一、分揀中心工藝方案：

我想所有人都知道自動(dòng)化是快遞分揀中心要走的必然之路，但是過程一定是崎嶇坎坷的，這些年國(guó)內(nèi)的各大快遞公司一直都在不斷嘗試各種分揀自動(dòng)化工藝設(shè)計(jì)方案，只是從目前結(jié)果來看，最后大家又都殊途同歸。

SF受UPS影響較深，中等規(guī)模以上場(chǎng)地都是采用中小件分離的大模式，即中小件包裹在卸車處進(jìn)行分離，中件進(jìn)入矩陣先進(jìn)行粗分，在進(jìn)入裝車前進(jìn)行細(xì)分，小件會(huì)進(jìn)入自動(dòng)化分揀機(jī)直接分揀至目的地格口集包，集包袋經(jīng)過矩陣粗分后再進(jìn)入裝車區(qū)細(xì)分，完成分揀流程；TD工藝設(shè)計(jì)模式上基本上也是類似，只是其攬收建包是在其加盟網(wǎng)點(diǎn)或者集包工廠來做的，進(jìn)入到其分揀中心都是以包裹和集包袋形式在流轉(zhuǎn)，需要細(xì)分的小件包會(huì)拆包進(jìn)入小件分揀機(jī)進(jìn)行分揀，中轉(zhuǎn)的包裹通過矩陣分揀后直接進(jìn)入裝車線來裝車，另外提一點(diǎn)TD的設(shè)計(jì)，尤其是YD的設(shè)計(jì)理念一直都很有創(chuàng)造性，把低成本自動(dòng)化的模式推行到了極致，尤其是其創(chuàng)造性的雙層矩陣以及單軌雙車四層小件交叉帶分揀機(jī)配以帆布滑槽方案，不得不說在不考慮破損的前提下真的是非常有想象力；再說下郵政，作為國(guó)內(nèi)最早應(yīng)用自動(dòng)化分揀方案的快遞企業(yè)，其多年以來的中小件分揀模式一直都是應(yīng)用環(huán)線交叉帶分揀機(jī)自動(dòng)分揀，中件和小件都進(jìn)入分揀機(jī)分揀，小件不集包，最終都以散件模式裝車運(yùn)輸，同時(shí)其扁平件和信封件會(huì)采用扁平件自動(dòng)分揀機(jī)和信函分揀機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化分揀并集包，但是近兩年郵政受到國(guó)內(nèi)快遞公司的影響，也已經(jīng)轉(zhuǎn)變了模式，目前已逐步拋棄了采用分揀機(jī)完成粗分+細(xì)分的分揀模式，而逐步向SF和TD的分揀模式靠攏。

圖1  矩陣+分揀機(jī)模式

但是此種模式有一個(gè)問題，就是小件包裹的流轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)而影響環(huán)節(jié)時(shí)效，流轉(zhuǎn)時(shí)間較長(zhǎng)主要原因有4點(diǎn)，①小件環(huán)形交叉帶分揀機(jī)一般布置在二樓（夾層）或者場(chǎng)地一側(cè)角落，較長(zhǎng)輸送線會(huì)增加流轉(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng)；②小件分揀機(jī)供件環(huán)線以及供包滑槽都會(huì)積壓小件，因此不會(huì)第一時(shí)間處理卸車過來的貨物；③環(huán)形交叉帶小件分揀機(jī)格口較多長(zhǎng)度較長(zhǎng)，以及最大再循環(huán)數(shù)等因素導(dǎo)致落格時(shí)間較長(zhǎng)；④小件貨物落格等待滿包后集包再進(jìn)入矩陣分揀后到裝車口也需要一定時(shí)長(zhǎng)。作者也一直被這個(gè)問題所困擾，所以思考了一個(gè)如圖2所示“小件自動(dòng)矩陣”思路來供大家參考：即采用與中件相同的流程來處理小件，設(shè)備可以采用低成本小件直線交叉帶分揀機(jī)來實(shí)現(xiàn)，這里就不講具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案了，希望感興趣的同行可以來和我一起探討；

