過去15年，我國電子商務(wù)行業(yè)蓬勃發(fā)展，電商倉儲運(yùn)營作為一種特殊的倉儲業(yè)務(wù)形態(tài)也經(jīng)歷了從無到有、逐步發(fā)展的過程。特別是近年來，國內(nèi)幾家電子商務(wù)巨頭紛紛投巨資建設(shè)自動化倉儲系統(tǒng)，把電商倉儲行業(yè)自動化推向新高度。

電商倉儲運(yùn)營的特殊性

　　電商倉儲與傳統(tǒng)行業(yè)倉儲相比，對整個(gè)倉儲系統(tǒng)提出了更多、更高的要求。

　　首先，要求單位面積存儲海量商品。為了滿足終端客戶的多樣性需求，電商的商品種類遠(yuǎn)超傳統(tǒng)倉庫。亞馬遜已經(jīng)做到了在建筑面積10萬平方米的倉庫中同時(shí)存儲400萬種以上SKU。

　　第二，要求單位面積處理海量訂單。電商一個(gè)庫房處理的客戶訂單數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)行業(yè)，同時(shí)每個(gè)訂單的平均商品數(shù)量大大下降，絕大部分訂單的商品數(shù)量在10件以下，甚至僅為一件或者兩件。與傳統(tǒng)倉儲行業(yè)相比，電商倉儲的訂單履行作業(yè)更為分散、復(fù)雜和不確定。

　　第三，訂單數(shù)量的波動與熱銷商品的變化更加巨大。訂單數(shù)量與結(jié)構(gòu)受到商家促銷、節(jié)假日以及季節(jié)性等因素的影響巨大。例如，國內(nèi)很多商家在“雙11”期間的訂單量是平常工作日的十倍甚至幾十倍。而每個(gè)季節(jié)和節(jié)假日客戶的需求不同，又造成了倉庫內(nèi)快銷商品類型的頻繁變化。

　　最后，客戶期望的訂單響應(yīng)處理時(shí)間越來越短。從過去的下單后幾日達(dá)，到后來的次日達(dá)，再到今天大部分商家在主要城市已經(jīng)做到了下單后12小時(shí)內(nèi)送達(dá)。這意味著除了配送時(shí)間的大大縮短，留給倉儲運(yùn)營環(huán)節(jié)的時(shí)間也越來越短?？蛻粲唵翁幚硗瓿傻臅r(shí)間，已經(jīng)從傳統(tǒng)倉儲行業(yè)的按天計(jì)算，發(fā)展到電商行業(yè)的按分鐘計(jì)算。

　　此外，在我國電商行業(yè)飛速發(fā)展的同時(shí)，勞動力成本也在不斷提高。一線城市和大型城市的客戶訂單占據(jù)整個(gè)電商行業(yè)訂單的超過70%，而這些城市的企業(yè)用工成本大部分在35元每小時(shí)以上（企業(yè)用工成本包含保險(xiǎn)、公積金與各種福利等成本）。

　　這一系列新變化，都是新興的電商行業(yè)對傳統(tǒng)的倉儲運(yùn)營行業(yè)提出的新要求和新挑戰(zhàn)。怎樣對傳統(tǒng)倉儲運(yùn)營行業(yè)進(jìn)行革命性的變革，來滿足電商發(fā)展的需要，是每一名電商倉儲運(yùn)營人士面臨和思考的問題。通過建設(shè)自動化、智能化的倉儲運(yùn)營系統(tǒng)來應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，來助力電商的行業(yè)發(fā)展，一定將是解決這些行業(yè)痛點(diǎn)的道路之一。

電商自動化倉儲系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　電商行業(yè)誕生到今天也不過二十幾年，自動化倉儲系統(tǒng)進(jìn)入電商倉儲這個(gè)新興業(yè)態(tài)也不過十幾年的時(shí)間?？v觀全球，整個(gè)倉儲運(yùn)營行業(yè)對于自動化倉儲系統(tǒng)如何在電商倉庫進(jìn)行應(yīng)用，幾乎還處在摸著石頭過河的階段。

