船舶舾裝件智能化倉儲模式構(gòu)建

饒靖 郄金波 周楠 黃敏健

摘? 要：針對國內(nèi)船廠舾裝件倉儲空間利用率低、依靠人工管理等問題，本文梳理倉儲對象范圍、從硬件和軟件構(gòu)成、信息流通機制等方面設(shè)計舾裝件智能化倉儲模式，以提高倉庫空間利用率、管理運行效率和部門協(xié)同管理能力。

關(guān)鍵詞：舾裝件;智能化倉儲;模式

0 引 言

舾裝件分為自制件、外購件和外協(xié)件，主要包括拉手、扶手、踏步、欄桿、欄桿門、平臺、直梯、斜梯、盤梯（梯子扶手），鋼質(zhì)門、鋼質(zhì)窗，人孔蓋、小艙口蓋、格柵蓋、海底門格柵，管子支架，管子及附件，通風(fēng)系統(tǒng)附件、排氣管及附件，船用家具（鋼質(zhì)），電纜橋架、電纜馬腳，電纜填料函，電氣貫通件、電氣穿艙件，箱柜，各類設(shè)備基座、擱架，艙口蓋導(dǎo)軌架，桅桿（前桅、中桅、雷達桅），舷燈座、艉燈座、天線底座、旗桿及其他非標(biāo)鐵舾件等物資[1]。

目前，國內(nèi)船廠舾裝件倉儲存在以下問題：（1）空間利用率低，大多數(shù)船廠采用攤開平鋪式進行舾裝件的存儲，造成倉庫上部空間的浪費，對倉庫的占地面積需求較大，增加了船廠的舾裝件倉庫建設(shè)或租借成本;（2）舾裝件擺放無序，導(dǎo)致舾裝件查找困難、遺失等現(xiàn)象普遍存在，后續(xù)增補采購舾裝件的過程既影響了船舶建造周期，又增加了船廠的建造成本;（3）管理效率低，舾裝件出入庫和盤點過程更多依靠人工記錄的管理方式，相應(yīng)文件遺失，重復(fù)統(tǒng)計、遺漏統(tǒng)計等情況時有發(fā)生。

智能倉儲系統(tǒng)是集物料搬運、倉儲科學(xué)和智能技術(shù)為一體的綜合科學(xué)技術(shù)工程。國內(nèi)已有少數(shù)船廠初步建立了舾裝件智能化倉儲系統(tǒng)，配備了自動化立體倉庫，如鎮(zhèn)江船廠、黃埔文沖船廠和大連中遠(yuǎn)海運川崎船廠。通過立體倉庫有效利用空間資源、降低庫存成本。自動化存取貨物使舾裝件得到有序、有效的管理[2]。由此可見，舾裝件自動化立體倉庫已逐步成為發(fā)展趨勢。本文從通用性角度來探討船舶舾裝件智能化倉儲模式，用于指導(dǎo)船廠的未來建設(shè)。

1 船舶舾裝件智能化倉儲模式設(shè)計

1.1 設(shè)計目標(biāo)

船舶舾裝件智能化倉庫的設(shè)計目標(biāo)是：在倉儲空間上高效容納，在入庫存儲、在庫保存以及出庫運輸?shù)拳h(huán)節(jié)中高效運作，倉儲安全得到切實保障[3]，倉儲管理實現(xiàn)集成化、智能化。

根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，船舶舾裝件智能化倉庫的設(shè)計需要結(jié)合自動化立體倉庫、電子標(biāo)簽、集成系統(tǒng)等相關(guān)技術(shù)。

1.2 倉儲對象范圍

根據(jù)舾裝件具有種類多、數(shù)量大、外形尺寸不統(tǒng)一、重量差異大等特點，一般采用貨格式自動化立體倉庫。根據(jù)立體倉庫的存放特性，選取貴重易損壞、不能露天存放、長度≤3m、寬度≤2m、高度≤2m、重量≤2t的舾裝件存入自動化立體倉庫，這里選擇符合尺寸重量要求的管系附件類（管附件、閥件）、消防雜件、通風(fēng)附件等舾裝件。此外，立體倉庫還可以存放機械、電器、精密儀器等符合要求的設(shè)備，以及船用設(shè)備備件類的船用物資[4]。

1.3 硬件構(gòu)成

船舶舾裝件智能化倉庫硬件主要包含以下設(shè)備：立體貨架、巷道式堆垛機、出入庫輸送系統(tǒng)、信息識別系統(tǒng)、倉庫信息服務(wù)器、主控計算機等。

