物流倉儲系統的設計與應用

存儲空間被認為是存儲貨物的地方，而不是存儲場所。當然，它與高科技無關。在很多工廠的現代化進程中,倉庫完全被忽略了。但是,在當今日益激烈的市場競爭環境下,無論是制造企業還是商貿流通、物流企業都開始意識到倉庫的重要作用。倉庫作為企業與外部世界之間的重要聯系點,影響著企業生產和物流系統的表現。倉儲技術在物流系統中起著至關重要的作用。高效合理地利用倉儲技術,可以幫助企業加快物資流動的速度,降低成本,保障生產的順利進行,并可以實現對資源的有效控制和管理。隨著信息技術與網絡技術的快速發展以及人力成本的上升,倉儲技術已經從人工和機械化階段,向自動化、智能化發展。倉儲系統的分類及組成倉儲系統指的是產品接收、儲存、分揀中使用的設備和運作策略的組合,其構成包括:存儲空間、貨物、倉儲設施設備、人員、作業及管理系統等。其中,存儲是幾乎每次物料搬運及配送操作的核心。無論是大宗物資的備用存儲、處理過程中的緩沖存儲或是在揀選面的庫存,都需要精心構思的存儲布局,物流系統的中庸或卓越在此處表現得涇渭分明。(一)盤貨平臺的新型模式鑒于德馬泰克對貨架的理解與項目經驗的總結,我們將貨架系統分類為以下幾種。從單元貨品的包裝可分為:托盤式貨架:高度可達40米以上,載重可達1500kg。高架窄巷道貨架是一種經濟效益高的存儲貨架,它能充分利用倉庫有限的面積。主要適用于以托盤為載貨單位的貨品,并可以配合托盤堆垛機組成高效的自動化出入庫系統。料箱式貨架:載重可達350kg。這是一款針對小托盤、料箱與紙箱等整箱貨品存儲的方案,貨位設計合理緊湊。也能配合料箱堆垛機,實現快速存取貨運行以及無噪音運行。多層穿梭車貨架:這是一種特殊設計的存儲貨架,存儲位可以是單伸位,也可以是雙伸位,貨位上都裝有保護裝置,因此在貨位里的貨品不會意外掉入穿梭車道或者其它貨位。貨架支撐著穿梭車運行的支架,維修通道也設在巷道內,既可以很方便地進入貨架各層,也可以加固貨架本身。傳統存儲貨架:這些形式的貨架可以精確地按照倉庫實際需求快速簡單地被設計出來。托盤貨架系統是多樣性的,主要是最大限度提升倉庫的存儲空間,同時提升人工作業倉庫的靈活性與作業效率。不論是什么形式的貨架,如何安全地存儲高價值的貨品始終是最關鍵的,不僅可以使倉庫變得整潔,更可以讓這些貨品有序地擺放,配合下一個環節的作業。也可以配合智能的揀選系統,這樣能大大提高倉庫對客戶的服務水平。從建造結構上分:(1)常規地面貨架(2)抬升式貨架:占地面積有限的情況下,這種貨架可以充分利用立體高度上的空間。這是一種使空間擴展一倍而且不影響底層地面作業的貨架形式。抬升式貨架可分兩種:一種為重型抬升貨架,這種貨架直接與整體結構綁定,無需支撐貨架的支柱,也能達到載重的高要求。另一種為中型抬升貨架,可使用標準化的部件安裝成型。從項目應用上分:(1)復合型貨架:這種貨架適用于各類型的叉車運作。(2)駛入式貨架:適用于高密集型、高物動量貨品的存儲方式,可遵循貨品的先進后出原則。(3)窄巷道貨架:這種貨架系統不僅可使用叉車作業,還可安裝堆垛機,實現出入庫自動化作業。(4)雙伸位托盤貨架:可增加存儲量實現經濟效益。(5)后推式托盤貨架:一排可多至四伸位貨位,當第一個貨位上的貨品取走后,后一個貨位上的貨品會被自動推入第一個貨位。(6)托盤流力式貨架:托盤貨品被存儲于下部安裝著滾輪的貨位上,第一個貨位上的貨品取走后,后一個貨位上的貨品自動到位。(二)自動化物流系統自動倉儲系統(AS/RS)是采用高層貨架儲存貨物,用起重、裝卸、運輸機械設備進行貨物出庫和入庫作業,采用信息系統進行管理的自動化物流系統。AS/RS主要通過高層貨架充分利用空間進行貨物自動存取,所以稱為“自動化高架倉庫系統”,也稱為“自動化立體倉庫系統”。高架倉庫的最大高度可以達到40多米,最大庫存量可達數萬甚至10多萬個貨物單元,可以做到無人操縱,實現按計劃入庫和出庫的全自動化控制,并且對于倉庫的運作與管理可以實現計算機網絡管理。自動倉儲系統由以下部分組成:(1)貨物形式和空間大小高層貨架是AS/RS的主要組成部分之一,其貨物單元可以是托盤,也可以是抽屜或者盒子/箱子,這取決于所存取貨物的大小和特點。貨架也分不同種類,比如懸臂式、重型流利式,或者是經過特殊設計的貨架。通常都使用標準貨架,如果是非標準、定制化的,成本會更高。此外,貨架可以獨立于建筑物,也可以嵌在建筑內部。(2)自動出入庫系統AS/RS中的存取設備有高位叉車、工業機器人、有軌式單雙立柱巷道堆垛機等,完成物料搬運、提升、堆垛等操作。其中最常見的自動存取設備是堆垛機。