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【智能物流】如何规划建设一个好的物流中心

产业智能官  · 公众号  ·  · 2019-07-28 00:22

正文

文|北京起重运输机械设计研究院有限公司物流仓储工程事业部副总经理

孟令广


不同行业的物流中心对物流系统的要求不同,针对不同类型的物流中心,在建设过程中必须要找准方向,重点满足该类型物流中心的特殊需求,有的放矢地确定解决方案。物流中心规划建设过程中的关键点包括:明确物流中心定位;物流软件系统选用;储位规划;确定拣选方式;确定核单包装环节物流配置;系统控制等。

物流中心业务模式发展及变化

物流中心是解决按照用户订单快速准确拣选出所需物品,及时送达客户的重要物流节点。

传统物流中心需求更多的是B2B业务模式,即物流中心发货和服务客户对象是企业、组织等。例如,医药物流中心的发货对象是药店、医院等。这种模式下的物流中心,客户的每个订单对应货物的品种数和单品数量都比较大,相对来说批量处理是主要特征,需要集货,订单齐货后发货。

随着电商业务的快速发展,物流中心出现了一些变化,B2C业务开始出现,甚至成为某些电商企业物流中心的主要业务。这就对物流中心提出了新的要求——订单数增加,单个订单的行数减少,系统处理能力需要大幅度提升,拣货效率需大幅度提升,包装量大幅度增加,基本不需要集货,客户比较分散,客户数量多,配送工作量大幅度增加。此外,快递行业物流中心基本上是分拣中心,即成为基本没有存储能力的通过型物流中心,要在短时间内分拣大量包裹,因此需要具备很强的分拣能力。

好的物流中心需要具备的条件

1.总体设计科学合理

物流中心基本上由一套功能强大的WMS系统、存储系统、入/出库输送系统、分拣系统、辅助系统等构成。软硬件的设计和配置需要在充分调研的基础上确定方案,方案应满足企业目前以及今后一段时间的发展方向和发展水平的需要。

2.软件系统功能强大

软件系统是物流中心的大脑,处理能力指标非常重要。越是规模大的物流中心,需要处理的订单和数据量越大,这就要求WMS系统功能强大(包括货位、流程、物料、人员、订单等的管理,有些还要具备车辆管理、数据接口等功能),能在短时间内实现订单波次计算、管理库存、调度车辆、交换数据等计算和管理。另外,需要尽量智能化,可通过运营数据分析后提出管理策略的修正和调整,以便能更充分利用好现有系统和硬件资源。

3.硬件配置合理

体现在两个方面:一是硬件设备参数的配置合理并留有一定冗余和扩展空间;二是硬件的选型要求成熟、稳定、可靠、耐用、性价比高。

4.柔性好,扩展性强

好的物流中心要具备很好的扩展能力,一是方案的调整能力强,二是设备选型尽量柔性,方便今后调整。

总的来说,适合并能很好满足用户需求的物流中心才是好的物流中心。

做好物流中心规划建设的关键点

不同行业的物流中心对物流系统的要求不同,如医药类物流中心要求满足国家GSP等相关政策,药品需要分类存放、分类管理,温湿度要满足药品的存储条件;服装类物流中心需要考虑服装的季节性以及集中铺货特点,还要考虑能够处理大量服装的退换货等反向物流等;电商类物流中心需要满足短时间内处理大量订单需求,要求分拣、包装能力大等。

针对不同类型的物流中心,在建设过程中必须要找准方向,重点满足该类型物流中心的特殊需求,有的放矢地确定解决方案。下面以北起院负责完成的某医药物流中心项目为例,具体说明物流中心规划建设过程中的关键点。

1.物流中心定位

要结合企业全国战略规划重点考虑该物流中心的定位,从而确定物流中心是服务全国的还是服务区域的。不同的定位对物流中心的功能要求是不同的,服务全国的物流中心要通盘考虑服务网点、运输路线、代理或分中心位置分布、发货配送策略与车辆调度等因素;对于区域性物流中心,只需考虑满足该中心所覆盖区域的客户分布、数量、发货及时性等因素。

基于上述考虑,该医药物流中心定位于区域性仓库,在地理位置上选择较为方便的该区域的交通枢纽位置,方便货物运输。

2.物流软件系统选用

区域性物流中心覆盖的客户或配送点往往较多,客户数量很大,每天需要处理大量的订单,因此要求物流系统具备强大的软件系统处理能力;同时,软件系统也较为复杂,区域中心仓库需要软件平台处理货物在该区域间的调拨,因此在软件的选用上确定为大型专业化的软件品牌。