由于舾裝件尺寸重量不均的特點，立體貨架采用托盤貨架系統(tǒng)。托盤可以根據(jù)需要分為無圍欄、有圍欄、有圍壁三種，單個托盤承重根據(jù)需要分為3～4種，如1.25 t、1.5 t、1.65 t、2 t[4]。貨架入口位置配備有貨物外形重量檢測設(shè)備，貨架內(nèi)部配備噴淋消防設(shè)備。

巷道式堆垛機的主要用途是在立體倉庫的巷道間來回穿梭運行，將位于巷道口的貨物存入貨位，或?qū)⒇浖苤械呢浳锶〕鲞\送到巷道口[5]。堆垛機有單立柱、雙立柱、有軌、無軌、非自動、自動之分，基于自動化、高效化、大型化考慮，可以選擇雙立柱有軌自動堆垛機。

出入庫輸送系統(tǒng)是用來銜接貨架區(qū)與作業(yè)區(qū)的貨物運輸，通常有傳輸帶、穿梭車（Rail Guided Vehicle，RGV）、自動導(dǎo)引車（Automated Guided Vehicle，AGV）、叉車等設(shè)備，可以根據(jù)倉庫運行規(guī)模、舾裝件出入庫頻率、資金投入等因素來選擇。

信息識別系統(tǒng)包括條碼、二維碼、無線射頻（Radio Frequency Identification，RFID）標(biāo)簽、固定式讀寫器、手持式讀寫器、攝像頭等。

倉庫信息服務(wù)器用于存放貨物信息、倉庫車輛信息以及視頻監(jiān)控信息等。其中貨物信息提供給倉庫管理系統(tǒng)進行處理，也可通過企業(yè)局域網(wǎng)或者物聯(lián)網(wǎng)向企業(yè)管理人員或者授權(quán)的外部機構(gòu)提供各類數(shù)據(jù)服務(wù)，結(jié)合人工智能、優(yōu)化算法等技術(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)決策。

主控計算機，用于運行倉儲管理系統(tǒng)和倉儲控制系統(tǒng)，通過訪問倉庫信息服務(wù)器數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對倉庫進行數(shù)字化管理。

1.4 軟件構(gòu)成

船舶舾裝件智能化倉庫軟件主要包括倉儲管理系統(tǒng)（Warehouse Management System， WMS）和倉儲控制系統(tǒng)（Warehouse Control System， WCS），下面分別介紹：

（1）WMS：完成貨物出入庫、盤點移庫等作業(yè)的管理系統(tǒng)，主要功能包括：出入庫訂單管理、貨物出入庫管理、盤點管理、移庫管理和統(tǒng)計報表管理等[6]。WMS系統(tǒng)有助于管理日常規(guī)劃、組織、人員配置、指導(dǎo)和控制可用資源的利用、處理和存儲個別庫存單位，優(yōu)化倉庫功能和配送中心管理。WMS可以實現(xiàn)物流倉儲與企業(yè)運營、生產(chǎn)、采購、銷售智能化集成，為企業(yè)提供更為完整的物流管理和財務(wù)管理信息[7]。

（2）WCS：是位于倉儲管理系統(tǒng)與物流設(shè)備之間的中間層，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、調(diào)度底層的各種物流設(shè)備，使底層物流設(shè)備可以執(zhí)行倉儲系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，主要功能包括：任務(wù)管理、設(shè)備調(diào)度、設(shè)備監(jiān)控、物流監(jiān)控、故障提示、運行記錄等[7]。

1.5 信息流通機制

1.5.1 統(tǒng)一舾裝件編碼標(biāo)準(zhǔn)

由于舾裝件種類繁多，且大部分供貨商的產(chǎn)品編碼通常與船廠的標(biāo)準(zhǔn)不同，因此在舾裝件入庫前粘貼統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的編碼標(biāo)簽對于智能倉庫管理十分重要，通過標(biāo)準(zhǔn)化的編碼集成機制，能夠保證物流信息傳遞、交換和處理的準(zhǔn)確性。

此外，船廠也可以提前將自己的舾裝件編碼標(biāo)準(zhǔn)發(fā)給各舾裝件供應(yīng)商，并做好相關(guān)培訓(xùn)宣貫工作，要求其在產(chǎn)品出廠前附有船廠標(biāo)準(zhǔn)的舾裝件編碼，由此，產(chǎn)品到達船廠后能夠快速入庫管理，這一系列操作可以在供應(yīng)鏈管理信息系統(tǒng)中實現(xiàn)。