堆垛機接受計算機指令后,能在高層貨架巷道中來回穿梭,把貨物從巷道口的出入庫貨臺搬運到指定的貨位中,或者把需要的貨物從倉庫中搬運到巷道口出入庫貨臺,再配以相應的轉運、輸送設備,通過計算機控制實現貨物的自動出入庫。堆垛機在巷道內運行,通常每個巷道配備一臺堆垛機,也有一臺堆垛機運行在多個巷道的情況。這時,巷道末端通常都配有一臺輸送車,用于將堆垛機送到另一個巷道。到底選擇哪種設備取決于成本和處理量。按照控制方式,堆垛機可以分為人工操作和無人操作兩種,如果是前者,則每次從存儲貨位取出的貨物可以少于一個貨物單元(即,可以完成揀貨功能)。除了堆垛機,也有一些AS/RS系統并不使用運行于巷道內部的自動存取設備。其中比較典型的應用是自動導引車(AGV)。AGV有時會被用來代替運行于巷道內部的堆垛機,它不僅能實現制造、配送區與倉庫之間的貨物傳送,還能從存儲貨位取出貨物。在這種情況下,通常需要鋪設軌道,引導AGV小車進入巷道內部,同時,軌道還能保持小車的平穩運行。提升裝置用于小車的升降操作,有時,AGV能替代無人駕駛叉車。AGV的局限性在于貨物提升的高度受限。(3)自動導引車組成as/rs存取暫存站是用于將貨物擺放成適合堆垛機處理形式的工作站,它可以很簡單,僅僅由一臺叉車或穿梭車、一個傳輸單元或者是一臺自動導引車(AGV)組成。每個AS/RS都至少有一個存取暫存站,通常位于巷道末端。有時,存取暫存站堪稱存儲區與工廠、配送協同運作的中樞神經。(4)全性、可靠性原則先進的地軌有特殊的抓緊裝置,大大提升安全性與可靠性。有些地軌可以偏向于巷道的一邊,這樣可以為堆垛機手動模式作業情況下流出足夠的行走空間,也可以便于維護。(5)控制軟件的應用這些控制軟件與倉庫管理軟件或企業資源管理軟件相連。控制軟件可提供可視化管理與用戶友好操作界面。采用中間件控制除了控制自動化倉儲系統中的堆垛機,還能集成其它的自動化物流設備的控制系統。(三)實時倉儲控制系統基于對AS/RS系統的應用拓展,除了傳統的存儲功能外,最主要的是與訂單揀選系統相連做鋪墊的暫存與排序功能。一些公司推出了用于對料箱、貨柜和托盤自動化存取的新一代系統——多層穿梭車系統。該系統突破了傳統觀念,可按需在各個貨架層配備智能載貨小車。載貨小車在非常節省空間的存儲系統中穿梭進出,與位于庫端的輸送系統相連,以精確的順序將貨品送至選揀站,使訂單整合和組盤作業進行得更為有效。多層穿梭車還有暫存貨品的功能,可將下一批訂單所需整合的貨品存儲起來。在貨品選取并送到選揀站的同時,新的貨品會自動補充到緩存區來。多層穿梭車起著連接大量貨物存儲和訂單履行的關鍵作用,保證履行訂單時必要的貨品庫存能隨手拿來,從而提高訂單履行效率和客戶服務水平。自動倉儲技術發展趨勢隨著社會的發展,產品越來越趨向個性化,生產批次越來越小,產品品規也越來越豐富。同時,隨著分銷網絡的扁平化,銷售中間環節的消除,更大型、更集中的配送中心已經成為主流趨勢,貨物會從配送中心直接送到用戶手中。同時,為了縮短交貨時間,加快資金周轉,訂單結構也逐漸趨向于更少的批量和更多的頻次,這就需要配送中心能夠處理“小批量、多頻次”的訂單。實際上,倉儲自動化的主要增長領域就在于訂單揀選。未來訂單揀選不再是勞動密集型產業,而是更加靈活,更加模塊化。更集中、更大型的配送中心越來越多。因為企業意識到,與其在不同地區開設幾個小型倉庫,不如將其合并集中,在某個區域開設一個大型配送中心,實現統一配送。而更快、更可靠的運輸系統為此提供了必要條件。生產力如何提高,準確率如何保持,人體工程學如何考慮,是每一個企業都必須面對的問題。對于零售行業來說,傳統的物流作業方式是:貨物到達配送中心后,采用人工作業,按照貨品品規上架存儲,再根據訂單的不同要求從不同的區域取貨,完成揀選后再裝車發運。目前,國內仍然主要采用人工處理方式。而隨著貨品品規增多,采用人工方式揀貨,揀選面需要大幅增加。從生產力的角度來看,零售業態越來越豐富,包括大賣場、超市、便利店、百貨商場、特許加盟店和網上商城等,對配送或是第三方物流服務提出了越來越高的要求。而傳統的人工方式,生產力很難做到最優化。另外,從人體工程學的角度,對于勞動強度很高的作業,人工方式將逐漸被機械化、自動化所取代。導入自動化揀選設備無疑可以使作業效率和準確率得到明顯提升,但系統柔性也隨之降低。因此,如何在提升效率的同時使系統的靈活性不受限制,是物流廠商需要幫助客戶解決的問題。實時倉儲控制系統(realtimewarehousecontrolsystems,RTWCS)將得到越來越廣泛的應用。倉儲人員通過數據采集終端與計算機通