从自动分拣、输送看国内快递分拣中心设备

随着我国经济的持续发展，以顺丰、京东物流、四通一达为代表的国内快递企业发展迅速，其中大部分企业也都已经上市融资，以不断加强自身的基础设施建设。

本文将主要介绍快递企业基础设施中非常重要的一环——分拣中心内所使用的主要设备。本文将结合作者的所见、所闻、所感为各位读者从不同的视角展示分拣中心的主要设备。

输送设备

输送设备为分拣中心内使用范围最广泛、最重要的分拣设备，没有之一！下面将主要介绍3种输送设备，即皮带输送机、滑槽和伸缩皮带机。

1、 皮带输送机

皮带输送机是所有分拣中心都在使用的设备，虽然其看起来结构较为简单，但作者认为能把皮带输送机做好的国内设备厂商却屈指可数。

皮带机不仅要完成输送功能同时也要完成分拣功能，分拣矩阵是对这两种功能相结合最好的诠释。

分拣矩阵的发展经历了从一维到二维、从二维到三维的2个阶段，一维矩阵即由平面皮带机所组成的分拣方案，通过同一平面的皮带机相互拉包实现路向分拣，此种方案在国内一些中小型分拣中心内仍在使用；

二维矩阵即由上下两层皮带机所组成的分拣方案，通过上层皮带机经直滑槽拉至下层皮带机实现路向分拣，此种方案在国内的分拣中心应用较为广泛；

三维矩阵即由三层皮带机所组成的分拣方案，通过上层皮带机经直滑槽和螺旋滑槽拉至中、下层皮带机实现路向分拣，此种方案在国内分拣中心应用也较为广泛。作者认为分拣矩阵的演化的两个原因是场地面积和人效，矩阵从一维升至三维，使设备布局从平面变成立体，大大节约了设备占地面积，所以目前三维矩阵的应用越来越多；

矩阵从一维升至二维、三维，人员分拣的路向由一个变成2个、4个，在一定货量情况下，人效会有明显提升。然而矩阵从平面变成立体的缺点是会增加货物的破损率，所以如何既能发挥立体矩阵的优势又能避免货物的破损将是行业内后续重点解决的问题。

图1  分拣矩阵

说回皮带输送机本身不得不提作者任职某黑标快递公司时负责的标准化皮带机项目，即由该公司出标准化输送机的图纸，所有供应商按此图纸生产加工为其供货，此举的直接好处是统一了该公司输送机的标准以及统一了全网输送机的备品备件，但是现在事情的发展已经超出了作者当时的预期。

由于某黑标快递公司的供应商较多，且这些设备供应商在给其供货时也会给通达系以及菜鸟系物流公司供货，设备供应商为了其自身生产制造的标准化，直接按照某黑标快递公司的图纸生产或者微调一下图纸即供货给通达系和菜鸟系物流公司，导致作者所做的输送机企业标准一不小心成为了行业标准。

其实作者当时做此项目时时间较紧，皮带输送机外观还不完美，结构设计也还可以再优化；不过现在看来，如果对外观、结构设计要求较高，增加了生产工艺的复杂性，可能也就不会成为行业里都在用的皮带输送机了。

2、滑槽

滑槽一般布置在输送设备之间，所以把滑槽也放在输送设备部分来讨论。滑槽看起来比输送机还要简单，但实际上滑槽是所有物流设备结构设计方面最难的！国内能做好滑槽的供应商更是寥寥无几。

滑槽主要分为直滑槽和螺旋滑槽两种，直滑槽较为简单，不在这里赘述；螺旋滑槽主要用在输送机之间的连接和分拣机下货口，根据输送设备的布局以及分拣机的标高，螺旋滑槽的样式也多种多样，但目的都是相同的，即要使货物平稳顺畅的下滑；

