自動化倉庫系統(tǒng)在工業(yè)制造中的應(yīng)用與分析

楊淮冰

摘要：工業(yè)制造的迅速發(fā)展，現(xiàn)已逐漸進入4.0階段。生產(chǎn)制造業(yè)作為實體經(jīng)濟的重要組成部分，在自動化及人工智能的背景下，傳統(tǒng)生產(chǎn)方式不得不調(diào)整轉(zhuǎn)型以應(yīng)對新的工業(yè)架構(gòu)。以工業(yè)4.0為核心的敏捷制造是制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然方向。然而，原材料供應(yīng)是工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，物料合理有序的存儲與發(fā)放可以極大地提高生產(chǎn)效率并降低人員勞動強度。自動化立體貨倉的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的倉儲方式，它是在不直接進行人工處理的情況下，能夠自行存儲或取出物料的系統(tǒng)，目前已被應(yīng)用到生產(chǎn)制造、物流、食品、化工等多個領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：工業(yè)制造;自動化發(fā)展;自動化倉庫系統(tǒng)

1? 工業(yè)制造發(fā)展概述

近年來隨著自動化熱潮的推進及人工智能的普及，全球工業(yè)自動化趨勢越發(fā)凸顯，國家也大力推進向工業(yè)4.0的方向改革，實施“中國制造2025”計劃，由制造大國轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞆妵?。作為世界的“中國工廠”，我國對于工業(yè)自動化的需求十分迫切，一方面隨著人們生活水平不斷提升用人成本也隨之水漲船高，另一方面企業(yè)運營成本、生產(chǎn)成本也持續(xù)上漲。物聯(lián)網(wǎng)、SAP系統(tǒng)、人工智能等技術(shù)的更新，使得自動化智能化的生產(chǎn)企業(yè)逐步走向主流。傳統(tǒng)的勞動密集型加工企業(yè)漸漸趨于過時。為了推動工業(yè)安全穩(wěn)定高效率地發(fā)展，需要以工業(yè)自動化為橋梁，以智能控制為基礎(chǔ)，發(fā)揮人機互動的優(yōu)勢，來帶動未來產(chǎn)業(yè)鏈的全面發(fā)展。

2? 倉儲系統(tǒng)管理在生產(chǎn)企業(yè)中的重要角色

倉儲系統(tǒng)是生產(chǎn)型企業(yè)供應(yīng)鏈中至關(guān)重要的一部分，而倉儲系統(tǒng)管理就是對庫房內(nèi)的物料物資進行合理的規(guī)劃，是庫房利用現(xiàn)有空間資源提供組織、發(fā)放、協(xié)調(diào)服務(wù)的過程。如果不能保證貨物及時出入庫，就會增加時間管理成本，影響到下游部門的工作效率，精益生產(chǎn)則難以達成。

2.1 倉儲系統(tǒng)的管理方案

倉儲管理的內(nèi)容包括三個方面，分別是倉儲系統(tǒng)的應(yīng)用布局、庫存的優(yōu)化、貨物的存儲發(fā)放操作，這三個方面相對獨立又彼此制約。倉儲系統(tǒng)應(yīng)用布局是頂層設(shè)計，是供應(yīng)鏈設(shè)計的核心。就是要把一個復(fù)雜的物流系統(tǒng)通過樞紐布局改造成“線路運輸+區(qū)塊配送”的模式，樞紐就是以倉庫為核心的配送中心。庫存優(yōu)化控制相當(dāng)于庫房的成本中心，以配送質(zhì)量和運營成本做為控制目標(biāo)，追求合理庫存甚至零庫存。倉儲發(fā)放操作是最基礎(chǔ)的部分，也是所有WMS系統(tǒng)共有的部分，這部分內(nèi)容不僅要根據(jù)上一層的控制目標(biāo)落實為實際的操作流程，還要與專用的立體化倉儲設(shè)備的控制系統(tǒng)銜接，所以這部分最為復(fù)雜。

