天猫超市配送中心的自动化物流系统方案规划建设

文/邱宗炬

自动化物流系统是物流配送中心的核心级组成部分，其设计的合理性将决定物流配送中心的使用效率。为了满足天猫超市业务量增长和配送时效的需求，天猫超市在嘉兴建设新的自动化物流配送中心，并设计研发了集成程度、自动化水平和智能化程度更高的自动化物流系统。

天猫超市是天猫打造的网上零售超市，其为淘宝超过1.7亿的注册用户，以及广大网购消费者提供快捷、安全、方便的生活日用品一站式网上购物服务。天猫超市自上线以来，依托淘宝强大的电子商务管理系统，对系统平台、采购、仓储、配送、和客户关系管理等方面大力投入，以确保优质品牌商品能够通过淘宝网络超市这一平台打造“生产工厂到仓储中心到顾客家中”这样一个成本最低、速度最快、效率最高的流通链路，让顾客能充分享受到“网上超市”这种全新的生活购物方式所带来的实惠与方便。

然而，随着业务量的持续增长，天猫超市原有的配送中心已经无法满足业务量增长的需要，严重限制了天猫超市的发展，而且也严重影响到天猫超市的配送时效。而配送时效对天猫超市与客户之间的关系有重要意义，对天猫超市的品牌有深远影响。为了满足天猫超市业务量增长和配送时效的需求，天猫超市在嘉兴建设新的自动化物流配送中心，并针对天猫超市未来业务量增长的需要及该配送中心幅射的范围，设计研发了集成程度、自动化水平和智能化程度更高的自动化物流系统。

一、设计前分析

1.自动化物流系统的处理能力

根据天猫超市在该配送中心幅射的范围内的现有业务量，并综合考虑未来5年内的业务量复合增长率及必要的冗余量，同时考虑“双11”促销活动等特殊峰值因素，计算得出自动化物流系统的处理能力，如表1。

表1： 自动化物流系统的处理能力

配送中心每日单班需处理订单数为56875订单，每个订单的订单件数平均为14.5件，每个订单的订单行数平均为8 SKU，每个订单平均会产生1.5个发货箱。工作时间单班次10个小时。每个班次有效时间为9小时。整箱和异形品品规总数为730个，拆零品规总数为39270个。总品规数为40000 SKU，拆零品规AB类约有2462 SKU。包裹将由第三方承运商配送，考虑未来扩展，按照16根分拣滑道进行设计，和1根剔除线，合计为17根滑道。一家承运商可以有不同的分拣滑道，一根分拣滑道可对应不同站点或不同承运商，可进行配置。

2.处理物料

配送中心内处理的物料为整箱货品/异形货品和拆零箱货品。拆零箱货品：拆零箱将放入发货纸箱。拣选区域分为C区和AB区。在C区的货品将采用批次组车和RF拣选的方式，是批次拣选解决方案。而其它的AB区的货品将采用输送线和PTL拣选方式，是区域拣选解决方案。整箱和异形货品，将采用带托盘、RF人工拣选方式。批次组车作业，如图1。

（1）发货纸箱

箱式输送系统设计能够处理发货纸箱的最大值和最小值汇总，如表2。发货纸箱，如图2。

图1： 批次组车示意图

备注：①发货纸箱理论上可由原箱代替，但需满足输送搬运要求，以及拣选小车装车要求。②拆零品原箱平均装载件数为20件；整箱异形品原箱平均装载件数为3.4件；配送中心所有箱型的平均装载件数为17件。

（2）托盘

材质采用塑料或者木质的托盘，尺寸如表3。

码盘最大重量为1000kg，可将8个空托盘码垛成一堆，平均每托盘保管28箱。

二、方案描述

1.订单处理流程

整个配送中心自动化物流系统的关键主要是订单如何处理，订单处理最重要的环节即订单拣选流程。WMS将客户订单按照整箱品、异形品和拆零拆品进行拆分，并对拆零品中的ABC进行分类处理，C品区采用RF区域组车拣选，AB品区采用电子标签接力拣选。整个系统的订单处理方案，如图3。

