一、分揀中心工藝方案：

我想所有人都(dōu)知道(dào)自動化是快遞分揀中心要走的必然之路，但是過(guò)程一定是崎岖坎坷的，這(zhè)些年國(guó)内的各大快遞公司一直都(dōu)在不斷嘗試各種(zhǒng)分揀自動化工藝設計方案，隻是從目前結果來看，最後(hòu)大家又都(dōu)殊途同歸。

SF受UPS影響較深，中等規模以上場地都(dōu)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)行細分，小件會進(jìn)入自動化分揀機直接分揀至目的地格口集包，集包袋經(jīng)過(guò)矩陣粗分後(hòu)再進(jìn)入裝車區細分，完成(chéng)分揀流程；TD工藝設計模式上基本上也是類似，隻是其攬收建包是在其加盟網點或者集包工廠來做的，進(jìn)入到其分揀中心都(dōu)是以包裹和集包袋形式在流轉，需要細分的小件包會拆包進(jìn)入小件分揀機進(jìn)行分揀，中轉的包裹通過(guò)矩陣分揀後(hòu)直接進(jìn)入裝車線來裝車，另外提一點TD的設計，尤其是YD的設計理念一直都(dōu)很有創造性，把低成(chéng)本自動化的模式推行到了極緻，尤其是其創造性的雙層矩陣以及單軌雙車四層小件交叉帶分揀機配以帆布滑槽方案，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，作爲國(guó)内最早應用自動化分揀方案的快遞企業，其多年以來的中小件分揀模式一直都(dōu)是應用環線交叉帶分揀機自動分揀，中件和小件都(dōu)進(jìn)入分揀機分揀，小件不集包，最終都(dōu)以散件模式裝車運輸，同時其扁平件和信封件會采用扁平件自動分揀機和信函分揀機進(jìn)行自動化分揀并集包，但是近兩(liǎng)年郵政受到國(guó)内快遞公司的影響，也已經(jīng)轉變了模式，目前已逐步抛棄了采用分揀機完成(chéng)粗分+細分的分揀模式，而逐步向(xiàng)SF和TD的分揀模式靠攏。

圖1  矩陣+分揀機模式

但是此種(zhǒng)模式有一個問題，就是小件包裹的流轉時間較長(cháng)，進(jìn)而影響環節時效，流轉時間較長(cháng)主要原因有4點，①小件環形交叉帶分揀機一般布置在二樓（夾層）或者場地一側角落，較長(cháng)輸送線會增加流轉時長(cháng)；②小件分揀機供件環線以及供包滑槽都(dōu)會積壓小件，因此不會第一時間處理卸車過(guò)來的貨物；③環形交叉帶小件分揀機格口較多長(cháng)度較長(cháng)，以及最大再循環數等因素導緻落格時間較長(cháng)；④小件貨物落格等待滿包後(hòu)集包再進(jìn)入矩陣分揀後(hòu)到裝車口也需要一定時長(cháng)。作者也一直被(bèi)這(zhè)個問題所困擾，所以思考了一個如圖2所示“小件自動矩陣”思路來供大家參考：即采用與中件相同的流程來處理小件，設備可以采用低成(chéng)本小件直線交叉帶分揀機來實現，這(zhè)裡(lǐ)就不講具體的技術實現方案了，希望感興趣的同行可以來和我一起(qǐ)探讨；

圖2  小件自動矩陣思路

二、分揀中心自動化設備：

在大的工藝模式确定後(hòu)，就是來研究如何實現自動化了，關于在中件矩陣粗分環節應用的自動擺臂和模組帶在上篇文章中已經(jīng)講過(guò)了，在這(zhè)兩(liǎng)年的實際使用中，有不斷被(bèi)取代的趨勢，取而代之的就是現在基本上每家設備供應商都(dōu)在做的擺輪，TD不用擺臂的原因很簡單，就是更加關注運營質量、避免貨物破損，SF不用模組帶的原因也很簡單，降低設備運行噪音、提升分揀效率，進(jìn)而提高員工滿意度。

