干货｜电商物流中心货到人系统及其应用
文字整理自山东兰剑物流科技股份有限公司副总裁刘鹏先生在2016第八届中国鞋服行业供应链与物流技术研讨会暨2016首届全国鞋服物流经理人互动场发表的演讲《电商物流中心货到人系统及其应用》。
我今天从三个方面结合组委会给我的题目，针对我们做的事情，包括我们对行业的发展，行业特点做了一个分析。
首先讲讲电商仓储物流的痛点。
电商仓储物流在座各位都比较熟悉了，要么是每天给电商仓储物流客户提供相关的服务，或者提供设备，或者提供软件，或者是平时的实操。我想总结一句话，电商的物流是两个方面，配送和仓储。配送从成本来讲，包括整个优化空间都是非常大的，这是等一点。第二点，仓储物流内部的拣选问题，这个也有很大的空间，尤其是针对海量SKU订单，将是物流电商所面临非常大的一个挑战。运营管理来讲，人的问题始终是困扰电商仓储物流比较关键的一点，这里面罗列了很多问句，这是很多大中小电商都会面临的用人方面的难题。
其次是电商物流解决方案的发展现状。结合订单结构的特点，包括日常运营的特点，目前业界有两种模式，一个是人到货，一个是货到人，这都是老生常谈了。大家今天谈货到人，肯定很多人对此已经很清楚了。
“人到货”订单分拣的传统解决方案有哪些。如人到货分区组合拣选PTG、半自动化人到货，比如说电子标签、输送线等等一些半自动化装备提升人的绩效。
我举两个案例，虽然说电商中心在中国，但是我们暂时先看一下老外怎么做的？北美最大的婴儿用品或者说是母婴电商，一个是to B，一个是to C，传统供应链渠道像沃尔玛等等。电商就是网上直接销售B2C，占到整个销售收入的30%，同时又两个品牌，一个是针对0到7岁的是Carter’s，一个是针对7到12岁Oshkosh。
处理物动量比较高的SKU采用电子标签辅助分区拣选+交叉皮带机二次分拨。
成批次的箱通过人工上包、自动上包、加上皮带机分到门店或者订单，大概是这样一种作业方式。对于物动量比较低的利用VNA货架加高位叉车拣选。面积92000平方米，日均1200人，日均处理12.3万电商订单。坪效1.32单/平方米/天，人效为102单/人每/天。
自动化就是引入了电子标签、输送线、交叉皮带分拣机实现作业。世界都很关注的企业亚马逊，亚马逊现在是我们的客户，今年在中国动作非常多，我们跟他们在亚马逊物流+上探讨比较多一些，北美凤凰城的配送中心是比较典型的物流中心，有很多的分区，图书区域、家纺、3C等等，图书区域SKU打得非常散，而且SKU非常多。
PDA加上后面有一部分输送线，包括半自动化装备。数据我没有列，因为有数据方面保密的需求，但可以告诉大家一个结论，这个物流中心算下来面积人员跟Carter’s部分差不多。Carter’s人效为102，这个106。
货到人还是举亚马逊例子，Kiva针对这个技术了解的有多少？
这个技术是通过机器人将仓库内部的货架从仓储区搬运到拣选站台，原理是这样一个原理，这里面有很多机器人在里面运作，实现订单的核单表现拣选的作业。同时货到人，因为人不用走了，站在站台这个位置，通过机器搬运货品到人的面前，实现货到人的作业。人站在那儿拣选就可以了。机器搬运货架的情况，机器把货架搬运到人们面前，人们去拣选，一个周转箱可以放十个订单，和电子标签进行结合，等于先摘果再播种。
我们和美国佐治亚理工学院每年都有项目的研究，包括项目的合作。我们直接合作的教授就是亚马逊里面的人，所以我们对这个技术比较了解。
这个技术能够降低运营成本的20%，这也是教授的一个研究成果，原因就是因为实现了货到人，人不用走了，或者在物流中心60%到70%劳动强度的事情都用机器来干，所以可以降低一部分运营成本。但也有很多的特点，一个特点是空间的利用率，一个人只能做到2.2米这么高，或者2.4米，所以空间利率用有一个问题。