1.5.2 確定倉庫信息采集技術(shù)

本文選取條碼、RFID、視頻監(jiān)控等技術(shù)對舾裝件及倉庫中硬件設(shè)備的信息進行采集。各技術(shù)的應(yīng)用場景如表1所示。

2.視頻監(jiān)控僅作為倉庫管理的記錄，用于監(jiān)督操作的規(guī)范性和安全性，為追溯提供依據(jù)。

1.5.3? ?總體架構(gòu)

船舶舾裝件智能化倉庫的總體架構(gòu)如圖1所示，按功能不同可劃分為4個層次。

數(shù)據(jù)采集層主要是運用二維碼、RFID、視頻監(jiān)控等技術(shù)對船舶舾裝件倉儲管理中的海量數(shù)據(jù)進行識別和采集，是實現(xiàn)信息共享和管理的基礎(chǔ);

網(wǎng)絡(luò)通信層是信息采集層和系統(tǒng)應(yīng)用層之間數(shù)據(jù)傳遞和信息共享的通道，由移動通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、以及其他專用網(wǎng)絡(luò)組成的網(wǎng)絡(luò)體系，連接著手機終端、車載終端、主控計算機等終端設(shè)備，讓數(shù)據(jù)在系統(tǒng)與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間無障礙、安全可靠地傳輸。

系統(tǒng)應(yīng)用層則是面向船廠實際需求，實現(xiàn)倉庫智能化管理、數(shù)據(jù)分析和查詢、管理者決策等具體的應(yīng)用，對數(shù)據(jù)采集層發(fā)出指令和控制。

數(shù)據(jù)交互層是指WMS與船廠其他系統(tǒng)平臺之間進行數(shù)據(jù)交互，從而實現(xiàn)設(shè)計、生產(chǎn)、管理信息一體化，讓下游使用方了解倉庫的貨物信息，讓企業(yè)管理層了解倉庫的運行狀況和庫存信息，為企業(yè)決策提供參考。

2? 船舶舾裝件智能化倉儲運行模式

本章采用舉例的方式來描述船舶舾裝件智能化倉儲運行模式，所選用的硬件、軟件和布置方式均可根據(jù)船廠實際情況酌情優(yōu)化。

2.1 倉庫工位布局

舾裝件智能化倉庫的工位布局示意圖如圖2所示，包括立體倉庫區(qū)、入庫輸送平臺、出庫輸送平臺、軌道1、軌道2、入庫組盤區(qū)域和出庫集配區(qū)域。其中，立體倉庫區(qū)分為A、B、C三區(qū)，按區(qū)擺放不同類別的舾裝件;立庫每區(qū)前端都各有一個入庫輸送平臺、一個出庫輸送平臺，均可以自動輸送貨物;連接A、B、C三區(qū)的軌道1為單向運輸，連接B區(qū)和C區(qū)的軌道2為雙向運輸;出庫集配區(qū)域面積大于入庫組盤區(qū)域;采用叉車在倉庫大門和運輸平臺之間運輸貨物。

2.2 倉儲運行模式

2.2.1 入庫組盤

舾裝件入庫組盤過程分為以下3個步驟。

（1）進廠至入庫組盤

舾裝件外購件和外協(xié)件由供應(yīng)商送入船廠倉庫，自制件由制作部門送入倉庫，在入庫組盤區(qū)域倉管員給舾裝件或其外包裝粘貼或懸掛條碼標(biāo)簽，已有標(biāo)簽可省略該步驟，倉管員采用手持式讀寫器進行信息錄入，同時識別托盤RFID標(biāo)簽，選擇入庫訂單，完成舾裝件和托盤的一一綁定;

（2）入庫組盤區(qū)域上入庫輸送平臺

組盤完成后，由叉車抬起裝有貨物的托盤運輸至C區(qū)入庫輸送平臺，叉車采用RFID有源標(biāo)簽，用于實時傳遞工作信息給WCS。舾裝件在入庫輸送平臺末端完成外形、重量檢測后，允許入庫。