1、擺輪分揀機：

其實擺輪相對(duì)于擺臂模式和模組帶模式相比擺輪模式有一個缺點——後(hòu)兩(liǎng)者都(dōu)是一台整體的分揀機，貨物進(jìn)入分揀機後(hòu)相對(duì)于皮帶或者模組帶基本上不會産生位移偏差，而擺輪模式，由于其與輸送線接口較多，且不規則貨物以及輕抛貨物在擺輪上的運行狀态極不穩定，易産生抖動，進(jìn)而産生位移偏差，導緻分揀失敗，所以這(zhè)也是很多設備供應商在不斷優化産品的主要方向(xiàng)。

   圖3  擺輪分揀機

經(jīng)過(guò)這(zhè)幾年的發(fā)展，作者相對(duì)較爲認可的擺輪主要有2個流派，分别爲電動輥筒形式擺輪和齒輪驅動形式擺輪，電動輥筒形式擺輪顧名思義就是每個圓柱形輥筒内部本身就是一台電機，帶動貨物向(xiàng)前運行的動力來自于一個個單獨電動輥筒形成(chéng)的合力，圖3即爲單獨的電動輥筒以及其包膠後(hòu)安裝在擺輪分揀機上的狀态。

圖4 電動輥筒

齒輪驅動形式的擺輪，帶動貨物向(xiàng)前運行的動力來自于擺輪表面(miàn)圓柱體的旋轉，擺輪底部伺服電機驅動齒輪傳動系統動作帶動了表面(miàn)圓柱體的旋轉，兩(liǎng)款擺輪的擺動原理相同，都(dōu)是要靠伺服電機帶動連杆實現居中前行或者左右分揀，擺動伺服電機的數量決定了貨物之間的最小間距，伺服電機越多，則貨物之間間距可以越小，處理效率也會更高，目前市面(miàn)上的擺輪擺動伺服電機的數量從3個到8個不等，即1台伺服電機控制3排擺輪擺動 到1台伺服電機控制1排擺輪擺動不等，圖示爲1台伺服電機控制3-4排擺輪擺動。

圖5  擺輪擺動示意

電動輥筒的包膠和圓柱體的材質對(duì)于擺輪包裹适應性至關重要，材質需要一定的摩擦力來确保較軟的包裹能(néng)夠順利分揀，同時又要具有一定硬度避免表面(miàn)磨損導緻頻繁更換，因此擺輪表面(miàn)的材質需要各廠家後(hòu)續重點關注并研究。關于兩(liǎng)種(zhǒng)擺輪的孰優孰劣，在目前階段很難單靠其機械傳動方式來決定，要依據不同設備供應商産品的綜合實力來測試評定，但是從長(cháng)遠來看應該隻有1種(zhǒng)擺輪分揀機爲最優産品，爲了引起(qǐ)不必要的市場走向(xiàng)，暫不在這(zhè)裡(lǐ)贅述，各位朋友可以自行對(duì)比測試并評判。

2、直線皮帶分揀機（窄帶）

此款設備在我上篇文章中就有提到，在這(zhè)兩(liǎng)年得到了大規模的應用，其具有和擺臂分揀機以及模組帶分揀機相同的優勢，即其是一個整體分揀機，包裹在其上不會發(fā)生偏移，同時由于其分揀原理爲撥叉動作帶動包裹下方的皮帶運動，進(jìn)而帶動包裹運動實現分揀，因此其爲柔性分揀，不易産生破損，且包裹适應性較廣，同時設備噪音也可控，因此從性能(néng)上來講可以吊打擺臂分揀機和模組帶分揀機，其最大的缺點就是價格相對(duì)較高，且設備穩定性還(hái)需要提升，從成(chéng)本角度考慮，其更适合分揀目的地較多且分揀格口連續的場景，對(duì)于分揀格口相對(duì)稀疏的矩陣環節和幹支線分揀環節也可以使用，隻是從現階段成(chéng)本角度看會有些奢侈，并不是最經(jīng)濟的分揀方案，擺輪分揀機從經(jīng)濟角度看更适合應用在上述兩(liǎng)個環節，前提是需要包裹适應性較好(hǎo)的擺輪，以及集成(chéng)商要有較強的集成(chéng)能(néng)力；不過(guò)從今年物流展的趨勢來看，各家供應商都(dōu)已經(jīng)開(kāi)始布局研發(fā)這(zhè)款設備，并且分揀動作也由撥叉式改爲了電滾筒驅動式，我想再過(guò)1-2年這(zhè)款設備的價格就會大幅降低，後(hòu)續的應用也會越來越多。

