期,显得尤为突出和重要,物流和快递也成为仅次于新冠的热门话题之一。

在劳动力资源受限的情况下,突显自动化的必要性和重要性。Soo56特邀业内专家蔡绍源先生,对快递行业货物分拣相关的技术发展及特征进行分享,以期共同为行业人士成长和方案选型提供有价值的参考。

以下为正文部分:

快递包裹行业的“分拣”既是一个老生常谈的话题,又是一个物流自动化领域绕不开的关键所在。包裹分拣这个话题可以展开的很大、内容宽泛,可以从不同角度来进行展开、分析解读

这里我想从目前快递行业的内部处理流程、分拣类设备的技术及其应用的特点、未来可能用到的技术发展趋势等方面进行探讨。

快递行业典型的业务流程

快递行业的业务流程是典型的端到端的物流,这一点有别于电商的物流结构。

其典型的业务流程图可以概括为:收件(第一公里)、本地中转场、枢纽中心、寄达地中转场、派件(最后一公里)等主要流程,如下图所示:

涉及到我们所关注的分拣环节,一般都集中在快递中转场的内部处理环节。虽然各个快递企业的内部流程各有特点,但是根据自动化程度的高低,其流程也各有千秋,但是典型的快递中转场内部处理流程如下:卸车、输送、单件分离、识别、分流或供件、分拣、装车等环节。

有了对快递业务处理流程的一个了解,我们就可以对其中的“分拣”这个关键环节进行探讨。

快递分拣的技术演化

何谓“分拣”?

所谓分拣其实就是把一定数量的物品按照一定数量的目的地进行分类的处理流程。其中的核心动作包括“识别”(信息数据层面)和“跟踪控制”(主要指物理层面)这两大部分。

在目前的快递分拣市场上广泛使用的交叉带式包裹分拣机,就是在对包裹物品的正确识别基础上,由分拣机实现把快递包裹物理上搬运至分拣机上的相应目的地格口的位置,来完成“分拣”这个任务。

大家也熟知当前还有一种流行的应用,就是使用俗称“分流器”或“摆轮”装置的技术来对大件包裹进行分拣。相对于“分拣”的概念,这个“分流”其实也是实现分拣的一个动作,可以理解为“分流”就是只有一个目的地的“分拣”,即是让物品沿着原来的输送或运动方向继续前进、还是让它偏离原方向驶入另外一条输送线路

澄清了“分拣”的概念,在大家所关心的采用何种分拣技术来应对快递业务处理的需求之前,我们先来说说分拣技术在快递包裹行业的发展和演化进程,这样有助于我们判断采用什么样的产品和技术来完成业务任务。

最原始也是最有效的“分拣”就是“人工分拣”!这是最早的分拣方式也是至今仍然广泛存在的分拣方式:由“人眼”这对最复杂精密的传感器对物品进行“扫描”、然后由“大脑”这台最复杂的计算机对其目的地进行判断、然后用“人手”这组最精密的执行机构将物品进行物理的位移。

随着业务量增长以及劳动强度的增加,人们逐步采用输送机来辅助物品的输送,以减轻劳动强度,同时仍旧采用人工分拣的方式。

由于人工操作很难在高强度的分拣工作中持续保持分拣的准确性,逐步采用了“自动”的所谓“分拣机”来替代繁重的体力劳动。

最早期的分拣机是直线型的,就是从在输送机旁边的人工分拣演化成直线型的分拣装置。

随着业务量的增加,这种单线的直线型分拣机已经满足不了处理量的要求,这样人们就自然而然地扩展分拣线的数量。

按照这个逻辑叠加分拣线,就演化出了最初的矩阵式分拣系统。

于此同时,也催生了专门的直线型分拣机,如时至今日仍然很流行的滑块式直线分拣机。这种直线矩阵式在很长一段时间内占据了包裹分拣的主流方案,有效地解决了快递行业的分拣问题。至今仍然是国际上许多公司的流行做法。

坦白而言,在处理量大、目的地数量增加的分拣任务中,直线矩阵式分拣系统有其弱点,有些分拣动作需要重复,如一次分拣和二次分拣之间的单件分离;如果一次识别不成功,系统需要增加回流线等等。

