基于IE的成品自動化立體倉庫優(yōu)化設(shè)計(jì)

戴雁琴 趙高翔 劉成文

摘 要 SY公司現(xiàn)有的成品倉庫產(chǎn)品管理混亂，倉儲物流效率低下，已不適應(yīng)現(xiàn)有的企業(yè)發(fā)展需求。因此企業(yè)決定構(gòu)建成品自動化立體倉庫，提高倉庫管理水平。文章結(jié)合企業(yè)的具體要求，運(yùn)用工業(yè)工程的優(yōu)化原則和方法對成品立體倉庫的主體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并利用FlexSim系統(tǒng)仿真軟件對入庫流程進(jìn)行模擬仿真分析。

關(guān)鍵詞 自動化立體倉庫；工業(yè)工程；系統(tǒng)仿真

中圖分類號 TH16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）209-0109-03

SY公司是一家從事碳纖維材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的公司，隨著市場份額的不斷擴(kuò)大，企業(yè)成品倉儲管理存在的問題日益突出，因此結(jié)合企業(yè)發(fā)展需求，運(yùn)用工業(yè)工程的原則和方法，優(yōu)化成品自動化立體倉庫的構(gòu)建過程，并運(yùn)用系統(tǒng)仿真軟件構(gòu)建企業(yè)所需的自動化立體倉庫，對產(chǎn)品的入庫流程進(jìn)行分析，保證設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，以提升企業(yè)的市場競爭力。

1 SY公司成品倉庫管理現(xiàn)狀

SY公司擬利用現(xiàn)有的成品倉庫改建為自動化立體倉庫，在進(jìn)行倉庫的規(guī)劃前，需要對現(xiàn)有倉庫的基本情況進(jìn)行分析，找到需要優(yōu)化的關(guān)鍵點(diǎn)。

公司現(xiàn)有的碳纖維成品倉庫為60m×48m方形結(jié)構(gòu)，占地2 880m2，倉庫高度為8.5m，實(shí)際可用為7.5m，有6個安全出入口，按生產(chǎn)的產(chǎn)品的系列分為8個存儲區(qū)域，成品倉庫平面布置如圖1所示。生產(chǎn)出來的碳纖維產(chǎn)成品主要分為四大類，分別為SYT35系列、SYT45系列、SYT49系列和SYT50系列，每一系列又可分為I，II，III和IV四個品質(zhì)等級，其中I級成品最優(yōu)。目前倉庫部門有5名管理人員，7名搬運(yùn)工負(fù)責(zé)產(chǎn)品的出入庫，搬運(yùn)設(shè)備有1個手動推車以及2輛貨運(yùn)叉車，承載貨物的托盤的規(guī)格為1 150mm×1 100mm×150mm。

通過現(xiàn)場的調(diào)查和分析，成品倉庫存在諸多問題：產(chǎn)品堆放混亂，隨意堆放產(chǎn)品問題嚴(yán)重；搬運(yùn)產(chǎn)品存在過多的尋找和等待浪費(fèi)；空間利用率低下，不足可用空間高度的1/3；倉庫人工管理成本過高；庫存產(chǎn)品缺乏及時(shí)的信息更新，存在滯銷品。

以上存在的諸多問題中，解決產(chǎn)品堆放混亂是優(yōu)化成品倉庫管理的關(guān)鍵，其問題存在的直接或間接導(dǎo)致其它問題的產(chǎn)生。

2 基于IE的自動化立體倉庫分析與設(shè)計(jì)

自動化立體倉庫是使用高層貨架、自動搬運(yùn)和運(yùn)輸設(shè)備、結(jié)合信息管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品出入庫少人化、高效化、合理化的倉儲設(shè)施。相比較傳統(tǒng)的倉庫管理中存在的人工成本過高，產(chǎn)品堆放混亂、搬運(yùn)效率低下，空間利用率低下等問題，因此結(jié)合IE的分析方法，構(gòu)建自動化立體倉庫是提升企業(yè)在倉儲管理水平的保證。

2.1 自動化立體倉庫主體設(shè)備參數(shù)設(shè)計(jì)和選擇

1）自動化立體倉庫需求分析。結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有倉庫需求和發(fā)展需要，公司擬設(shè)定立體倉庫的庫容量為300t，存儲形式采用托盤單元式。結(jié)合現(xiàn)有倉庫結(jié)構(gòu)，確定倉庫可用高度為7.5m。通過統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有庫存產(chǎn)品信息，利用ABC法對庫存產(chǎn)品的庫存的總重量、總箱數(shù)和總的存取頻率進(jìn)行分析，得到結(jié)果如表1所示。

2）托盤規(guī)格的選擇。通過統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品包裝規(guī)格相同，A類品的平均重量約為B類和C類品的3倍，若均衡托盤重量則存在貨格空間浪費(fèi)達(dá)到2/3，結(jié)合企業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，B類和C類產(chǎn)品的市場需求會逐步被A類品所取代，因此通過可以計(jì)算托盤最大面積利用率來選擇最合適的托盤。綜合考慮托盤適用性和利用率后，選用1 200mm×1 000mm規(guī)格的塑料托盤，承重500kg，考慮到自動設(shè)備存取方便，采用雙面四向叉入型。