圖2  小件自動(dòng)矩陣思路

二、分揀中心自動(dòng)化設(shè)備：

在大的工藝模式確定后，就是來研究如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化了，關(guān)于在中件矩陣粗分環(huán)節(jié)應(yīng)用的自動(dòng)擺臂和模組帶在上篇文章中已經(jīng)講過了，在這兩年的實(shí)際使用中，有不斷被取代的趨勢(shì)，取而代之的就是現(xiàn)在基本上每家設(shè)備供應(yīng)商都在做的擺輪，TD不用擺臂的原因很簡(jiǎn)單，就是更加關(guān)注運(yùn)營(yíng)質(zhì)量、避免貨物破損，SF不用模組帶的原因也很簡(jiǎn)單，降低設(shè)備運(yùn)行噪音、提升分揀效率，進(jìn)而提高員工滿意度。

1、擺輪分揀機(jī)：

其實(shí)擺輪相對(duì)于擺臂模式和模組帶模式相比擺輪模式有一個(gè)缺點(diǎn)——后兩者都是一臺(tái)整體的分揀機(jī)，貨物進(jìn)入分揀機(jī)后相對(duì)于皮帶或者模組帶基本上不會(huì)產(chǎn)生位移偏差，而擺輪模式，由于其與輸送線接口較多，且不規(guī)則貨物以及輕拋貨物在擺輪上的運(yùn)行狀態(tài)極不穩(wěn)定，易產(chǎn)生抖動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生位移偏差，導(dǎo)致分揀失敗，所以這也是很多設(shè)備供應(yīng)商在不斷優(yōu)化產(chǎn)品的主要方向。

   圖3  擺輪分揀機(jī)

經(jīng)過這幾年的發(fā)展，作者相對(duì)較為認(rèn)可的擺輪主要有2個(gè)流派，分別為電動(dòng)輥筒形式擺輪和齒輪驅(qū)動(dòng)形式擺輪，電動(dòng)輥筒形式擺輪顧名思義就是每個(gè)圓柱形輥筒內(nèi)部本身就是一臺(tái)電機(jī)，帶動(dòng)貨物向前運(yùn)行的動(dòng)力來自于一個(gè)個(gè)單獨(dú)電動(dòng)輥筒形成的合力，圖3即為單獨(dú)的電動(dòng)輥筒以及其包膠后安裝在擺輪分揀機(jī)上的狀態(tài)。

圖4 電動(dòng)輥筒

齒輪驅(qū)動(dòng)形式的擺輪，帶動(dòng)貨物向前運(yùn)行的動(dòng)力來自于擺輪表面圓柱體的旋轉(zhuǎn)，擺輪底部伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)作帶動(dòng)了表面圓柱體的旋轉(zhuǎn)，兩款擺輪的擺動(dòng)原理相同，都是要靠伺服電機(jī)帶動(dòng)連桿實(shí)現(xiàn)居中前行或者左右分揀，擺動(dòng)伺服電機(jī)的數(shù)量決定了貨物之間的最小間距，伺服電機(jī)越多，則貨物之間間距可以越小，處理效率也會(huì)更高，目前市面上的擺輪擺動(dòng)伺服電機(jī)的數(shù)量從3個(gè)到8個(gè)不等，即1臺(tái)伺服電機(jī)控制3排擺輪擺動(dòng) 到1臺(tái)伺服電機(jī)控制1排擺輪擺動(dòng)不等，圖示為1臺(tái)伺服電機(jī)控制3-4排擺輪擺動(dòng)。