3.储位规划

在总体方案确定时,要确定物流中心的功能、流程、处理能力参数。由于是区域中心仓库,货物SKU要覆盖公司经营的所有品规,考虑医药批次特点,整个物流中心的货物SKU数量达到数万个。同时,货物存储量要较为充足,要求存货量大,品种齐全。因此,在储位规划时,既要满足存货量要求,还要满足SKU单独存放要求。最终规划了AS/RS作为主要存储区域,还规划了托盘货架区域,总计超过两万个托盘货位。

托盘货架存储区

4.拣选方式确定

考虑到货物ABC分类的特点,规划不同的存储和拣选方式。

针对货物存储,托盘地面存放区用于大量需要快速出/入库的货物存放;阁楼存储区用于单品拆零拣选;电子标签拣选区用于快速拆零拣选作业。

流利货架 + 电子标签辅助拣选区

针对拣选方式,不同货物的拣选方式不同,无线手持终端拣选方式处理BC类货物拣选,电子标签拣选系统处理A类货物拣选。

5.核单包装环节物流配置

医药物流中心需要处理核单包装和快速分拣,确定这些环节的解决方案和物流设备配置时要考虑到,这些部分是影响到整体物流中心物流运营效率的关键,因此设备要尽量选择中高端,保证稳定可靠,配置参数时要留有扩展空间。我们在该项目中按此原则进行配置,最终取得了很好的效果。

高速自动分拣机系统

6.系统控制

考虑到要及时掌控设备和系统的运行状态,保证能快速处理运行中的问题和解除故障,方便维护保养人员查找和解决问题,在物流控制系统(WCS)上要做好文章,尽量提供功能强大的可视化监控系统,使维护人员在监控室就可以随时掌控局面。

物流中心可视化系统

各阶段主要问题及处理方法

物流中心项目实施过程中一般会经历如下过程: 规划阶段、供应商选择阶段、实施建设阶段、运行上线阶段。 不同阶段需要面对的主要问题及其处理建议如下。

规划阶段: 首先需要明确物流中心的定位,需要针对已有的数据做大量的统计工作,结合公司战略规划目标,确定物流中心的准确定位。这些工作可以客户自己来做,也可以请咨询公司来做。这个工作必须做,且要下功夫找准方向。

供应商选择阶段: 需要针对供应商做全面了解,包括每个供应商的特点是什么,强项和弱项是什么,与本项目的定位进行匹配,在保证使用要求及系统稳定性的前提下,选择性价比高的供应商。这个工作需要在做大量的调研掌握一手资料的前提下才能做好。

建设实施阶段: 需要处理好质量、工期的关系,对于物流系统和建筑的配合是这个阶段的重点。物流中心的有些设备对于建筑物有要求,如对地基的承载力、沉降、水电气、门洞、消防、空间等的要求等;除此之外,还有大型物流设备安装所需的进入场地的道路要求等。这些都需要提前规划和统筹好,避免现场决定,临时处理,导致忙中出错。

运行上线阶段: 要处理好现有业务的搬迁问题,一般来说,切换系统应该不影响业务开展,物品数量巨大,品种很多,在原有仓库转移到新物流中心中来,物理搬运量很大,数据转移切换工作量也很大。要在很短时间内及时做好货物和数据的转移切换并保证准确,实属不易。因此,需要做好充分准备,制定搬迁方案,分工协作,有条不紊地搬迁切换,将损失控制在最低。

值得关注的趋势

随着人力成本、土地成本不断上升,从目前各行业发展情况来看,电商、烟草、医药、服装、零售、快递等行业都将在未来一段时间内对自动化物流系统产生较大需求,因此关注如何建设一个好的物流中心是非常有意义的。此外,从技术角度来说,物流中心未来还将呈现出体量大型化、功能复杂化、能力高效化、布局网络化、服务外包化等几大趋势。企业在进行物流中心规划建设及优化升级时,应该结合这些趋势加以考虑。


人工智能在仓储情景中的应用




人工智能近年来的迅猛发展,预示着其将为仓库运作方式带来革命性的变革。但在企业决定在运营实践中引入并实施这一新技术之前,必须要确保已拥有相关数据及所需人才。


对相关企业而言,即时关注并对供应链技术的进步具有敏感性几乎已经成为必须。机器人技术、自动化、数据分析和工业物联网等各种新技术,正在逐步展示出其在提升货物运输,处理,存储和配送效率方面的潜力。这些新技术的不断涌现,使得我们很难确认究竟应把注意力集中在哪一方面。