2.2 傳統(tǒng)倉儲的現(xiàn)狀

雖然許多傳統(tǒng)制造企業(yè)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)經(jīng)歷了多年發(fā)展，仍然難以擺脫自動化程度低、設(shè)備落后、效率低等遺留問題，難以適應(yīng)快節(jié)奏高產(chǎn)能的現(xiàn)代化工廠。

2019年，全國規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)增加值比上年度增加5.7%，年內(nèi)變化趨勢出現(xiàn)緩中趨穩(wěn)，回升向好的勢態(tài)。二三季度下行壓力較大，第四季度回升明顯。從2019年各季度來看，全國規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)增加值分別增長6.5%、5.6%、5.0%和6.0%。中小企業(yè)較大型企業(yè)處于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較低水平，產(chǎn)品銷售率及產(chǎn)品附加值低。而傳統(tǒng)倉儲的主要問題是空間利用率低，配送效果不明顯，使庫房資源閑置。相反，批量小而單一的生產(chǎn)型企業(yè)一旦實現(xiàn)庫房自動化管理，會導(dǎo)致設(shè)備資源浪費，不利于企業(yè)發(fā)展。在企業(yè)建成初期，就要對生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)能做出明確分析，如果實際應(yīng)用過程中對自動化要求較低利用率不足，完全可以另辟蹊徑選擇另一種符合實際應(yīng)用情況的倉儲管理路線。對此，我們要理性分析并選擇。

3? 自動化倉庫的應(yīng)用及其特點

穿梭式自動化立體倉庫簡稱自動化倉庫，一般采用十幾層甚至幾十層高的鋼架結(jié)構(gòu)組合成的儲物單元，用堆垛機、傳送帶、氣動換向裝置等組成的配送設(shè)備進行物料的才出庫和入庫。由于這類系統(tǒng)能充分利用空間并精準(zhǔn)發(fā)放貨物，所以我們一般成為“立體化貨倉”。

它的應(yīng)用相當(dāng)廣泛。在國內(nèi)應(yīng)用到的行業(yè)主要有機械制造、化工、食品加工、物流配送、快遞行業(yè)等。

3.1 自動化倉庫的組成部分

多層貨架：這部分主要由鋼構(gòu)型材組合而成，每層每列都用加強筋固定，它們相當(dāng)于整個系統(tǒng)的“骨架”。貨架密度高，高度和長度較大，對廠房空間有較高的要求。典型的高層貨架在10-30米之間，日本有一些小型立體倉高度在10米以下。

托盤：一般采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的鐵質(zhì)托盤，承載能力強且較平穩(wěn)。料盒：最常見的為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)料盒，主要針對體積較小的標(biāo)準(zhǔn)件及電子元器件。

以上兩種都為承載貨物的器具，也稱為工位器具。

巷道堆垛機：用于自動存取貨物的設(shè)備，按結(jié)構(gòu)形式分為單立柱和雙立柱，按動作軌跡分為直道彎道和轉(zhuǎn)移車三種類型，最為常用的是直道服務(wù)類型。按用途分為單元型、揀選型、單元揀選型。按控制方式分為手動、單機自動和聯(lián)機自動。主要作用是在高層貨架內(nèi)部的巷道里來回穿梭運行，把位于巷道口的貨物存入貨格，或者相反，取出貨格內(nèi)的貨物運送到巷道口。巷道堆垛機由運行機構(gòu)、提升機構(gòu)、載貨臺、機架和電器設(shè)備組成。

輸送機系統(tǒng)：自動化倉庫的外圍設(shè)備，負(fù)責(zé)將貨物送到堆垛機或者從堆垛機將貨物移走。輸送設(shè)備的種類非常多，輥道輸送機、鏈輪傳送帶、升降臺、分配車等。