圖5  擺輪擺動(dòng)示意

電動(dòng)輥筒的包膠和圓柱體的材質(zhì)對(duì)于擺輪包裹適應(yīng)性至關(guān)重要，材質(zhì)需要一定的摩擦力來確保較軟的包裹能夠順利分揀，同時(shí)又要具有一定硬度避免表面磨損導(dǎo)致頻繁更換，因此擺輪表面的材質(zhì)需要各廠家后續(xù)重點(diǎn)關(guān)注并研究。關(guān)于兩種擺輪的孰優(yōu)孰劣，在目前階段很難單靠其機(jī)械傳動(dòng)方式來決定，要依據(jù)不同設(shè)備供應(yīng)商產(chǎn)品的綜合實(shí)力來測(cè)試評(píng)定，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看應(yīng)該只有1種擺輪分揀機(jī)為最優(yōu)產(chǎn)品，為了引起不必要的市場(chǎng)走向，暫不在這里贅述，各位朋友可以自行對(duì)比測(cè)試并評(píng)判。

2、直線皮帶分揀機(jī)（窄帶）

此款設(shè)備在我上篇文章中就有提到，在這兩年得到了大規(guī)模的應(yīng)用，其具有和擺臂分揀機(jī)以及模組帶分揀機(jī)相同的優(yōu)勢(shì)，即其是一個(gè)整體分揀機(jī)，包裹在其上不會(huì)發(fā)生偏移，同時(shí)由于其分揀原理為撥叉動(dòng)作帶動(dòng)包裹下方的皮帶運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)包裹運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)分揀，因此其為柔性分揀，不易產(chǎn)生破損，且包裹適應(yīng)性較廣，同時(shí)設(shè)備噪音也可控，因此從性能上來講可以吊打擺臂分揀機(jī)和模組帶分揀機(jī)，其最大的缺點(diǎn)就是價(jià)格相對(duì)較高，且設(shè)備穩(wěn)定性還需要提升，從成本角度考慮，其更適合分揀目的地較多且分揀格口連續(xù)的場(chǎng)景，對(duì)于分揀格口相對(duì)稀疏的矩陣環(huán)節(jié)和干支線分揀環(huán)節(jié)也可以使用，只是從現(xiàn)階段成本角度看會(huì)有些奢侈，并不是最經(jīng)濟(jì)的分揀方案，擺輪分揀機(jī)從經(jīng)濟(jì)角度看更適合應(yīng)用在上述兩個(gè)環(huán)節(jié)，前提是需要包裹適應(yīng)性較好的擺輪，以及集成商要有較強(qiáng)的集成能力；不過從今年物流展的趨勢(shì)來看，各家供應(yīng)商都已經(jīng)開始布局研發(fā)這款設(shè)備，并且分揀動(dòng)作也由撥叉式改為了電滾筒驅(qū)動(dòng)式，我想再過1-2年這款設(shè)備的價(jià)格就會(huì)大幅降低，后續(xù)的應(yīng)用也會(huì)越來越多。

圖6 直線皮帶分揀機(jī)（窄帶）

3、 單件分離系統(tǒng)

單件分離在自動(dòng)化件系統(tǒng)中至關(guān)重要，不論是擺輪還是直線皮帶分揀機(jī)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分揀的前提都是單件流，因此在進(jìn)入分揀系統(tǒng)前都需要單件分離器把堆在一起的包裹離散為單件輸送的包裹，其流程為三維變二維，即把堆疊的包裹通過爬坡輸送機(jī)和滑槽等設(shè)備把包裹變成平鋪狀態(tài)，再通過二維變一維，即把平鋪并排狀態(tài)的包裹離散居中拉距為一件件包裹，其核心的難點(diǎn)就在于二維變一維的過程。作者在2018年產(chǎn)生高速自動(dòng)化矩陣概念的想法時(shí)（不讓矩陣分揀環(huán)節(jié)成為卸車的瓶頸，即不限制卸車時(shí)的包裹狀態(tài)，可以讓卸車的人隨便卸車，矩陣的處理能力需達(dá)到6000件/小時(shí)），單件分離器便成為了高速自動(dòng)化矩陣的核心，但受限于進(jìn)口高速單件分離幾百萬的高額售價(jià)，便邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)供應(yīng)商共同研發(fā)6000件的視覺高速單件分離，但是直到2020年下半年國(guó)產(chǎn)高速單件分離才研發(fā)成功并落地投產(chǎn)。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主流的單件分離都是以圖7所示的視覺單件分離，即通過其上方的攝像頭識(shí)別出包裹的數(shù)量和位置，通過算法邏輯控制貨物下方的小皮帶動(dòng)作，一件一件把包裹以一定間距輸送出來，來實(shí)現(xiàn)包裹的單列化。受JDL的高速單件分離和SF低速單件分離影響，TD也在逐步引入視覺單件分離，所以市場(chǎng)上開始做單件分離設(shè)備的廠家已經(jīng)越來越多了，價(jià)格也基本快殺到了地板價(jià)。