图2： 发货纸箱

2.配送中心的概念布局

根据整个系统的订单处理方案，结合配送中心建筑的结构，对配送中心进行功能性分区，其概念布局如图4、图5和图6所示。

备注：方案中上下层针对AB品SKU完全镜像考虑进行设计。品规非镜像布局不在能力测试范围内。由Loop3至Loop1，或者Loop2至Loop4的上下层穿层输送线作为备用线。仅当某个Loop内的巷道有异常，纸箱无法拣选时，会通过穿层输送线将该巷道内有拣选任务的纸箱送至镜像层对应巷道内拣选。

3.配送量

配送中心每天将配送5.6万订单或者约8.5万箱，其中整箱/异形品每天配送量达到1.8万箱，拆零箱每天配送达到6.7万发货料箱。每个订单平均为1.5发货箱量。

4.库存量

整个仓库的平均库周转期为21.5天。A品类的库存周期约为8.6天，B类的库存周期约为20天，C类的库存周期约为50天。库存大约有100万箱存货或1730万件。若库存周期变长，库存不足，则需要在临近仓库内增加保管库存，以满足周转。

表2： 发货纸箱尺寸

表3： 托盘尺寸

5.人工

根据人工效率以及配送中心需求值进行人员估算，配送中心的方案人员为1365人，如表4。人员仅供参考，根据现场实际运作状况存在调整的可能性。

三、配送中心作业流程

下述作业流程直接描述了配送中心内的功能、作业人员动作，完整描述了配送中心作业的全貌。流程中涉及到功能的实现方式仅作参考，不具备唯一性。流程从收货直到发货，描述了整个配送中心的主要物料过程，而细节流程、异常流程及辅助流程不在本流程的涵盖范围之内。

1.收货

（1）预收货

收货计划将用于控制送货卡车的到达时间。供应商将被要求提前联系接收部门，得到一个交货的时间段。当预约成功后，卡车能够在预约时间段内到达物流中心。当送货到达物流中心后，司机需要到工厂门口的保安警卫室报道，让卡车进入物流中心。

在货物交付前，供应商将提供一份交付清单，说明物品信息，包括：物料号（品规）、基本包装信息、纸箱数量、供货商的详细名称。

收货办公室通知司机到指定月台卸货。最后，收货办公室告知司机已分配好的卸货月台。如果出现货物积压, 根据供应商ABC分类系统分配卸货的优先级。

（2）收货

在配送物流中心所有产品的流转都由WMS进行管理和监控。作业人员使用叉车设备和手持终端接收来自WMS的动作指令，并确认动作完成。收货操作员必须生成并打印入库作业通知单，并根据入库作业通知单的要求进行码盘，码盘完成后将托盘运到暂存区。通常一个托盘上只有一个品规。由收货操作员判断托盘是否已经放满。在收货之前，有专门的质检部门对入库的货物进行抽样检查，抽样的数量由质检操作人员在WMS系统中维护。操作员安排需要质检的纸箱运输至质检区域。其余纸箱则原地停留直到所有运至质检处的纸箱完成检查。任何没有通过质检的品规将被拒绝接收，并通知供应商取回瑕疵商品。

完成检查后，收货操作员对系统、单据收货数据复核，并在系统中确认收货，打印收货回单，供应商与收货操作员进行双签确认。

2.入库上架

在托盘暂存区，上架人员使用RF扫描托盘条码，根据RF指示上架至存储区或拣选面。上架人员将托盘送至该货位后，扫描货位条码并确认，WMS更新库区信息。若货位被占用，则上架人员使用RF 录入货位异常信息，WMS重新分配新货位并下传给RF。

3.补货

WMS会设置拣选位的库存水平，包括拣选面和拣选缓存位的库存及安全库存。当WMS检测拣选面库存低于安全库存时，WMS自动触发补货任务，发送至补货人员RF系统中，补货人员根据RF指示进行补货。