　　走在行業(yè)前列的亞馬遜已經(jīng)成功建立成熟的幾代標(biāo)準(zhǔn)化自動化倉儲運(yùn)營系統(tǒng)并在不斷復(fù)制，而其他大型電商公司的自動化倉儲系統(tǒng)可能還處于試驗(yàn)摸索階段。即使在學(xué)術(shù)上，目前也沒形成專門的學(xué)科和理論來研究電商倉儲運(yùn)營系統(tǒng)。而整個(gè)自動化倉儲行業(yè)的相關(guān)企業(yè)和自動化設(shè)備廠家，正處在從傳統(tǒng)倉儲向電商倉儲的過渡期。全世界除了亞馬遜的KIVA以及其他廠家的類KIVA產(chǎn)品外，還沒有第二款已經(jīng)批量投產(chǎn)的專門為電商倉儲設(shè)計(jì)開發(fā)的自動化倉儲硬件設(shè)備。幾乎所有的物流設(shè)備廠家和服務(wù)企業(yè)，都還在使用傳統(tǒng)的倉儲自動化設(shè)備和設(shè)計(jì)思路，加上自身對電商行業(yè)的理解，來為電商倉儲客戶提供解決方案，相關(guān)的電商自動化倉儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)人才也很緊缺。同時(shí)，因?yàn)榻ㄔO(shè)電商自動化倉儲系統(tǒng)的投資比較大，建成后的系統(tǒng)不斷改造的成本較高，于是對于任何一家電商倉儲運(yùn)營企業(yè)是否實(shí)施自動化倉儲系統(tǒng)以及如何實(shí)施是一項(xiàng)慎之又慎的重大決定。

電商自動化倉儲系統(tǒng)構(gòu)成與功能

　　電商自動化倉儲系統(tǒng)由硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。

　　硬件設(shè)備

　　完整的硬件部分通常由輸送設(shè)備、存儲設(shè)備、裝載與揀選設(shè)備、合批（Rebatch）設(shè)備、分撥（Rebin）設(shè)備、包裝設(shè)備以及分揀設(shè)備組成。如果投資預(yù)算較少，或者針對實(shí)際需求，對自動化程度的要求較低，那么不需要全部種類的硬件設(shè)備也可以建立部分功能自動化的倉儲系統(tǒng)。例如，國內(nèi)大都采用輸送設(shè)備來完成自動化倉儲系統(tǒng)的搭建，通過輸送設(shè)備替代人工搬運(yùn)，達(dá)到提升倉儲運(yùn)營效率的目的。

　　（1）輸送設(shè)備：通常指各類傳送帶、螺旋提升機(jī)、垂直提升機(jī)這類完成貨物搬運(yùn)的設(shè)備。當(dāng)前，各種類型的AGV，如AGV叉車、AGV周轉(zhuǎn)車、亞馬遜KIVA、一些廠家稱之為Open Shuttle的設(shè)備等，成為電商自動化倉儲系統(tǒng)中輸送設(shè)備的重要組成部分。AGV類輸送設(shè)備具有更高的柔性和調(diào)度管理可優(yōu)化性，在未來的電商自動化倉儲系統(tǒng)中將占有越來越重的地位。不過目前看，因?yàn)槠漭斔退俣群湍芰?，以及調(diào)度管理算法可能還需要繼續(xù)提升，價(jià)格比較昂貴，不適合大規(guī)模使用。

　　需要注意的是，輸送設(shè)備除了搬運(yùn)商品外，通過專門的設(shè)計(jì)和WCS的控制，還可以當(dāng)成合批設(shè)備以及分揀設(shè)備使用。

　?。?）存儲設(shè)備：通常指堆垛機(jī)、穿梭車系統(tǒng)以及與其匹配的貨架系統(tǒng)。堆垛機(jī)目前主要有托盤堆垛機(jī)、箱式堆垛機(jī)等幾種類型。穿梭車有單向穿梭車、多向穿梭車以及子母穿梭車等幾種類型。沒有使用任何機(jī)械設(shè)備的傳統(tǒng)貨架（如高位貨架、普通貨架）和異形貨架（如KIVA配套使用的POD），也可以單獨(dú)作為電商自動化倉儲系統(tǒng)中的存儲設(shè)備。使用貨架可以實(shí)現(xiàn)立體倉儲，增加單位面積的存儲量，而堆垛機(jī)和穿梭車的使用是為了實(shí)現(xiàn)存儲作業(yè)自動化。

　?。?）裝載與揀選設(shè)備：主要指各種多關(guān)節(jié)機(jī)器人與機(jī)械手臂等裝載和揀選自動化設(shè)備。在傳統(tǒng)倉儲系統(tǒng)中，因?yàn)樯唐贩N類較少，批量較大，包裝規(guī)則，在裝載和揀選流程使用自動化設(shè)備的案例比較多。但是，因?yàn)殡娚虃}儲的特殊性，裝載設(shè)備在電商倉庫目前可以應(yīng)用的場景比較少，只有部分電商倉庫在將整托盤商品存儲到存儲區(qū)（Buffer Zone）時(shí)會使用裝載設(shè)備，通常配合輸送設(shè)備和存儲設(shè)備的堆垛機(jī)一起使用。

