一、分揀中心工藝方案：

我想所有人都知道自動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，這些年國內(nèi)的各大快遞公司一直都在不斷嘗試各種分揀自動化工藝設計方案，只是從目前結果來看，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行分離，中件進入矩陣先進行粗分，在進入裝車前進行細分，小件會進入自動化分揀機直接分揀至目的地格口集包，集包袋經(jīng)過矩陣粗分后再進入裝車區(qū)細分，完成分揀流程；TD工藝設計模式上基本上也是類似，只是其攬收建包是在其加盟網(wǎng)點或者集包工廠來做的，進入到其分揀中心都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入小件分揀機進行分揀，中轉的包裹通過矩陣分揀后直接進入裝車線來裝車，另外提一點TD的設計，尤其是YD的設計理念一直都很有創(chuàng)造性，把低成本自動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，作為國內(nèi)最早應用自動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用環(huán)線交叉帶分揀機自動分揀，中件和小件都進入分揀機分揀，小件不集包，最終都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行自動化分揀并集包，但是近兩年郵政受到國內(nèi)快遞公司的影響，也已經(jīng)轉變了模式，目前已逐步拋棄了采用分揀機完成粗分+細分的分揀模式，而逐步向SF和TD的分揀模式靠攏。

圖1  矩陣+分揀機模式

但是此種模式有一個問題，就是小件包裹的流轉時間較長，進而影響環(huán)節(jié)時效，流轉時間較長主要原因有4點，①小件環(huán)形交叉帶分揀機一般布置在二樓（夾層）或者場地一側角落，較長輸送線會增加流轉時長；②小件分揀機供件環(huán)線以及供包滑槽都會積壓小件，因此不會第一時間處理卸車過來的貨物；③環(huán)形交叉帶小件分揀機格口較多長度較長，以及最大再循環(huán)數(shù)等因素導致落格時間較長；④小件貨物落格等待滿包后集包再進入矩陣分揀后到裝車口也需要一定時長。作者也一直被這個問題所困擾，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，設備可以采用低成本小件直線交叉帶分揀機來實現(xiàn)，這里就不講具體的技術實現(xiàn)方案了，希望感興趣的同行可以來和我一起探討；

圖2  小件自動矩陣思路

二、分揀中心自動化設備：

在大的工藝模式確定后，就是來研究如何實現(xiàn)自動化了，關于在中件矩陣粗分環(huán)節(jié)應用的自動擺臂和模組帶在上篇文章中已經(jīng)講過了，在這兩年的實際使用中，有不斷被取代的趨勢，取而代之的就是現(xiàn)在基本上每家設備供應商都在做的擺輪，TD不用擺臂的原因很簡單，就是更加關注運營質(zhì)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，進而提高員工滿意度。

1、擺輪分揀機：

其實擺輪相對于擺臂模式和模組帶模式相比擺輪模式有一個缺點——后兩者都是一臺整體的分揀機，貨物進入分揀機后相對于皮帶或者模組帶基本上不會產(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行狀態(tài)極不穩(wěn)定，易產(chǎn)生抖動，進而產(chǎn)生位移偏差，導致分揀失敗，所以這也是很多設備供應商在不斷優(yōu)化產(chǎn)品的主要方向。

   圖3  擺輪分揀機

經(jīng)過這幾年的發(fā)展，作者相對較為認可的擺輪主要有2個流派，分別為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內(nèi)部本身就是一臺電機，帶動貨物向前運行的動力來自于一個個單獨電動輥筒形成的合力，圖3即為單獨的電動輥筒以及其包膠后安裝在擺輪分揀機上的狀態(tài)。