AGV系統(tǒng)：即自動導(dǎo)向小車，分為感應(yīng)式導(dǎo)向車和激光式導(dǎo)向車。

自動控制系統(tǒng)：驅(qū)動自動化倉庫各個設(shè)備的自動控制系統(tǒng)，現(xiàn)階段主要以現(xiàn)場總線控制模式為主。

庫存信息管理系統(tǒng)：中央計算機管理系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)的核心。目前典型的立體貨倉均采用大型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)建客戶機/服務(wù)器系統(tǒng)。也可以與其它系統(tǒng)如ERP或SAP系統(tǒng)集合使用。

3.2 自動化倉庫的優(yōu)越性

自動化倉庫的優(yōu)點是多方面的，它的基本出發(fā)點就是提高空間利用率，將現(xiàn)有的區(qū)域可用性發(fā)揮到極致。其次，便于形成規(guī)?；墓芾硐到y(tǒng)，降低公司管理成本。這也符合我們常說的精益生產(chǎn)，降本增效。傳統(tǒng)的庫房只是一個貨物暫存的地點，而自動化倉庫不僅能夠根據(jù)需求進行出入庫，還能和庫房以外的部門例如生產(chǎn)部、財務(wù)部、采購部等形成工作連接，可以實施跟蹤庫存或清點盤庫，通過計算機系統(tǒng)和自動上料系統(tǒng)使庫房成為生產(chǎn)企業(yè)中一個重要的環(huán)節(jié)，短時存儲是為了在指定時間自動輸出到下一道工序進行生產(chǎn)，形成自動化的物流系統(tǒng)。

自動化倉庫可以加快貨物的存取速度，降低人工的勞動強度。它具有較快的出入庫速度，可以根據(jù)生產(chǎn)線的需求快速響應(yīng)，及時地將所需物料運送到指定的區(qū)域，這是傳統(tǒng)庫房所不能做到的。節(jié)省人工，除了必要的叉車外，不需要人員進行額外的搬運，省時省力安全性也有保障。其次可以減少庫存積壓，經(jīng)過了解一些大型企業(yè)我們可以得知，由于管理的疏漏，物資管理零散，導(dǎo)致庫存與生產(chǎn)脫節(jié)。使用自動化立體貨倉可以有效地解決這個問題。以自動化倉庫為中心的企業(yè)物流系統(tǒng)，解決了生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的流通問題和供求矛盾，使原材料的供應(yīng)和生產(chǎn)使用的數(shù)量達到一個平衡值?，F(xiàn)代化企業(yè)采用集成式大規(guī)模生產(chǎn)模式，要求生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)緊密相連，科學(xué)管理，實用有效。因此，自動化倉庫系統(tǒng)是一個有力的措施。

綜上所述，自動化倉庫物流系統(tǒng)可以極大地增加空間利用率，最大程度地匹配生產(chǎn)供應(yīng)，減少人員配備，降低人員勞動強度，增強工作安全性。有利于加強企業(yè)系統(tǒng)管理，降低管理成本，減少庫存積壓有無可替代的作用，這正式一個現(xiàn)代化智能化企業(yè)的標(biāo)志。

4? 結(jié)束語

縱觀近年來各個行業(yè)的蓬勃發(fā)展，智能化敏捷化的變革已經(jīng)來臨。根據(jù)中國物流協(xié)會信息中心的調(diào)研報告未來五年自動化立體貨倉系統(tǒng)每年將會有17%的增長。我國自上世紀(jì)70年代投入研發(fā)以來，立體貨倉、高速輸送機、AGV自動導(dǎo)向小車均已實現(xiàn)國產(chǎn)化，其中以北京機械工業(yè)自動化研究所為代表，自動化倉庫已逐漸滲入各個行業(yè)，成為企業(yè)管理中的中堅力量，是企業(yè)改革創(chuàng)新走向工業(yè)4.0的標(biāo)志。

參考文獻：

[1]阮輝陽.物流自動化倉儲的發(fā)展趨勢分析[J].商業(yè)現(xiàn)代化，2018.

[2]張燁.物流自動化系統(tǒng)[M].浙江大學(xué)出版社，2009.

[3]翟德智.試論工業(yè)4.0如何推動自動立體倉庫走向智能時代[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2018.