　　自動化揀選設(shè)備在電商倉庫還沒有非常成功的應(yīng)用案例，主要是因?yàn)樯唐贩N類太多，包裝與商品擺放不規(guī)則等特殊性，現(xiàn)有的揀選設(shè)備夾具、商品視覺識別算法以及機(jī)械動作路徑算法還沒有實(shí)質(zhì)性的突破。

　?。?）合批設(shè)備：指客戶訂單按照批次（Batch picking）完成揀選后，通過輸送設(shè)備送往分播設(shè)備前，能夠?qū)⒚颗紊唐芳惺占饋聿⑼瑫r(shí)釋放出來的設(shè)備。通常合批設(shè)備因?yàn)樵谟唵螖?shù)量波動較大的情況，極容易成為倉儲運(yùn)營能力的瓶頸，所以在國內(nèi)實(shí)施的大部分電商自動化倉儲系統(tǒng)項(xiàng)目中沒有應(yīng)用。當(dāng)前大部分使用批次揀選的電商自動化倉儲系統(tǒng)，依舊使用人工方式進(jìn)行合批作業(yè)。蘇寧上海庫房使用經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的傳送帶組合作為合批設(shè)備，筆者主持設(shè)計(jì)實(shí)施的韓國Coupang的仁川庫房，使用了OSRShuttle作為合批設(shè)備。

　?。?）分撥設(shè)備：指自動完成分播作業(yè)或輔助完成分撥作業(yè)的設(shè)備。目前，筆者只見過亞馬遜應(yīng)用了此類型設(shè)備，在其第七代運(yùn)營中心和部分第八代運(yùn)營中心里面使用滑塊分揀機(jī)對按照流程揀選（FlowPicking）方式揀選出來的商品進(jìn)行輔助分撥作業(yè)。因?yàn)榱鞒虙x方式的特殊性，在最大化揀選效率以后，無法只依靠人工作業(yè)的方式完成分撥作業(yè)，必須依靠分揀機(jī)、相關(guān)算法和WCS協(xié)調(diào)輔助進(jìn)行分撥作業(yè)。

　　（6）包裝設(shè)備：在傳統(tǒng)的倉儲庫房應(yīng)用廣泛，有各種折箱設(shè)備、封箱設(shè)備以及打包設(shè)備。但是在電商的自動化倉儲系統(tǒng)中鮮有應(yīng)用，原因之一是目前主流的自動封箱設(shè)備效率比較低，其二是在電商業(yè)態(tài)下，每個(gè)客戶訂單的商品總體積差異較大，為了提高配送車輛的空間利用率，尋求為每一個(gè)客戶訂單使用最合適的包裝材料和箱型，進(jìn)而保障每個(gè)配送包裹內(nèi)未利用空間最小化。這就造成了一個(gè)倉庫內(nèi)有多種包裝方式以及多種包裝箱型，再加上很多電商企業(yè)的WMS系統(tǒng)沒有一個(gè)可靠的包裝箱型推薦算法，均導(dǎo)致了不具備應(yīng)用自動化包裝設(shè)備的前提條件。

　?。?）分揀設(shè)備：用來完成最終客戶包裹分揀的設(shè)備，主要是各類分揀機(jī)，如滑塊分揀機(jī)、交叉帶分揀機(jī)、翻盤分揀機(jī)等，輸送設(shè)備經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)和WCS協(xié)調(diào)控制，可以變成擋板式分揀機(jī)和浮出式分揀機(jī)，但是分揀能力有限。

　　軟件系統(tǒng)

　　電商自動化倉儲系統(tǒng)的軟件部分主要指WMS（倉庫管理系統(tǒng)）和WCS（倉庫控制系統(tǒng)）。

　?。?）WMS

　　電商倉儲的WMS與傳統(tǒng)WMS相比，除了具備進(jìn)銷存盤等基本功能外，還要有強(qiáng)大的倉儲運(yùn)營流程管理能力，有點(diǎn)像傳統(tǒng)WMS與制造業(yè)MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）的結(jié)合體。設(shè)計(jì)柔性的倉儲運(yùn)營流程，獲得最優(yōu)化的客戶訂單處理方法，監(jiān)控和分析倉儲運(yùn)營全流程的各種數(shù)據(jù)，是電商WMS的三大基本特征。