4.订单处理

每天不同客户从天猫超市上下的订单，会汇集并导入到WMS系统中。WMS系统会自动对订单进行处理，处理流程如图7。

图3： 整个系统的订单处理方案

图4： 一楼概念布局图

图5： 二楼下层概念布局图

图6： 二楼上层概念布局图

5.拣选

拆零拣选操作员配有RF终端，WMS 将订单的波次信息下载至WCS。WMS将波次与客户订单中订单行关联，预先计算体积，选择箱型。纸箱有4种尺寸。下载到WCS的波次包含纸箱尺寸要求。根据WMS终端提示操作员收集特定尺寸的贴标纸箱。随后操作员应贴上WMS打印的发货标签。操作员将纸箱放上输送机，送往第一个需要拣选的拣选区域。有一名操作员单独负责确保导入操作员周围存有足够的纸箱，纸箱尺寸齐全，竖立摆放。在拣选区域，操作员通过RF终端扫描纸箱上的条形码，按照WCS指令到达第一个要求拣选的货位。到达货位后，操作员按提示扫描货位标签上的条形码，如果正确，操作员按提示在该货位拣选物品, 同时扫描物品上的条码。操作员随后返回输送机，将物品放入输送机上的纸箱。如果该区域还有拣选任务，操作员按提示开始处理下一个货位的拣选工作。

若货位中的产品不足（例如操作员应拣选3个产品而货位中只剩下2个），操作员应通知WCS（通过RF终端）发生短拣，则这项中未完成的拣选内容会从操作员的任务清单中移除。然后WCS通知WMS，并提示对该货物进行补货。

若该区中没有其余的拣选任务时，操作员将订单纸箱推回到输送机主线。若该区中的订单纸箱还有拣选任务时，纸箱将被送往下一个需要拣选的区域。如果订单纸箱不再有拣选任务，订单中的所有物品已放入纸箱时，操作员按提示进行封箱。操作员在纸箱中放入填充物（有需要的话），封住纸箱顶部后将纸箱推上输送机。纸箱直接被送往发货分拣机。如果订单纸箱存在问题（如条形码错误），纸箱将被送往默认的拣选区域。操作员将识别问题纸箱并解决问题，之后再将纸箱重新导入输送机。

图7： 订单处理流程

6.复核包装

WMS将拣选完成的订单箱信息，包括箱号、对应的单品SKU及数量下载到RFID系统。输送系统将订单箱逐一输送到RFID通道机。通道机读取纸箱条码及对应的单品RFID信息，核对是否与WMS所提供的信息相符。并标记该订单箱为“正确”或者“错误”。并将该信息上传到WMS系统。WMS将其下载到WCS系统。标记为“错误”的订单箱将由人工再复核。完成的订单箱的品规和数量由RFID通道机复核，而后订单箱被标记为“正确”或者“错误”。“正确”的订单箱输送到包装区。“错误”的订单箱分两种。如果是从隔板货架区拣选， RFID通道后有专门的踢出口，出现问题的纸箱在相应的楼层人工复核，多退少补。如果来源于灯光拣选区，则全部输送到人工复核站，集中人工再复核。无论拣选的物品多于或少于订单需求，都记录并上报给WMS，而后按实际拣选量打印发货标签。

7.分拣

在包装后，纸箱由相应的分发中心通过分拣机送往指定的发货大厅输送线。而后在相应的发货大厅分拣机上，被分拣到指定发货道口。WMS下载给WCS初始订单中明确最终的发货道，一旦物品成功分拣后，WCS发送分拣确认信息至WMS。

8.集货出库

集货人员将同一发货道上的包裹按路由码盘，完成码盘后送入待出库区并与承运商进行交接，承运商核对无误后签字确认，而后承运商装车发货。

四、配送中心的特点

相较于传统的配送中心，天猫超市嘉兴自动化物流配送中心具有如下特点：

1.配送反应速度快，对上、下游物流配送需求的反应速度更快，前置时间更短。

2.配送功能集成化，将物流与供应链的其他环节进行集成，如物流渠道与商流渠道集成、物流功能集成、物流环节与制造环节集成、物流渠道之间的集成。

3.配送作业规范化，强调物流配送作业流程和运作的标准化、程式化和规范化，使复杂的作业简单化，从而大规模地提高物流作业的效率和效益。

4.配送目标系统化，从系统的角度统筹规划的一个整体物流配送活动，不求单个物流最佳化，而求整体物流活动最优化，使整个物流配送达到最优化。

5.配送手段现代化，使用先进的物流技术、物流设备与管理为物流配送提供支撑，生产、流通和配送规模越大，物流配送技术、物流设备与管理就越需要现代化。

6.物流配送流程自动化，运送规格标准、仓储货、货箱排列装卸、搬运等按照自动化标准作业、商品按照最佳配送路线等。