圖7 視覺單件分離示意

圖8 視覺單件實(shí)際使用效果

其實(shí)在國(guó)產(chǎn)視覺單件分離研發(fā)成功前，市場(chǎng)上也有應(yīng)用某款進(jìn)口模組帶機(jī)械形式的高速單件分離，價(jià)格和國(guó)產(chǎn)視覺單件分離相差不大，原理是通過連續(xù)的居中和靠邊實(shí)現(xiàn)單列化，其設(shè)計(jì)思路還是很巧妙的，相對(duì)于視覺形式其在人工參與以及穩(wěn)定性方面有其一定的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，但是其不能以一定間距輸出包裹，只能再增加拉距輸送機(jī)，把包裹拉距至適合分揀機(jī)分揀的間距，需要的場(chǎng)地空間較大且分離成功率相對(duì)于視覺式較低，因此目前應(yīng)用已在逐漸減少。

圖9 機(jī)械模組帶單件分離示意

4、小件直線交叉帶分揀機(jī)

由于在上文中提到了小件自動(dòng)矩陣分揀的理念，所以在這里也講下整體方案的核心設(shè)備——直線交叉帶分揀機(jī)，直線交叉帶分揀機(jī)其實(shí)很多年前，英特諾就有此款設(shè)備，但是由于其占地面積大、價(jià)格高在快遞行業(yè)中應(yīng)用較少，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商基本上沒有研發(fā)此設(shè)備的意愿；但是在18-19年SF工藝設(shè)計(jì)模式調(diào)整期這段時(shí)間，其投入了大量的小件直線交叉帶分揀機(jī)，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)廠商對(duì)此款設(shè)備的研發(fā)，但是對(duì)于作者來講，SF應(yīng)用的直線分揀機(jī)占地面積仍然較大、價(jià)格也仍然較高，遂邀請(qǐng)供應(yīng)商研發(fā)低成本、低高度、效率高、易搬遷的直線分揀機(jī)，最后在改變了驅(qū)動(dòng)方式、暫存滑槽、供件方式等等設(shè)計(jì)后，打造出了高性價(jià)比的直線分揀機(jī)，適合在中小型分揀場(chǎng)地中使用。很多人可能會(huì)有誤解，認(rèn)為直線交叉帶分揀機(jī)相對(duì)于環(huán)形交叉帶使用上會(huì)更簡(jiǎn)單，但實(shí)際上卻恰恰相反，由于環(huán)形交叉帶帶有半自動(dòng)供件臺(tái)，每個(gè)操作人員單獨(dú)向分揀機(jī)上一件件供件即可，總體而言較為簡(jiǎn)單，而直線分揀機(jī)供件卻需要4-5名操作人員緊密配合才能達(dá)到較高產(chǎn)能，所以對(duì)操作人員的要求較高，此點(diǎn)需要設(shè)計(jì)人員和最終使用者要重點(diǎn)關(guān)注。

圖10 小件直線交叉帶分揀機(jī)示意