我们可以想象一下这个小车就像我们马路上跑的车一样，土地和空间是有限的，存在一个平面交通的问题，订单越多，库存量越大，包括我们要核单概率越多的情况下，交通问题将是影响系统良好运转非常关键的事情。随着国内电商的发展，我们也走访了很多电商企业，和很多企业的高层进行过沟通，大家都认为电商发展朝着一单多件发展。客单价未来也会越来越高，这都是电商企业所希望的，这样就会导致核单问题进一步加剧，换言之，平面交通的问题也会进一步加剧。
电商还有一个概念就是销存比的概念。对于电商企业或者一些传统的鞋服企业做电商，他们的销量和他们库存有一定关系，支撑一定的销量，或者未来扩大一定的销量，必须要有库存量支撑做保障。有库存量支撑意味着我需要大量面积去做这件事情，面积的节省是有限的。
我们前面看了一下“人到货”，半自动化配合输送线PDA，包括一部分电子标签，目前业内已经有的包括很多地方都在尝试的货到人，类似于类Kiva技术的货到人。接下来看看兰剑“货到人”拣选方案——蜂巢系统。
展开“蜂巢”之前先给大家看一下我们对传统方式的理解。我把我们的作业进行了分解和分析，一条输送有一些货架上面有电子标签，蓝色是订单箱，包装组盘的过程。订单过来之后人根据系统的提示扫描订单箱条码，把他这个区域所负责的SKU进行一个拣选，然后接着往下，适合的SKU很少，但有一定存量情况下电商物流中心半自动化作业方式。最后到了包装码盘的环节。很多企业随着订单销量增长扩SKU，传统一面墙解决不了问题。这个时候每个人的区域都不大，墙的数量也就是SKU的数量要进一步地增加。人的作业方式不变，还是根据电子标签，或者根据拣选单的方式，SKU逐步扩大，系统规模也逐步扩大。同时从一天五千单到一万单到五万单十万单甚至二十万单，整个系统规模也逐渐扩大，中间可能有多条输送和多个分区，就是这样一种作业逻辑。目前在用的比较多的，我们观念比较传统的半自动化的分区组合优化拣选。
我们只看到了拣的过程，随着货品的不断拣选，拣的越快，补的越多，补的效率要跟得上拣的效率。我们可以利用某种技术首先将整体作业环节和流程进行合并，前端原来是四个分区，通过这样的技术将四个分区合并成一个逻辑上的一个分区，四个人合成一个人。只要货能快速到我面前，拣选过程是不变的。首先进行补货，人不找了让车找，人根据屏幕提示或声音提示领着去拣货。一单一件都可以用这种逻辑方式实现。这种技术左右可以调向，意味着我们可以单边变双边，我的SKU增加了，人减少了，现在一个人，原来四个人，补货效率提高了，而且准确率提高了。物流中心有很多条生产线的时候，可以将每一条生产线进行升级或者改造。同时能看到，我们改造完之后通过Shuttle进行补品，因为Shuttle可以做到很高，我们可以将四个产线合并，在仓库条件允许的情况下变成一条产线。四条产线每个人每个小时或每一分钟固定拣选动作是恒定的，人还是需要四个人，但可以将四个人分开。补货入库出货的时候根据系统的提示，由人完成拣选。提升机的数量配置都是根据不同的方案进行不同的设计，这种模式可以不断去扩展。
今天提“蜂巢”这个概念的人越来越知道，我指的是电商蜂巢4.0系统，我们针对传统的人到货，以及目前看到的货到人进行了思考。我们对于电商的效率和成本有一些深入考虑，首先我们认为传统的方式不太适合于电商，托盘机的解决方案，穿梭板这种都太重型了，适合以存为主，以分为辅的存储型仓库，电商更多是以存为辅，所以我们开始考虑自然界的生物——蚂蚁，蚂蚁是一种分布式的系统，单体能量很小，当多个蚂蚁共同协同工作时能够达到一个集团军作战的能力。同时我们看到的Kiva也是应用了蚂蚁雄兵的理念，后来经过我们的研究，包括项目的逐渐应用和客户的探讨，我们发现平面交通的问题，地面蚂蚁不能完全解决大规模核单的根本问题。还是需要一种生物实现三维，或立体交通，我们就想到了小蜜蜂，或者是蜂巢，其实可以理解成会飞的蚂蚁，蜜蜂都是非常勤劳的。我们要有一种快速，而且比较精确的方式，将我们所需要的东西取出来，所以我们想到用机器去做这样的事情，也就有了今天我们看到的蜂巢式的系统。