圖4 電動輥筒

齒輪驅動形式的擺輪，帶動貨物向前運行的動力來自于擺輪表面圓柱體的旋轉，擺輪底部伺服電機驅動齒輪傳動系統(tǒng)動作帶動了表面圓柱體的旋轉，兩款擺輪的擺動原理相同，都是要靠伺服電機帶動連桿實現(xiàn)居中前行或者左右分揀，擺動伺服電機的數(shù)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，目前市面上的擺輪擺動伺服電機的數(shù)量從3個到8個不等，即1臺伺服電機控制3排擺輪擺動 到1臺伺服電機控制1排擺輪擺動不等，圖示為1臺伺服電機控制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(zhì)對于擺輪包裹適應性至關重要，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，同時又要具有一定硬度避免表面磨損導致頻繁更換，因此擺輪表面的材質(zhì)需要各廠家后續(xù)重點關注并研究。關于兩種擺輪的孰優(yōu)孰劣，在目前階段很難單靠其機械傳動方式來決定，要依據(jù)不同設備供應商產(chǎn)品的綜合實力來測試評定，但是從長遠來看應該只有1種擺輪分揀機為最優(yōu)產(chǎn)品，為了引起不必要的市場走向，暫不在這里贅述，各位朋友可以自行對比測試并評判。

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，在這兩年得到了大規(guī)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(yōu)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為撥叉動作帶動包裹下方的皮帶運動，進而帶動包裹運動實現(xiàn)分揀，因此其為柔性分揀，不易產(chǎn)生破損，且包裹適應性較廣，同時設備噪音也可控，因此從性能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較高，且設備穩(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)的場景，對于分揀格口相對稀疏的矩陣環(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)濟角度看更適合應用在上述兩個環(huán)節(jié)，前提是需要包裹適應性較好的擺輪，以及集成商要有較強的集成能力；不過從今年物流展的趨勢來看，各家供應商都已經(jīng)開始布局研發(fā)這款設備，并且分揀動作也由撥叉式改為了電滾筒驅動式，我想再過1-2年這款設備的價格就會大幅降低，后續(xù)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(tǒng)

單件分離在自動化件系統(tǒng)中至關重要，不論是擺輪還是直線皮帶分揀機要實現(xiàn)自動分揀的前提都是單件流，因此在進入分揀系統(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和滑槽等設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，其核心的難點就在于二維變一維的過程。作者在2018年產(chǎn)生高速自動化矩陣概念的想法時（不讓矩陣分揀環(huán)節(jié)成為卸車的瓶頸，即不限制卸車時的包裹狀態(tài)，可以讓卸車的人隨便卸車，矩陣的處理能力需達到6000件/小時），單件分離器便成為了高速自動化矩陣的核心，但受限于進口高速單件分離幾百萬的高額售價，便邀請國內(nèi)供應商共同研發(fā)6000件的視覺高速單件分離，但是直到2020年下半年國產(chǎn)高速單件分離才研發(fā)成功并落地投產(chǎn)。目前國內(nèi)市場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作，一件一件把包裹以一定間距輸送出來，來實現(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，所以市場上開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板價。

圖7 視覺單件分離示意

圖8 視覺單件實際使用效果

其實在國產(chǎn)視覺單件分離研發(fā)成功前，市場上也有應用某款進口模組帶機械形式的高速單件分離，價格和國產(chǎn)視覺單件分離相差不大，原理是通過連續(xù)的居中和靠邊實現(xiàn)單列化，其設計思路還是很巧妙的，相對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)勢和特點，但是其不能以一定間距輸出包裹，只能再增加拉距輸送機，把包裹拉距至適合分揀機分揀的間距，需要的場地空間較大且分離成功率相對于視覺式較低，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，所以在這里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，但是由于其占地面積大、價格高在快遞行業(yè)中應用較少，國內(nèi)供應商基本上沒有研發(fā)此設備的意愿；但是在18-19年SF工藝設計模式調(diào)整期這段時間，其投入了大量的小件直線交叉帶分揀機，帶動了國內(nèi)廠商對此款設備的研發(fā)，但是對于作者來講，SF應用的直線分揀機占地面積仍然較大、價格也仍然較高，遂邀請供應商研發(fā)低成本、低高度、效率高、易搬遷的直線分揀機，最后在改變了驅動方式、暫存滑槽、供件方式等等設計后，打造出了高性價比的直線分揀機，適合在中小型分揀場地中使用。很多人可能會有誤解，認為直線交叉帶分揀機相對于環(huán)形交叉帶使用上會更簡單，但實際上卻恰恰相反，由于環(huán)形交叉帶帶有半自動供件臺，每個操作人員單獨向分揀機上一件件供件即可，總體而言較為簡單，而直線分揀機供件卻需要4-5名操作人員緊密配合才能達到較高產(chǎn)能，所以對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