在物流配送中心的各项内部作业中, 拣货作业是一项重要且繁琐的工作。目前绝大多数的配送中心仍属于劳力密集型产业, 订单的拣选过程是配送中心所有作业中最费力的, 其劳动量占配送中心所有作业量的60%, 且拣选作业时间占整个配送中心作业时间的比例为30%-40%, 是左右配送中心生产率的重要环节, 对配送中心运作效率具有决定性的影响。

传统的拣选技术不仅束缚了配送中心员工的工作效率, 而且成本高、差错率大。可以想象, 一个零售配送中心要配送数万种不同数量的货物到上千家门店, 在传统的配送中心中, 工人按照订单一个一个拣选, 需要多少的人力和劳动时间, 并且会出多少差错?这是让很多企业头疼的大问题。

基于Zigbee和语音识别技术的智能拣选系统, 将Zigbee室内无线定位技术和语音识别技术综合应用于物流拣选作业领域中, 使仓库拣选系统具有思维判别、数据自动交换、人员定位管理、语音识别及导向等智慧特性。通过Zigbee技术实现人员的定位导向管理, 可以实时监控仓库人员的位置及移动轨迹, 并为人员提供导向功能;通过语音识别技术实现员工与系统的互动交流, 引导员工完成各项操作任务, 可以有效降低劳动强度, 提高作业效率。

ZigBee技术是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术, 它最显著的特点是低功耗和低成本。利用ZigBee技术实现定位具有低成本、低功耗的优点, 且信号传输不受视距的影响。语音识别技术就是让机器通过接收、识别和理解语音信号, 并将其转换成相应的文本或命令的技术。本文将Zigbee和语音识别技术综合应用于物流拣选作业领域, 其系统结构如图1所示。

图1 智能拣选系统结构图  下载原图

智能仓库拣选系统主要由终端控制服务器、Zigbee无线网络和智能拣选终端三部分组成。

(1) 终端控制服务器的功能主要是建立与仓储管理系统 (WMS) 之间的联系, 从仓储管理系统获取拣选任务信息, 并对任务信息进行分析处理、合并优化, 实时监控拣选员工的位置, 并根据Zigbee定位系统确定拣选员工的位置信息, 将拣选任务分配给最合适的员工, 实现拣选任务和拣选员工的最佳匹配, 管理协调拣选员工和任务的分配实施。

(2) Zigbee无线网络是基于Zigbee技术建立的无线网络平台, 其主要作用是对佩戴智能拣选终端的员工进行定位, 将定位信息实时传送到终端控制服务器, 并负责拣选终端和终端服务器之间的无线数据传输。

(3) 智能拣选终端融合了Zigbee及语音识别技术, 主要由语音模块、任务协调模块、定位导航模块和射频通信模块4个部分组成。语音模块主要负责语音信息的采集、处理、识别及语音信息的输出;任务协调处理模块负责任务的获取、执行以及智能终端和终端控制服务器之间的中断处理及信息交互;定位导向模块负责员工所在位置的定位, 并根据定位信息及路径优化模块的优化路径为员工提供语音导向, 引导员工按照优化路径行进至目标位置;射频通信模块负责智能终端与终端控制服务器之间的无线通信。

智能拣选终端的主要功能是负责拣选任务信息的获取、拣选路径的优化、员工的定位导向、拣选任务的执行以及和终端服务器之间的信息交互。智能终端通过Zigbee技术实现人员的定位导向管理, 可以实时监控仓库作业人员的位置及移动轨迹, 并为人员提供导向功能;通过语音识别技术实现员工与系统的互动交流, 引导员工完成各项操作任务。