以滑槽材质来分类的话，滑槽分为水泥滑槽、钢丝滑槽、玻璃钢滑槽、不锈钢滑槽和碳钢滑槽，其中水泥滑槽和钢丝滑槽由于美观性以及工艺复杂性等原因已基本被淘汰；不锈钢滑槽也仅仅会用在中东土豪的行李分拣系统中，一般快递企业是用不起的；目前主流应用的滑槽是碳钢滑槽；

玻璃钢滑槽由于环保问题和耐冲击性较差等原因在近10余年间也鲜有应用，但是近一两年在国内在某快递公司却有较多的应用，据深圳某生产该玻璃钢滑槽的厂家讲现在玻璃钢滑槽的生产工艺较之前已有革新，环保和强度问题都已经解决，作者认为如果真如该生产厂家所述，加上玻璃钢滑槽一体化成型、质量容易保障的优点，玻璃钢滑槽后续可能也会成为主流滑槽。

在这里提下扬州的戴总，他对作者的说法是要想找到好的滑槽，记住一定要找穿破衣服的扬州老戴，不是扬州老戴，是穿破衣服的扬州老戴；戴总从业30余年、经验非常丰富，现场滑槽有问题，戴总拿一把榔头敲一敲就能解决，只是戴总的工厂规模较小，没有批量化和规模化，所以公司未能有大的发展。

图2  螺旋滑槽

3、 伸缩皮带机

伸缩皮带机一直都是分拣中心必不可少的装卸车设备，其结构相对于皮带输送机会复杂一些，但是近些年伸缩机的技术上并未有大的革新，所以在此我们不讲伸缩机本身、只是借伸缩皮带机讲下卸车的问题。

图3 伸缩皮带机

目前分拣中心的设计思路是伸缩皮带机卸货后连接后面的人工操作矩阵或者自动矩阵或者自动分拣机，所以卸货的快慢会直接影响后续的操作，对于自动矩阵或者自动分拣机供件台而言所接收包裹数量的设计值是固定的，当卸车包裹量较多时，自动化设备必然无法处理，就算是柔性最好的人工操作矩阵，伸缩皮带机端卸货速度较快，后续分拣人员也是没有办法处理的，所以有的快递公司会在伸缩皮带机上画上线，每两条线内只能放1-2件包裹，以控制卸货速度。

但是实际运营的情况却很难与规划人员的思路相一致。因为场地运营在时效压迫的下很难慢悠悠的卸货，通常情况下场地运营都会以最快的速度卸车，以满足时效要求。

在卸车的这个环节，需要快递公司的场地规划人员与网络规划以及场地运营三方通力合作，才能达到预期的效果。在这方面通达系的一些场地做的非常不错，其为了实现后续操作的自动化（见下图），严控卸车速度，达到了提升人效，节省成本的目的。

图4 摆臂自动化矩阵

分拣中心后续的发展模式应该是人机结合的自动化矩阵，在非峰值期可采用自动化操作，在班次操作高峰期可关闭自动化，通过人员来实现分拣，当然这需要综合评估两种操作的时长以及相应的人力成本来决策。

在上文中提到了近些年伸缩机技术未能有大的革新，作者认为伸缩机革新的方向一定是在自动化/半自动化卸车，希望国内各大物流集成商可以再此领域重点研发。

自动分拣设备

随着人力成本的不断上升，目前各快递公司都在不断探索并且大力推广使用自动分拣设备。下面将主要介绍五种自动分拣设备，即交叉带分拣机、滑靴分拣机、直线皮带分拣机、分拣机器人和模组带分拣机。

1、交叉带分拣机（环形）

提到快递包裹自动化分拣，没有办法不提交叉带分拣机，因为这是一款为业内人士耳熟能详的自动化分拣设备，甚至一度成为了快递分拣领域“自动化”的代名词。

以作者的从业经历看3 、4年前交叉带分拣机还是一款很高、大、上的设备，现在却已经泯然众人矣；如果哪个物流设备厂商没有交叉带分拣机这款产品，出门都不好意思跟别人打招呼。作者认为国内交叉带分拣机之所以能发展如此迅速，主要有两方面原因：