很多企业将这种系统叫做多穿系统，这只是一种设备形式，我们叫蜂巢更多是想强调我们解决了一类问题，而且我们是从整个电商的仓储物流发展来讲，从平面货到人变成立体的货到人，有这样一个演化过程。前面视频是半自动化人到货如何演化到货到人的技术，而且是一个3D货到人的技术。
看一下蜂巢的原理——任何的蜜蜂系统有很多的王后，还有公蜂，其实这是一个可扩展的系统，根据效率配备不同的蜜蜂，或者配备不同的Shuttle小车，入库通过台站提升机，通过横向和纵向的Shuttle，将周转箱放到相应的位置，出库的时候也是根据系统计算，将我们所需要的箱子通过X方向、Y方向、Z方向智能运用控制单元，搬运到我们所需要的拣选站台，这就是这个系统背后的工作原理。在传统二维原理上进行了三维的搭建，所有货品的移动都是通过X方向的项目穿梭车，Y方向的传统穿梭车，还有Z方向的物流提升机来实现。
唯品会华南运营中心运营的蜂巢式订单储分系统，X、Y、Z三种方向，三种智能运用控制单元，搭配货到人的拣选站台，实现货到人的拣选。下面我们看看应用。
系统应用看完了我们看一下系统的效果。数字指标是综合看下来之后整个系统所能够达到的收益，会根据项目不同、规模的不同，包括整个运营时间的长短有微小的差异。
蜂巢式订单储分系统不是看到国外集成商做这样的技术才想到的，也不是“唯蜂巢论”，而是我们的初衷，我们初衷是很早就在烟草行业有储分一体技术。我们系统区别于2D的Kiva这种系统，我们是3D系统。在这背后有两个支撑，一个是背后的硬件设备，比如像小车、提升机、拣选站台，这些都是硬件设备，在大会的每一个册子里面都有我们的宣传册，里面详细讲解了小车的性能，包括目前整体的技术优势，都做了详细阐述，我这里就不再多啰嗦。这个小车目前国内数量也不多，国内排第二的只有20多台，我们积累了很多经验，小车内部通讯技术总线，485总线也是业内成熟的通讯技术，我们最早做小车做一代车和原型车也在考虑485总线，但是当我们再去做这种大规模项目，上百台车都在运行大规模项目的时候，结合客户给到我们过往订单做订单往日分析，包括实际平台的测试，我们发现485总线在一万次通讯当中有两到三次丢包，这是非常致命的。一丢包这个车就不动了，我们认为对电商来讲出不了货将是一种颠覆式的灾难。
我们后来又继续到国外检调，最后采用了CAN总线的方式。我们测试了十万次只出现一次的丢包，这就是我们技术进步里面很小的一个点，包括通讯方式，包括整个车身一体化的焊接工艺，包括货叉，以及小车的整体性能。感兴趣的大家可以翻看。
我们最新的二代车是四轮独立悬挂，和汽车一样，适用于很多不同业务场景，也适用于土建，这都是我们做穿梭车五年来的经验积累。
再就是智能拣选平台，很多老外做的牌子是那样的，我们没有做，简单、安全、高效这个是宗旨，能够满足唯品会四种业务类型的操作，其实这四种业务类型涵盖了唯品会所有业务类型。
前面看到的都是硬件，硬件再怎么讲都好说，最关键最关键的，或者我认为这个系统里面最核心的应该是软件，小车排序也好、运行也好，包括小车在里面动态调度背后的算法。大家都知道软件有点特殊的地方就是我们有一个博士团队，有9名博士，这9名博士分布在不同的专业，我们有专门一个团队是做物流大规模调度算法的。我们针对蜂巢系统做了一个非线性规划算法的模型，其实就是两件事情。第一是在系统初始化的时候，如何快速将周转箱进行预分拣和排序；第二是在实际分拣过程当中，比如我有10个分拣员，分布在十个站台，某一分拣员要去洗手间，需要刷工牌，这个线上的任务暂停，系统需要抓紧把这个任务分到其它站台，实现柔性化业务分配，满足物流中心绩效水平不下降。