在这其中一项值得仔细研究的新技术是人工智能(AI)。简单而言, 人工智能是计算机系统发展到一定阶段的产物,即代为执行通常需要人类智能参与的任务(如视觉感知、语音识别、决策和语言翻译)。人工智能出现于1956年,但绝大多数情况下,我们都必须将智能程序明确地输入到计算机中。


近年来,机器学习作为一种典型的人工智能技术,发。机器学习主要是探索如何可以使计算机程序通过对输入数据的学习来提高其输出性能。这些程序可以嵌入在机器中,也可以在服务器或云端操作。亚马逊(Amazon)、谷歌、Facebook、微软(Microsoft)等大型科技公司已经将机器学习融入到他们的产品和服务中,为用户提供:相关度更高的网络搜索内容,更好的图像与语音识别技术以及更智能化的设备。


机器学习与数据分析(收集、转换及数据分析的流程)之间有一些相似之处。两者都需要一个经过清理的、多样化的、大型的数据库才能有效地运作。然而,主要的区别在于,数据分析允许用户从数据中得出结论,进而要求用户采取相应措施来改善其供应链。相比较而言,对于已处于可解决范畴内的问题,机器学习可以基于“训练数据库”自动执行操作(本文后续关于监督学习的部分将对此进行讨论)。基于其允许任务自动执行这一特性,人工智能 — 尤其是机器学习 — 对许多供应链管理人员来说都是一项值得关注的重要技术。对于今天的许多企业来讲,制定并实施供应链相关的人工智能战略,将使其随着技术的逐渐成熟,提升自身的生产力、速度与效率。


一、人工智能的发展现状

人工智能近期的迅猛发展,得益于以下因素的共同作用。第一,各种设备的互通互连而产生的数据量的增长以及促使日常生活数字化的高级传感器的使用的增长。第二,从移动设备到云计算,各种设备的计算能力也在持续增长。因此,机器学习可以运行在最新的硬件运算设备上,同时获取大批量、多样化及高质量的数据库,进而自动执行各种任务。

案例一:

下面是一个众多消费者将逐渐熟悉的场景。如果你有一个iphone而且每天早晨通勤上下班, 最近一段时间你可能留意到了以下情况:当你坐进汽车的时候,你的手机将自动提示你开车去公司将需要多少时间,根据实时的路况信息给出最佳行车路线的建议。当这一现象第一次发生时,你可能会有这样的疑惑:“手机怎么会知道我要去上班?感觉很酷,但也有一点点恐怖”。


因为内置了机器学习功能,手机可以根据你过去做过的事情来预测你将要什么。如果你换了新工作或者开车去了另外一个目的地,设备会自动调整它的预测,并根据新的目的地发出新的通知。这一应用场景的特别强大之处在于:设备对用户来说越来越有帮助,而用户或软件开发人员不必采取任何行动。


另一个场景是自动驾驶汽车。目前路面上行驶的的自动驾驶汽车正在被用来收集数据,用来改进下一代自动驾驶汽车的技术。当人工操作人员直接对车辆进行控制时,相关的数据就会与其他车辆的数据汇集起来并进行对比分析,以确定在何种情况下自动驾驶汽车将切换到由人工驾驶模式。这样的数据收集与分析将使得自动驾驶汽车变得更加智能。

虽然人们很容易被今天人工智能相关的令人兴奋的发展所鼓舞,但了解人工智能的局限性也很重要。在《哈佛商业评论》(Harvard Business Review) 2016年的一篇文章中,《人工智能现阶段的能与不能》,斯坦福人工智能实验室前负责人、跨国科技公司百度的人工智能团队前首席科学家Andrew Ng明确表示,“人工智能将变革许多行业,但它并不具有无所不能的魔力。”

Ng强调,虽然人工智能已经有很多成功的实施案例,但大多数都是在监督学习的场景下展开应用。在这一模式下,每一个训练输入数据库与正确的输出决策相关联。机器学习算法通过比对这个训练库的信息来根据新的输入数据做出决策。监督学习的一些常见应用包括照片标记、贷款处理与语音识别。在每一个应用案例中,系统都会接收输入信息 — 比如照片标签应用中的图片 — 并基于它从训练数据库中学到的信息做出决定或做出反应。