①快递企业的需求：国内最早应用交叉带分拣机的快递企业是邮政系统，并且购买了Crisplant 以及Cinetic等进口品牌分拣机，且使用时间最长的设备已超过了10余年，只是邮政系统宣传较少，不被大众所了解；

民营企业中顺丰是最先使用交叉带分拣机的，其在2011年便投入了第一套交叉带分拣机，并在随后几年持续不断投入，在顺丰的引领下 ，京东、四通一达等企业也开始批量投入，只是顺丰、京东投入的大部分是进口设备，四通一达投入的全是国产设备。

快递企业的对于自动化分拣模式的认可，尤其是四通一达低成本的需求催生了市场的热度，所以有大批量的国内物流设备厂商投入到了自动化分拣设备生产制造中。

②邮政系企业的贡献：大部分国内物流设备厂商的技术基本都来自邮政系企业，其中以上海邮通、上海邮三所及这两家企业的关联公司出来的技术人员最多，有的厂商就算是没有这几家的技术人员也会有份上海邮通分拣机的图纸；

而且这个行业还迅速形成了产业链，据了解在苏州有一家只做分拣机小车的企业正在给国内70%-80%的分拣机厂商供货，据说年销售分拣机小车近3万台。所以随着技术门槛越来越低，涌入的企业也越来越多，甚至很多不是这个行业的企业也都毅然决然的冲了进来，导致了国内分拣机性能良莠不齐。

在这里提一下某黑标快递企业对于国内分拣机品质提升的作用，由于该公司早期投入的分拣机都是进口分拣机，在与国外厂商技术沟通以及实际运用中积累了丰富的经验，所以该公司在使用国内厂商分拣机时，把进口厂商很多好的功能以及技术标准压给了国内厂商，并且原来该快递公司有一个测试验收分拣机的专业团队，会对于各项性能指标进行严格的测试，进而逼着国内厂商提升了自身产品性能和功能。所以目前来看，某几个国内分拣机的产品品质会相对较优。

图5 交叉带分拣机

交叉带分拣机（环形）的定义：利用直线电机或摩擦轮等动力驱动首尾相接的小车队列沿着环形轨道高速运动，每辆小车载有由独立动力驱动的输送带可与小车运行方向垂直运动，贴有条码单的货件经半自动化或全自动导入台导入分拣机小车，经由自动识别系统定位目的地后，小车皮带转动卸载货物实现货物分拣。

交叉带分拣机之所以被各大快递公司所钟爱的原因是其适用件型的广泛性以及较高的处理能力：其可以处理纸箱、信封、包裹、服装、塑料薄膜包装的产品、图书、音像制品等，作者见过处理能力最高的小件分拣机每小时可以处理24000件。

2、滑靴分拣机

定义：输送机表面由金属条板组成，在每个条板上有一枚由硬质材料制成的导向滑块，能沿条板横向滑动，平时滑块停止在输送机的侧边，当被分拣货物到达指定道口时，控制系统控制导向杆动作使滑块有序的向输送机的对面一侧滑动，从而推动货物，实现货物分拣。

图6 滑靴分拣机

相对于交叉带分拣机，滑靴分拣机更适用于件型较大、重量较高的货物和分拣目的地较少的方案、其处理能力相较于交叉带分拣机会低约50%左右，但是其在空间布局上相对于环形交叉带分拣机有较大优势，其最大的缺点是噪音偏高。

在这里提下滁州的刘董，刘董也是我非常敬重的前辈、是典型的技术型老板。记得在滁州办公室第一次见刘董，刘董就拉着我谈了半个小时滑靴分拣机，讲其研发滑靴分拣机的历史并结合其办公室内的滑块样本讲解滑块不断升级的版本，后来我还专门测试过其滑靴分拣机，测试的件型种类很多，分拣效果也很不错，但是因为其他原因最后并没有使用，但作者认为其滑靴分拣机是作者见过的国内滑靴分拣机里最好的。