在上个世纪七十年代,几乎与滑块分拣机出现的同时,行业内著名的公司也发明了环形分拣机,那时候还没有现在流行的交叉带式分拣机,当时是托盘式环形分拣机。

环形分拣机在处理量大、分拣目的地数量众多的应用场景相比直线型分拣机更有优势,邮件再循环时无需在分拣线的尽头将邮件卸载、直接把物品输送到众多的目的地位置而不需要改变输送方式,这样大大减少差错、同时也减少系统部件数量,邮件的卸载受控于皮带、可以迅速地再次导入而不需要新的单件分离操作,这也使得物品在整个处理过程中易于跟踪,分拣机片段的再利用、对同一设备的多次利用提高了整体系统处理量等等。

快递分拣的技术和产品的选择

任何一种技术或产品,其实没有好和最好的区别,更多的是合适或更合适的区别。特别是对于快递包裹处理和分拣这个任务,由于各自的业务流程不同,特别是处理物品的规格尺寸及其他特征的差异,导致使用不同的技术和产品、以不同的流程来处理不同的物品。这些技术和产品在特定的场景下可能都是适合的。

总体而言,其分拣技术和产品装置的选择有一些常规的依据可循。例如,若从分拣机的机械形式上区分,是选择直线分拣机还是环形分拣机,这一点在上一段落的分拣机的演化进程分享中已经初步介绍,简单概括起来,就是:在处理流程不太复杂、处理量适中且目的地数量有限的场景,适合选用直线型分拣机;当然直线型分拣机也适合比较小的处理站点、且随着业务量的增长比较容易进行扩展。

在处理流程复杂的枢纽中心、处理量大且目的地数量众多的场景,非常适合使用环形分拣机。

随着系统方案方面的不断发展和创新,为适应日益增长的业务量以及不同处理方式的需求,又衍生出多层分拣机、多段供包等不同形式的组合。

“摆轮”或“分流器”这类分拣方式的优劣:

“摆轮”或“分流器”这类分拣方式的发展,有着鲜明的“中国特色”。原本这类分拣或分流方式主要用于预分拣等比较简单的、分拣路向比较少的应用场景。

同时,这类分拣方式在中国的快递中转场中与“矩阵分拣”密切相关。前几年的快递企业的业务量有很大部分来自电商,电商件的特点就是小件较多,这使得小件环形交叉带分拣机大行其道。

而针对数量相对较少的包件物品,有别于国外公司大量采用环形交叉带包裹分拣机的方式,国内的快递企业多采用由皮带机所组成的“矩阵分拣”系统,且采用人工分拣的方式进行操作。

这种方式有一个很大的优点、而且也是中国特色,就是“人工分拣”的方式非常适合应对高峰期的处理要求,如“双十一”或“6.18”等。快递公司不想按照高峰期的业务量来设计系统,那样投资巨大,但平时设备又处于闲置状态,效率和投资回报不高。采用人工分拣矩阵能够使得运营商比较灵活地根据业务量需求增加人力,以应对高峰期的业务需求。

但是在这里我想探讨的一个问题是如果“高峰期”变为一种常态,由于处理流程和业务量相对稳定,那么这种“矩阵”式的分拣方式是否会被更高效的环形包裹分拣机取代?

其实这也是国际知名的快递公司大规模应用环形交叉带包裹分拣机的原因,因为其业务流程相对规范和稳定。

关于不同分拣技术及产品设备的选择的问题,可以展开很大篇幅的讨论,如上所述的直线与环形、摆轮及分流等类似,还有很多可以延伸探讨的诸如在直线型分拣方式中有摆轮和分流器形式的、有滑块式分拣机、也有直线交叉带式、直线窄带式等不同类型;在环形分拣机类型中还可以细分成机械式和电动式、其中分拣小车还有齿形带式与电滚筒式等类型的选择。

当然,分拣的流行方式中也少不了这几年风靡市场的“小黄人”式的AGV分拣系统等等。

快递分拣的技术发展趋势探讨

谈到快递分拣技术的演化、发展及其选择,就免不了要分析一下分拣技术的发展趋势及未来的可能选择。任何技术的发展及选择是与相应的业务发展的挑战和趋势分不开的,目前快递从业者面临着以下主要挑战:

1、劳动力资源的短缺及人力人本、培训成本的增加,这迫使从业者选择采用自动化的需求的增长;

2、物流地产的成本也日渐增高、同时拿地的难度也越来越大,导致从业者也要把“坪效”作为一个重要的考核指标

3、互联网+、电商平台带来的数据、IT对业务流程的影响,使得快递的分拣技术需要顺应由此带来的业务流程的变化;

4、新技术对快递行业的影响,其中人工智能AI物联网技术IoT以及识别技术的发展对快递行业的技术选择带来很大的变化。其他领域的技术的突破有可能彻底颠覆一个传统行业的传统方式;

5、消费者更加个性化、多样化的需求也会导致相应技术的采纳;

6、另外一个全球性的共识,就是人们的环保意识加强,这将影响快递行业的系统、设备及耗材等方面并逐步形成相应的规范和标准

节能和环保将会成为分拣设备的一项重要指标。

为了应对这些业务发展的挑战和趋势,分拣技术和装备的供应商也纷纷研发和尝试不同的技术方式和解决方案

就拿分拣环节为例,对应前述提到的无论直线分拣还是环形分拣方式,都还是“连续”式的分拣方式,这有点类似在交通领域的“轨道交通”;但是随着AI和识别技术的发展,越来越多的“离散式”的分拣方式出现在市场上,例如大家熟知的AGV分拣和机器人分拣;从分拣系统的布局形式上,随着物流用地的紧张,导致分拣系统从设计和布局上日趋紧凑,多层布局越来越受推崇。

目前国际上的技术装备公司对“连续式”和“离散式”的分拣方式有各自的判断,至少当前对于处理量大的大型处理中心或枢纽,仍然是以“连续式”(即采用环形交叉带分拣机)分拣为主,有点类似大规模轨道交通的“高铁”;但是在不同的小规模处理场地也在尝试采用AGV或机器人分拣,以满足个性化、灵活性的需求,有点类似于个性化出行的“出租车”。

在应对客户对快递的个性化、多样化的需求方面,以往的一味的“快”已经不能满足客户的需求,除了对于“快”的期待,“准时”也是另外一个愈发突显的需求,即不仅仅是满足“当日达”或“次日达”,而是客户需要在哪一天到达就在那天送到。

为了实现这个功能,分拣系统也需要设计成不是一味的“快”,但是需要中间一个很强大的“缓冲区”,这就引入了仓储系统里“存”的功能。这在传统的快递分拣系统里是没有的,原来的系统就是“快进快出”,有了“存储”功能,分拣系统就能够按“需”来从库存中调取快件进行分拣,以实现“准时”的功能。

随着业务数据的丰富和完善,AI技术、大数据技术有助于使整个快递分拣的流程更加“智能”,这从更高层面的流程及全网的调度角度来整体优化快递的分拣任务。这也将体现“数字化”对物流、供应链和快递领域的影响。

以往的快递分拣自动化主要集中在对小件、包件的自动化处理,随着业务需求的旺盛以及解决方案的发展,对于重货、大件等不同类型物品的自动化分拣也将出现市场需求的高峰。

结束语

受今年新冠疫情的影响,使得依赖人工还是自动化设备来进行快递分拣的这个问题的热度再次飙升。

本文仅仅是从宏观的角度概要地对快递分拣技术从出现、演化至目前的状态的大致过程和采用的方式,以及未来在不同应用环节可能的发展趋势等方面分享了自己的拙见。


关于作者:

蔡绍源,1990年毕业于北京航空航天大学,获自动控制专业工学硕士学位;1993年起加入西门子公司,先后在西门子公司和范德兰德公司的物流与包裹快递业务部门工作。在其二十多年的工作经历中,主要从事与邮政和快递以及物流自动化系统相关的服务销售、系统集成、项目实施等工作,历任工程师、服务经理、销售经理、部门经理及总经理和销售总监等职务,负责实施并交付了国内外主要知名快递企业包括中国邮政、DHL、UPS、顺丰速运等公司在国内的枢纽级快递包裹处理中心的项目。

版权声明:蔡绍源 发表于 2020-04-06 0:00:00。
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