3）貨架的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對貨架的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮貨格的尺寸、貨架的行列數(shù)及貨架規(guī)格。在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，需要在現(xiàn)有的倉庫基礎(chǔ)上，結(jié)合產(chǎn)品特征，合理設(shè)計(jì)貨架的尺寸參數(shù)。一般而言，貨格高度不超過1.2m，產(chǎn)品的規(guī)格尺寸為500mm×330mm×300mm，箱體尺寸較小，擬采用堆疊式存放，考慮到預(yù)留工作空間，可以取堆放高度為3層，每層堆放6件貨物。貨架的規(guī)格計(jì)算需要考慮貨格的尺寸、貨架的行數(shù)和列數(shù)。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)需預(yù)留工作空隙為50mm、鋼架的厚度為100mm、堆垛機(jī)貨叉工作高度為300mm。通過相應(yīng)的公式計(jì)算可得到貨架規(guī)格如表2所示。

4）輸送設(shè)備的選擇。首先是堆垛機(jī)的選擇。常用的堆垛機(jī)有兩種，分別是單立柱式和雙立柱式，通過系統(tǒng)評價(jià)比選，選用雙立柱式堆垛機(jī)。由于A類產(chǎn)品單箱最大重量為25.2kg，B類和C類產(chǎn)品單箱最大重量為8.95kg，考慮購置不同型號的設(shè)備。查閱設(shè)計(jì)手冊，A類產(chǎn)品選用3臺型號為DFH-8-500的堆垛機(jī)，B類和C類產(chǎn)品選用4臺型號為DFH-8-300的堆垛機(jī)。

其次是輸送機(jī)的選擇。常用的動力式輸送的類型有鏈條式、皮帶式和輥筒式，通過系統(tǒng)評價(jià)和市場調(diào)研，選用輥筒式輸送機(jī)。

5）產(chǎn)品編碼設(shè)計(jì)。結(jié)合收集企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品信息和特征，產(chǎn)品編碼的內(nèi)容包括產(chǎn)品的等級、類別、品質(zhì)、生產(chǎn)日期以及存放區(qū)域等，由于產(chǎn)品數(shù)量和信息量較大，可考慮數(shù)字型編碼，編碼規(guī)則可采用常用的Code-128的編碼規(guī)則。

2.2 成品自動化立體倉庫總體規(guī)劃和布局設(shè)計(jì)

自動化立體倉庫的主要設(shè)備布局包括貨架區(qū)、輸送機(jī)、控制室、出入庫暫存區(qū)、信息識別區(qū)、托盤暫存區(qū)以及其他設(shè)備區(qū)。結(jié)合現(xiàn)有倉庫布局，擬利用4號門為入庫口，1號門為出庫口。再結(jié)合設(shè)施布置與物流規(guī)劃的原則和方法，以及所需的設(shè)備運(yùn)作流程，經(jīng)濟(jì)合理的布置相關(guān)區(qū)域，并對不同的產(chǎn)品類別進(jìn)行分類管理。

在確定了貨架區(qū)域的尺寸后，再具體規(guī)劃設(shè)備的布置區(qū)域，在滿足運(yùn)作流程合理化的基礎(chǔ)上，做到運(yùn)輸距離最小化，可實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的整體協(xié)調(diào)性，具體整體布置如圖2所示。

3 基于FlexSim的立體倉庫仿真分析

通過上述分析，結(jié)合相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)，利用FlexSim仿真軟件對自動化立體倉庫進(jìn)行模擬仿真，三維立體模型如圖3所示。擬定相關(guān)的設(shè)備參數(shù)，目標(biāo)是使該模型初期運(yùn)行時(shí)設(shè)備的利用率達(dá)到80%，運(yùn)行過程無擁堵，入庫流程能夠穩(wěn)定進(jìn)行。

通過設(shè)定相關(guān)設(shè)備的參數(shù)模擬產(chǎn)品入庫流程，假設(shè)需要存儲的ABC三類產(chǎn)品發(fā)生比例為1：1：1。模型中只對3、5、7堆垛機(jī)進(jìn)行仿真運(yùn)行，整體仿真模型導(dǎo)出的數(shù)據(jù)如表3所示。

通過統(tǒng)計(jì)分析，各運(yùn)行設(shè)備的空閑率最高為19.1%，都在仿真目標(biāo)范圍內(nèi)，滿足運(yùn)行要求。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)比較穩(wěn)定，仿真過程中實(shí)體流動順暢，表明設(shè)備的參數(shù)設(shè)置具有合理性，立體倉庫的規(guī)劃具有可行性。

4 結(jié)論

本文的主線是基于IE研究立體倉庫的優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容如下：

1）結(jié)合產(chǎn)品信息和特征，對自動化立體倉庫的管理需求進(jìn)行了分析和總結(jié)。

2）對自動化立體倉庫的主體設(shè)施進(jìn)行了設(shè)計(jì)和選擇，合理規(guī)劃了自動化立體倉庫設(shè)施布置。

3）對設(shè)計(jì)自動化立體倉庫模型進(jìn)行了仿真運(yùn)行。

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