如果拥有一个足够大的输入数据库,并用对应的人工响应 (或输出) 做以注释 (例如:这幅图片是一张脸),那么就可以构建一个人工智能应用程序,允许计算机系统接收新的输入数据并自行做出决定。这可以使过去不容易自动化的流程变的可以自动运作,最终提升仓库啊的运营效率。而实现这一目的的关键就是辅助做出决策的数据库的大小、质量与多样性的程度。训练输入数据库越大、越多样化,机器学习算法做出的决策就越优化。

二、选择可参照案例

当考虑在供应链中应用人工智能的各种方案时,直接应用相应技术然后确定应用方案或许很有吸引力。但是,如果你首先分析一下公司业务面对的挑战与机遇,然后再选择相匹配的人工智能技术来解决相关问题,这样的流程会有助于你选择更有效率、更适合的应用方案。

就仓库及其运作而言,人工智能的应用应该以企业所关注并不断优化的关键性能指标(KPI)为指导(订单准确性、安全性、生产率、履行时间、设施损坏或库存准确性等)。仓库通常已经拥有大量与KPI指标相关的数据,这些都可以被人工智能应用程序用于自动完成任务或做出决策。然而,这些数据由于数据类型的原因并不能直接用于人工智能技术,并且通常分布在不同的仓库管理系统中。因此,在正式应用之前,许多人工智能应用程序需要对不同仓库管理信息系统中的数据进行整合。

下面的3个案例(生产力、设备利用率、效率)说明了人工智能在仓储运营场景中的应用潜力。虽然这些案例可能并不适用于所有仓库,但它们确实展示了企业如何将自己已有的数据整合成可以应用机器学习技术的形式。

案例一、生产力

在拣选订单的环节,所有的仓库都存在不同员工的生产力不同这一现象(有效率最高的订单拣选员也有变现一般的员工)。但是相对于使用系统引导进行拣选的仓库而言,员工在生产力方面的差异在不使用系统引导的仓库中表现更为明显。

对于那些不使用系统引导进行拣选的仓库,机器学习提供了一个可以更好推广最高效员工经验的机会,并将系统引导模式引入到所有员工的工作中。如果联系到上文提到的监督学习,最高效员工的拣选列表将作为人工智能应用的输入数据;这些员工在拣选列表中货物的顺序决策即为输出数据(基于条码扫描或其他可获取信息)。除了最短拣选距离这一指标之外,避免拥挤通常是提升生产力的另外一个重要指标。因为最佳拣选员工通常会同时考虑这两个因素,因此上面的输入输出数据库应该已包含这些信息。

基于这些精准标注的数据,机器学习算法在接收新的订单数据后案最佳原则进行归类。通过这种方式,算法可以复制最有效员工的拣选操作,并提高所有员工的生产力。

案例二、设备利用率

某一仓库一天内需要搬运的容器或托盘数量与所需的搬运设备数量之间有一定的关系。在大多数情况下,两者之间是一种线性关系。但是,某些因素(例如操作人员的技能水平或货物的混合存放等)也可能会影响到所需搬运设备的佘亮。

在这种情况下,输入数据就需要包括所有可能影响设备需求的数据(从仓库管理系统中调用的拣选订单清单以及从员工管理系统中获取的操作人员生产力水平等信息)。输出信息包括从升降搬运车管理系统中获得的搬运设备使用率信息。

基于这一精准标注的数据库,机器学习算法将可以接收未来数星期或数月的订单预测信息和现有员工的技能水平信息,进而预估出所需搬运设备的数量。升降搬运车车队经理将在同设备供应商的协商中采纳这些信息作为决策参考,以确保通过短期租赁或新设备购买的方式来确保在某一期限内获取合适数量的搬运设备进行拣选操作。

案例三、效率

一个好的货位策略应该是将高需求的SKU尽量集中放在最佳位置但同时又要适当的分散摆放,以降低拥堵程度来提高拣选效率。但由于需求的不断变化以及SKU的数量(某些仓库中可能有数千个SKU),仓库很难仅仅依靠员工来判断SKU的需求量来实现最佳存放。因此一些仓库运营商会使用货位分配软件来帮助确定SKU摆放位置。这些软件会提供操作界面允许客户修改运作规则。当接收到销售历史数据或未来销售预测信息后,软件就会推荐相应的货位策略。但是,负责软件的人员经常会依据自己的经验来修改策略,而这些经验却往往不能反应出拣选操作的真实情况。







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