智能仓库拣选系统在作业过程中, 工作人员只需按照终端的语音提示进行作业, 通过语音回答终端, 确认工作的完成。

智能仓库拣选系统将拣选货物全部操作过程简化为“听、拣、答”三个单纯的动作。听是听语音指令, 无论库区有多少作业人员, 无论在任何一个位置, 终端服务器通过Zigbee无线定位测定每个作业人员位置, 将每项作业合理分配给离拣选货物最近的作业人员, 相对应的拣选终端获得拣选指令, 根据仓库地图进行路径优化计算, 运算出最佳路径, 并转换成语音逐步下达指令, 前进或者后退, 左转或者右转。当作业人员完成一项指令后, 走到仓库地图指定位置, 拣选终端会不断动态测定自己位置, 自动下达下一项指令, 逐步指导作业人员以最佳路线行走到货位处;拣是拣选货物, 当货位信息正确并得到确认, 系统会告诉操作员需要选取的货物及货品的数量, 然后把货品搬到订单容器上;答是操作员在完成了这个任务后, 向系统回答完成, 系统会告诉他下一个任务的目的货位。

智能拣选系统工作流程如图2所示。

目前物流业流行的拣选方式有表单拣选、RFID拣选、语音拣选等, 现在分别与智能拣选做个比较。

传统的表单拣选方式中, 需要打印很多纸张, 而且工作人员不能保证货位和所拣货品的准确性。

RFID技术因为扫描货位和货品, 尽管拣选的准确性很高, 但由于需要工作人员看终端屏幕、扫描、放下终端、键入、扫描等动作, 使得单次拣选时间变长。

无论是表单拣选还是无线射频拣选, 都需要操作人员用一只手拿表单或扫描仪, 到达货位确认货位条码后再放下表单或扫描仪来执行拣选操作, 然后继续拿表单或扫描仪确认货物条码。表单或无线射频 (RF) 拣选的操作过程中, 实际上拣选操作被分解成了很多细小的动作, 包括系统发出指令、找到货位号、扫描确认货位号、拣货、扫描、确认货品数量、搬运等, 在拣货的过程中, 使操作被一步一步分的非常细碎, 因而操作效率不尽人意。

图2 智能拣选系统工作流程图  下载原图

现有的语音拣选终端虽然解放了员工的双手双眼, 解决了传统拣选终端操作不便的缺点, 拣选效率有一定的提升, 但是因为没有对仓库人员进行定位导向, 在进行任务分配时不能根据拣选员工所处的位置进行合理的任务分配, 只是盲目的把任务分配给员工, 因此可能造成拣选员工接收到距离自己较远区域的拣选任务, 而且在执行拣选作业的过程中没有对员工的行进路线进行优化导向, 完全依赖于员工的判断进行路径的选择作业, 从而导致拣选员工工作量的增加, 拣选作业效率降低, 甚至因为员工拣选路径的冲突而导致混乱。

本文提出的智能拣选系统采用了语音识别技术和Zigbee无线定位技术, 通过Zigbee技术实现对配戴智能终端的拣选员工定位, 在进行拣选任务分配时可以根据员工所在的位置把任务分配到最适合的人员, 实现拣选任务和拣选员工的最佳匹配, 同时通过对员工的拣选路径进行优化, 并通过语音提示引导员工至目标拣选位置, 减少了作业人员的行走距离, 降低了作业人员的工作量, 提高了拣选作业效率。

智能仓库拣选系统用于仓储管理, 不仅可以提高仓储管理的信息层次, 实现实时地对仓储库位、货位和商品各个层次的信息采集和无纸化记录, 真正实现虚拟仓库和实际库存的统一, 而且可以提高对员工的整体协调管理水平, 实现对销售、仓储各环节操作的可靠管理、信息的实时有效记录, 实现人、物、设备、时间、位置信息的关联和可溯。

智能仓库拣选系统使仓储管理精度和信息采集效率提高, 一方面大大提高了仓储日常操作的效率;另一方面提升了仓储管理的信息透明度, 加速了仓储的运转, 提高了仓储的效率, 同时, 仓储信息透明度、运转效率的提高, 为企业生产的采购、商品销售计划的制定提供了快速可靠科学的决策依据, 是加强和提升企业综合管理效益的有益措施, 有效提升了企业的核心竞争力, 降低了物流成本, 将创造巨大的社会效益和经济效益, 对整个物流行业的发展具有非常重要的意义。