　?。?）WCS

　　WCS是實(shí)現(xiàn)自動化設(shè)備動作管理的控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)WMS與自動化設(shè)備之間的信息轉(zhuǎn)譯與傳遞，控制著設(shè)備按照設(shè)計(jì)的運(yùn)行方式進(jìn)行工作。需要特別注意的是，雖然WMS更加關(guān)注于倉儲管理和訂單履行，WCS只負(fù)責(zé)設(shè)備動作控制，但是依舊有一些部分邊界不是特別清楚。比如，當(dāng)使用堆垛機(jī)或者穿梭車及其配套貨架作為存儲設(shè)備時(shí)，每次商品上架，或者揀選與歸位，周轉(zhuǎn)容器（托盤或貨框）的存取計(jì)算模塊，既可以放置到WMS下面，又可以放置到WCS下面。如果放置在WMS，只需要將明確的指令傳遞給WCS，由WCS控制設(shè)備到相應(yīng)的貨位完成操作；如果放置在WCS，那么整個(gè)自動化存儲設(shè)備對于WMS來說，就相當(dāng)于一個(gè)黑箱子，WMS只要通知WCS所要獲取的周轉(zhuǎn)容器編碼即可，WCS會控制設(shè)備完成周轉(zhuǎn)容器的取出和存儲，并將信息通知WMS，而此時(shí)WMS不需要負(fù)責(zé)進(jìn)行容器儲位分配的計(jì)算。通常，WCS對設(shè)備的控制邏輯和優(yōu)化算法，會直接影響設(shè)備最大產(chǎn)能的實(shí)現(xiàn)。

電商自動化倉儲系統(tǒng)實(shí)施關(guān)鍵點(diǎn)

　　進(jìn)行自動化系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)前要確定倉儲策略與倉儲運(yùn)營流程

　　在開始搭建電商自動化倉儲系統(tǒng)時(shí)，首先不要去考慮選擇使用哪些類型的設(shè)備，而是應(yīng)該確定倉儲策略和運(yùn)營流程。比如，使用固定庫位存儲模式，還是隨機(jī)庫位存儲模式？倉儲商品是否需要區(qū)分快銷品和慢銷品？是否需要單獨(dú)建立存儲區(qū)，采用存揀分離的模式，還是整個(gè)倉庫只設(shè)立揀選區(qū)，使用存揀一體的模式？揀選技術(shù)使用按照訂單揀選，還是按照批次揀選，或按照流程揀選？揀選方法使用接力揀選還是區(qū)域揀選？……這一系列的倉儲策略和運(yùn)營流程都是倉儲自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，需要依據(jù)對未來訂單的預(yù)測以及所存儲商品自身屬性來確定，然后再匹配合適的自動化設(shè)備。反之，不但無法滿足電商倉儲運(yùn)營的需求，還會導(dǎo)致設(shè)備過度投資。

重視整個(gè)運(yùn)營流程的產(chǎn)能平衡與冗余設(shè)計(jì)

　　通常在倉儲策略和運(yùn)營流程確定后，就開始倉庫布局設(shè)計(jì)，如倉庫分區(qū)、區(qū)域功能設(shè)定、存放位置等。為了實(shí)現(xiàn)區(qū)域功能，內(nèi)部需要選擇哪些自動化設(shè)備，需要多大的面積；為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)倉庫的功能，每個(gè)區(qū)域又需要使用哪些輸送設(shè)備將整個(gè)庫房的各個(gè)區(qū)域連接起來。這時(shí)候就需要注意整個(gè)流程的產(chǎn)能平衡和冗余設(shè)計(jì)。

　　對于存儲區(qū)和揀選區(qū)，只需要確定使用的存儲設(shè)備，然后依據(jù)倉儲策略和對未來存儲的商品的預(yù)測加上波動性放寬余量，計(jì)算出最終所需要的存儲設(shè)備數(shù)量，就可以獲得該區(qū)域的面積。同理，對于包裝、分撥、分揀等操作區(qū)，就需要依據(jù)對未來訂單結(jié)構(gòu)的預(yù)測，以及未來作業(yè)效率的預(yù)測，計(jì)算出所需的自動設(shè)備數(shù)量或者人工操作工作站的數(shù)量，進(jìn)而獲得這些區(qū)域的面積。在此過程中需要保證每個(gè)運(yùn)營流程的產(chǎn)能不但達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，并且基本保持均衡。在使用輸送設(shè)備連接各區(qū)域時(shí)，需要特別注意每條輸送路線上的流量，尤其是涉及合流和分流的區(qū)域，要確保所選擇的設(shè)備在輸送能力上能夠滿足各條線路流量的要求，并且按照歷史數(shù)據(jù)預(yù)測將來的準(zhǔn)確性，酌情放置余量。