基于这两个算法，系统就可以有这样一个良好的运转。我也想展示一下我们的核心技术，这个技术叫三维在线和离线仿真系统，这个仿真系统1998年我们开始研究，最早针对SAAS，我们自己建模，订单给进去，这个系统就可以跑，跑完输出一些体标，整个系统是不是高效运转等等。我们做蜂巢的时候，将这个技术应用到蜂巢里面，因为蜂巢所有的硬件包括软件都是我们自己开发的，所以我们就能够具备这种能力，将背后的PLC逻辑，以及整个硬件运动逻辑，比如说加速度，都还原到仿真平台来面。
最初做唯品会这个项目之前，我们拿到一年的数据，这也是客户的要求，将一年数据放到仿真系统里面进行模拟，看到了系统实际运营情况。这里面每一个小车，每一个提升机，每一个货物的运动都和我们实际运动逻辑完全一样，速度完全一样，背后的算法完全一样，背后整体的逻辑都是相同的，所以这个系统我们搭建起来，现实的系统一定没有问题，基于此我们进行了大规模的仿真。跑了两天左右时间把一年订单全部跑完了，我截取了里面的一个片断，不同的颜色表示SKU，运动部分表示运动控制单元。我们利用这个平台、这个关联技术就可以将蜂巢这类系统实现内部优化，或者说实现模拟。同时将背后的算法，项目动态分配、订单动态聚类和订单动态排序进行模拟，来验证算法以及整个系统的能效。最终将这些算法写到整个软件Pro-X系列管理信息系统，我们有网络化仓储管理系统、实时动态优化调度系统，智能订单拣选优化系统。包括智能配送调度优化系统，三维仿真平台，以及大数据分析。
最后稍微总结一下这个系统的优势，储分一体化、拣选智能化、响应实时化、作业高效化、成本最优化。
最后我想分享一点关于怎么用这个系统我们的一些心得，第一，这个系统怎么用比较好？第二，我们已经在用的案例，除了电商之外，蜂巢在国内不同行业都有相同应用。第三，和大家探讨一下未来的发展。
我们整个系统现在有一个理念——用得起的自动化，很多电商企业早期看蜂巢系统就认为这个东西很好，整个过程发展历程我们都明白，但我们用不起，这也是很现实的一个问题，一天五百单，一天一千单，用不起。我们理念就是一定要做用得起的自动化，我们可以给咱们的用户提供运营服务，我们用设备搞运营，或者叫设备+服务，可以去把设备搭建起来，根据流量收取一定的费用。我们大的原则是比你们用的要便宜，我们做这件事情的不忘初心，这是我们的初心。
仓库我们可以很多，可以新建也可以改建，包括租赁，我们可以做我们的强项，做我们的设备，做我们的软件。另外我们可以去提供专业的团队，提供专业的电商运营团队。这三个方面加在一块是一个电商的生态，是一个共赢的局面，这是我们的一个理念。
最后再讲讲我们的竞争优势在于哪里？
国外对标的两个企业他们的方式，尤其在核单环节大规模利用输送，我们没有用输送，我们用的是我们转载穿梭车，很多企业都有项目穿梭车，但目前国内只有我们有转载穿梭车，实现外包项目核单的穿梭车。这种车优势明显，第一，周期很短，因为是个车，家里做好放上就能运行。第二，占地面积很小，能效很低，同时维护非常节省，而且非常容易扩展。车的输送性也是显而易见的。
兰剑做穿梭车做了五年，我们设备配置非常完善，这里针对不同客户不同需求提供不同的组合形式，同时适合于不同的业务场景，比如像海量SKU、高吞吐量。这里还有一个简单的小视频，是我们在不同的行业的一些应用。蜂巢这个系统可以适用于很多业务场景，比如门店的、to C的、门店的配发，包括我们的电商、烟草、医药、制造业零配件。
兰剑1993年成立到现在23个年头了，硬件软件积累这是我们做技术的一个保障，同时我们的博士团队，以及我们拥有国内最大的物流装备产业园（300亩），在华北地区甚至整个中国规模都是最大的。我们有科技进步的保障，最后我们的目标是要引领亚太地区物流科技创新，1996年到2015年这二十多年我们一直在扎扎实实做这些事情。
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