 3、直线皮带分拣机

定义：输送机表面由金属条板组成，在每个条板上有一条窄皮带，能沿条板横向滑动，当被分拣货物到达指定道口时，控制系统控制导向杆动作使皮带有序的向输送机的对面一侧滑动，从而带动货物，实现货物分拣。

直线皮带分拣机是我给这台设备命名的，但包括设备厂商在内的很多人更愿意称呼其为直线交叉带，其外观如下图所示：

图7 直线皮带分拣机

其原理与滑靴是完全一样的，只是把链板上的滑块改为了窄皮带，所以我不同意直线交叉带这个称呼。其相对于滑靴分拣机的最大优点是适用件型更广，同时也避免了卡件的风险。

此款设备在国外10几年前就已有应用，FKI、Bastian等公司均有此款产品，国内公司近几年才开始研发制造，据作者了解目前国内只有2家集成商有此款产品，但使用范围并不广泛，作者是其中不多的使用者之一，作者在规划时把RFIDTunnel 和此款设备结合使用来分拣集包袋，效果达到了预期。

4、分拣机器人

定义：本质为AGV系统，供件人员把需要分拣的货物放置到AGV小车上，AGV小车经过条码扫描系统识别包裹目的地，调度控制系统为AGV小车规划路径，当货物到达目的地格口时，AGV顶部的翻盘/皮带动作（倾翻或皮带运转）卸载货物，实现货物分拣。

图8 机器人分拣系统

机器人分拣系统是近1-2年内在快递行业内非常火的解决方案，在第一次看到申通使用此款产品时，作者就很钦佩此系统的研发者们——外行人的想法成功在另一个行业内取得成功。可能我们在一个行业内待的越久，思维就会越被禁锢住，反而外行人更容易颠覆现有的模式。

相对于交叉带分拣机，机器人分拣系统的处理能力会小一些，据了解目前实际运行的系统处理量没有超过15000件/小时，该套系统的核心在于路径规划的算法，所以只有算法更加完善，处理量才有可能会继续提高。

作者认为机器人分拣系统的最大优势在于灵活，场地投入初期可以少投入一些机器人、当业务量增长后在不改变其他硬件的情况下多投入一些机器人就可以了（注：当达到一定处理量后，增加机器人不但不会增加处理量反而会降低处理量），使对于场地运营的影响降到了最低。

同时机器人分拣系统更便于搬迁，作者曾经负责过交叉带的分拣机的搬迁，这边拆来那边装，耗费时间且金额较高；如果是机器人搬迁，直接打包装箱就好了，相对会更加便捷。

目前使用时间最长的机器人分拣系统应该也就2年左右，软件、硬件方面都还有很大的优化空间，希望此款分拣系统后续可以更加优化、稳定。

5、模组带分拣机

定义：由一条多个模块化塑料带和其内镶嵌的万向滚珠/滚柱组成。纵向输送时，货物在滚珠组/滚柱组进行输送，保证货物能够实现过渡输送功能（注：滚珠可以实现倍速、滚柱不能实现倍速）；

当货物到达目的地格口时由滚珠组带下边的分拣皮带机横向正运转或反运转，带动模组带上滚珠产生横向转动实现货物分拣，或者由滚柱下方的转轮摆动实现滚柱左右转动实现货物分拣。（注：此定义是作者提取了国内外模组带的特点进行的定义，考虑到模组带原理图片有可能侵权并未展示）。

图9 模组带分拣机

上面左侧图片是国内厂家的模组带分拣机、右侧图片是国外某品牌模组带分拣机，两种设备作者均有规划其应用，并且都应用到了矩阵这个环节，国外品牌设备相较于国内品牌设备处理件型范围会更广、处理能力会更高、但同时价格也更贵、噪音也更高。模组带设备更适用于作者上文讲到的人机结合矩阵模式，因为模组带相对于滑靴和窄皮带更适宜人员拉包实现人工分拣。

结语

限于篇幅原因、很多设备如托盘分拣机、直线交叉带分拣机、摆轮分拣机、单件分离设备、称重量方设备、拍照读码设备等还未“杂谈”，下期为各位读者一一杂谈。