　　在整個(gè)電商自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對于產(chǎn)能和流量的審核，不僅僅需要考慮自動化設(shè)備之間的產(chǎn)能是否匹配，流量是否可以滿足，也需要考慮人工作業(yè)之間，以及人工作業(yè)與自動化設(shè)備之間是否匹配，流量是否可以滿足。對此，可以考慮通過在每處流程銜接區(qū)域適當(dāng)留有緩存區(qū)的方式，來消除因?yàn)樵O(shè)備或者人員等待而造成的浪費(fèi)。

不要讓W(xué)CS成為限制設(shè)備產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)的瓶頸

　　在自動化倉儲系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)完成以后，所有的區(qū)域和流程都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了均衡和冗余，但是項(xiàng)目實(shí)施結(jié)束后卻發(fā)現(xiàn)很多自動化設(shè)備無法達(dá)成原先的設(shè)計(jì)產(chǎn)能。其中很重要的原因在于WCS的控制邏輯導(dǎo)致自動化設(shè)備產(chǎn)能無法充分發(fā)揮。例如，輸送設(shè)備在合分流處的控制邏輯出現(xiàn)問題便會導(dǎo)致輸送線硬件自身產(chǎn)能不能充分利用，并成為瓶頸；堆垛機(jī)以及穿梭車系統(tǒng)因?yàn)榭刂七壿媶栴}將導(dǎo)致吞吐能力下降，進(jìn)而成為瓶頸等。所以，對于每一處WCS控制的區(qū)域，需要特別注明流量和產(chǎn)能的具體要求，在設(shè)計(jì)階段要充分與WCS設(shè)計(jì)開發(fā)人員進(jìn)行溝通，必要時(shí)可以通過更改控制邏輯和更換硬件選型的方式，務(wù)必保障各處合流、分流以及其他設(shè)備銜接部分滿足產(chǎn)能要求?！　?

系統(tǒng)設(shè)計(jì)要充分考慮柔性、擴(kuò)展性與可維護(hù)性

　　雖然是依據(jù)對未來訂單的預(yù)測和未來存儲商品屬性進(jìn)行電商自動化倉儲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，但是因?yàn)殡娚绦袠I(yè)是直接面對個(gè)體消費(fèi)者的行業(yè)，而個(gè)體消費(fèi)行為往往又是最難以預(yù)測的，所以預(yù)測不可能做到非常精確。那么在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，最好是知曉預(yù)測數(shù)據(jù)的置信區(qū)間，同時(shí)分析潛在的預(yù)測失誤，并且評估如果預(yù)測失真會對整個(gè)倉儲自動化系統(tǒng)帶來什么影響，這就是預(yù)測失效分析。通過設(shè)計(jì)冗余和系統(tǒng)的二次可擴(kuò)展性來覆蓋預(yù)測失真帶來的這部分影響。此外，在所有設(shè)備的布局設(shè)計(jì)時(shí)，務(wù)必考慮將來的維護(hù)與保養(yǎng)作業(yè)，留有維護(hù)作業(yè)空間。

　　我國電商行業(yè)發(fā)展到今天，已經(jīng)從跑馬圈地，爭奪市場份額，進(jìn)入到精耕細(xì)作，向運(yùn)營要利潤的發(fā)展階段。電商自動化倉儲系統(tǒng)作為一種通過自動化設(shè)備來提高運(yùn)營效率、降低運(yùn)營成本的方式，未來也必將在電商倉儲運(yùn)營行業(yè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。雖然各種自動化設(shè)備作為直接替代人工的硬件，是整個(gè)電商自動化系統(tǒng)中的重要組成部分，但是整個(gè)系統(tǒng)是否可以高效、低成本運(yùn)營，并不主要取決于自動化設(shè)備，而是倉儲管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和后臺算法起了關(guān)鍵作用。一套不但可以柔性地支持各種倉儲流程設(shè)計(jì)，還能匹配各種倉儲自動化設(shè)備的WMS系統(tǒng)，才是整個(gè)電商自動化倉儲系統(tǒng)的靈魂。

【獨(dú)家稿件及免責(zé)聲明】本網(wǎng)注明轉(zhuǎn)載文章中的信息僅供用戶參考。凡注明來源“運(yùn)輸人網(wǎng)”的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)均不得轉(zhuǎn)載、摘編或使用。聯(lián)系郵件：master@yunshuren.com