（3）入庫輸送平臺至立庫貨架

存放在立庫C區(qū)的舾裝件直接由堆垛機自動存放，去往立庫A和B區(qū)的舾裝件通過軌道1自動輸送至相應(yīng)入庫輸送平臺，后續(xù)由堆垛機自動存放。堆垛機按照WCS下達的指令將入庫輸送平臺上的入庫托盤送至要求的庫位。WMS完成物資過賬，由此完成整個入庫的過程。入庫輸送路線如圖3所示。

2.2.2 集配出庫

舾裝件集配出庫過程分為以下3個步驟。

（1）立庫貨架至出庫集配區(qū)域

堆垛機將所需出庫的舾裝件連同托盤送至出庫輸送平臺。從立庫A、B區(qū)出來的貨物放置在出庫輸送平臺上，然后直接進入出庫集配區(qū)域進行集配，從立庫C區(qū)出來的貨物由軌道2自動輸送至B區(qū)前端出庫輸送平臺，叉車將入庫托盤送至出庫集配區(qū)域。出庫輸送路線如圖4所示。

（2）集配

貨物到達出庫集配區(qū)域時，倉管員首先用手持式讀寫器識讀出庫托盤的RFID標(biāo)簽，選擇出庫訂單，然后該區(qū)域的分揀機器人配合倉管員，從入庫托盤中揀選所需舾裝件自動放置于出庫托盤，若是拆零出庫，則有倉管員在集配完成后更新入庫托盤內(nèi)貨物信息至WMS。裝有剩余舾裝件的托盤由叉車運輸返回至入庫輸送平臺，WMS完成物資過賬。托盤集配場景如圖5所示。

（3）出庫集配區(qū)域至倉庫外階段

舾裝件集配完成后采用叉車運出倉庫，運輸至各車間及安裝場地。由此完成整個出庫過程。叉車采用RFID，倉庫大門安裝有RFID門式識讀器，實時傳遞叉車工作信息給WCS，自動叉車的運輸路線和返回路線如圖6所示。

2.2.3 庫存盤點

盤點是檢查倉庫現(xiàn)存舾裝件的實際數(shù)量是否與賬面一致，以便更好地掌握舾裝件的流動情況。庫存盤點一般可分為全盤和抽盤兩種方式，如船廠年終時進行庫存全盤，以及日常按月、周進行定期抽盤[1]。盤點步驟如下：

（1）由WMS建立盤點任務(wù)，WCS下發(fā)指令至執(zhí)行設(shè)備;

（2）堆垛機接收指令，自動選取待盤點舾裝件，將其送至出庫輸送平臺;

（3）倉管員現(xiàn)場完成盤點后，舾裝件由堆垛機自動返回原庫位;

（4）系統(tǒng)輸出盤點報表，作業(yè)完成。

3? 結(jié) 論

（1）采用自動化立體倉庫的模式設(shè)計舾裝件智能化倉庫，填補傳統(tǒng)舾裝件倉庫對于上部空間利用不足的缺點，提高倉庫的空間利用率。采用堆垛機、運輸平臺和叉車結(jié)合的方式，減少人工取放貨物的工作，有效提高舾裝件的出入庫效率和員工作業(yè)效率。

（2）通過條碼和RFID等自動識別技術(shù)，對舾裝件進行唯一有效地標(biāo)識，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速采集和傳遞，同時快速定位相關(guān)托盤、車輛的位置，實現(xiàn)各環(huán)節(jié)信息的實時跟蹤。在部分環(huán)節(jié)輔以視頻監(jiān)控，為倉儲過程中操作的規(guī)范性和可追溯性提供依據(jù)，提升倉儲管理的運行效率。

（3）搭建倉庫管理系統(tǒng)，將人工管理變?yōu)橄到y(tǒng)管理，減少錯誤發(fā)生，系統(tǒng)能夠快速建立舾裝件和托盤、貨架、貨位之間的關(guān)聯(lián)，為快速出入庫、集配、盤點提供支持。倉庫管理系統(tǒng)與船廠其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，可以實現(xiàn)各部門之間信息共享，使企業(yè)能夠有效整合各環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)流程，提高對物流管理中突發(fā)狀況的反應(yīng)能力[1]。

（4）倉庫信息數(shù)據(jù)的電子化為大數(shù)據(jù)分析提供基礎(chǔ)，了解每種舾裝件的需求模式，為采購部門提供數(shù)據(jù)支撐，最大限度上減少船廠庫存積壓，降低庫存成本，提高舾裝件倉儲的周轉(zhuǎn)能力。

參考文獻

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