圖6 直線皮帶分揀機（窄帶）

3、 單件分離系統

單件分離在自動化件系統中至關重要，不論是擺輪還(hái)是直線皮帶分揀機要實現自動分揀的前提都(dōu)是單件流，因此在進(jìn)入分揀系統前都(dōu)需要單件分離器把堆在一起(qǐ)的包裹離散爲單件輸送的包裹，其流程爲三維變二維，即把堆疊的包裹通過(guò)爬坡輸送機和滑槽等設備把包裹變成(chéng)平鋪狀态，再通過(guò)二維變一維，即把平鋪并排狀态的包裹離散居中拉距爲一件件包裹，其核心的難點就在于二維變一維的過(guò)程。作者在2018年産生高速自動化矩陣概念的想法時（不讓矩陣分揀環節成(chéng)爲卸車的瓶頸，即不限制卸車時的包裹狀态，可以讓卸車的人随便卸車，矩陣的處理能(néng)力需達到6000件/小時），單件分離器便成(chéng)爲了高速自動化矩陣的核心，但受限于進(jìn)口高速單件分離幾百萬的高額售價，便邀請國(guó)内供應商共同研發(fā)6000件的視覺高速單件分離，但是直到2020年下半年國(guó)産高速單件分離才研發(fā)成(chéng)功并落地投産。目前國(guó)内市場上主流的單件分離都(dōu)是以圖7所示的視覺單件分離，即通過(guò)其上方的攝像頭識别出包裹的數量和位置，通過(guò)算法邏輯控制貨物下方的小皮帶動作，一件一件把包裹以一定間距輸送出來，來實現包裹的單列化。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，所以市場上開(kāi)始做單件分離設備的廠家已經(jīng)越來越多了，價格也基本快殺到了地闆價。

圖7 視覺單件分離示意

圖8 視覺單件實際使用效果

其實在國(guó)産視覺單件分離研發(fā)成(chéng)功前，市場上也有應用某款進(jìn)口模組帶機械形式的高速單件分離，價格和國(guó)産視覺單件分離相差不大，原理是通過(guò)連續的居中和靠邊實現單列化，其設計思路還(hái)是很巧妙的，相對(duì)于視覺形式其在人工參與以及穩定性方面(miàn)有其一定的優勢和特點，但是其不能(néng)以一定間距輸出包裹，隻能(néng)再增加拉距輸送機，把包裹拉距至适合分揀機分揀的間距，需要的場地空間較大且分離成(chéng)功率相對(duì)于視覺式較低，因此目前應用已在逐漸減少。

圖9 機械模組帶單件分離示意

4、小件直線交叉帶分揀機

由于在上文中提到了小件自動矩陣分揀的理念，所以在這(zhè)裡(lǐ)也講下整體方案的核心設備——直線交叉帶分揀機，直線交叉帶分揀機其實很多年前，英特諾就有此款設備，但是由于其占地面(miàn)積大、價格高在快遞行業中應用較少，國(guó)内供應商基本上沒(méi)有研發(fā)此設備的意願；但是在18-19年SF工藝設計模式調整期這(zhè)段時間，其投入了大量的小件直線交叉帶分揀機，帶動了國(guó)内廠商對(duì)此款設備的研發(fā)，但是對(duì)于作者來講，SF應用的直線分揀機占地面(miàn)積仍然較大、價格也仍然較高，遂邀請供應商研發(fā)低成(chéng)本、低高度、效率高、易搬遷的直線分揀機，最後(hòu)在改變了驅動方式、暫存滑槽、供件方式等等設計後(hòu)，打造出了高性價比的直線分揀機，适合在中小型分揀場地中使用。很多人可能(néng)會有誤解，認爲直線交叉帶分揀機相對(duì)于環形交叉帶使用上會更簡單，但實際上卻恰恰相反，由于環形交叉帶帶有半自動供件台，每個操作人員單獨向(xiàng)分揀機上一件件供件即可，總體而言較爲簡單，而直線分揀機供件卻需要4-5名操作人員緊密配合才能(néng)達到較高産能(néng)，所以對(duì)操作人員的要求較高，此點需要設計人員和最終使用者要重點關注。

圖10 小件直線交叉帶分揀機示意