前言

自動化倉儲系統作為現代物流系統的核心和樞紐，對于企業提升工作效率和創造效益具有重要意義。目前，自動化倉儲 系統已在大面積使用，以往企業為提高反應能力，通常傾向于制造大批量且規格統一化的物品。但随着市場的急劇變化和客戶的個性化需求，消費者更趨向于多元化的産品，這使得更多大型企業也逐漸從以前的單品種大批量生産轉變為多品種、多規格及小批量生産。據統計，目前主要存在着多品種、多規格及小批量和少品種、大批量兩種生産類型，而前者約占到機械工業總産值的70%~85%左右。由此可知，多品種、多規格及小批量成為了當下多數企業的生産模式，但它正對企業的生産效率和效益造成損害，成為制造業高質量發展的主要障礙。與此同時，現代物流業也對倉儲管理提出了更高的要求，傳統單一的庫存管理已經無法滿足當前物流業發展的需要。

所以，如何提高自動化立體倉儲系統的包容力以改善多品種、多規格及小批量貨物的作業效率是急需解決的難題。故而，本文的研究将解決以下兩個問題：

（1）多品種、多規格及小批量存儲企業該如何解決多規格自動化倉儲問題？

（2）如何在多規格的前提下解決小批量的問題？

本文針對多品種、多規格及小批量的貨物倉儲提出使用新型堆垛機設備配備多規格立庫貨架的解決方法。其中新型堆垛機設備是指單個堆垛機配備多種型号貨叉解決小批量的情況，同時可根據企業的出入庫流量的情況決定用多少數量的堆垛機，避免一個巷道用一台堆垛機。這将為企業節省大額的設備成本，同時避免造成資源浪費。通常的立庫都是單一規格，但本文提出使用多規格的立庫解決貨物規格多的問題。這一問題的解決，使得有這類型需求的企業均可實現自身效率的提升、解放勞動力、促進社會的自動化進步。綜上所述，本文的研究以及所做的方案對于如今倉儲行業和社會的進一步發展具有非常重要的現實意義。

一、多規格自動化柔性倉儲研究

本文所設計的多規格自動化柔性倉儲系統包括新型的堆垛機設備以及多規格貨架，立庫的出入庫接口可根據企業的具體布局進行修改，可與企業的其他分揀系統、運輸系統等實現無縫對接。該系統相較于市場上統一規格的倉儲系統具有更強柔性，可根據企業的物品規格進行設計，使得物料規格限制得以打破。同時，考慮到貨物的存儲和不同貨物的流量問題，設計新型可換貨叉的堆垛機設備，可以滿足一台堆垛機存取所有規格類型的貨物，避免每種規格都要使用一台堆垛機，為企業節省大量的成本。

1.1 多規格貨架研究

多規格立庫是指立庫中貨架的貨格大小不統一，具備多種貨格單位，使得物料多規格的企業可以全部使用自動化的存儲系統。其中貨格單位的分配主要有兩種方式（如圖1所示），第一種是使用單排統一規格貨架，這種單排統一規格的适合于貨物儲存量大且流量多的貨物。第二種單排混合規格的貨架，這種分配方式主要适用于不是批量進出且需要不同大小單位調配的倉儲，而每種物料所占據的比例可以根據儲存量的大小來分配。

圖1 兩種多規格貨架俯視圖

1.2 可換貨叉式堆垛機研究

本方案的堆垛機與現有市場的裝備有很大的不同，它的特點在于可以換取不同類型的貨叉以取不同大小的物料，這樣就不用被多種物料規格所限制，同時也不用因為多種物料規格而配備多種規格堆垛機。堆垛機本體的設計是此系統的核心所在，而堆垛機本體實現貨叉的換取是整個系統得以實現的基礎。

堆垛機本體的立面構成，包括堆垛機本體設備、出入庫站台、貨架最低位貨格，其中堆垛機本體的總高與貨物最高位相同，堆垛機本體設備立面構成圖如圖2所示，圖2中堆垛機立體的虛線框處為貨叉的預留位置。

圖2 堆垛機本體立面圖

二、案例應用分析

2.1 基礎參數設計

本文的案例對象是日用百貨超市A，衆所周知，百貨超市的物品種類繁多，且大小不一，正好與本文的研究類型符合。本文的案例應用設計将從物料的規格、貨架、貨叉或貨叉庫進行闡述，最後給出一個總體設計方案。此外，本節數據是根據物料的大小需求結合市場上通常使用的數據進行假設。

2.1.1 物料規格設計

對A超市設計四種物料規格的倉儲單元，第一種物料A1大小為525*650*850mm，包裝為四種物料中最小的一種，對于日用百貨而言，适宜裝載一些量少但貴重的物品，例如手機、電腦、手表等存貨不多，但單價很貴的物品。在大型日用百貨超市中，每天的出入庫量不定，這類商品存儲量本身便不多，與堆積成山一樣的物品相比，很容易出現被忽略或者想出庫時半天找不到貨的情況，這會讓顧客的等待時間加長、服務效率減慢、影響顧客的購物體驗、對企業造成一定的人流量損失。

此外，考慮到量少的特殊性，所使用的箱子也較小。針對此類小存儲單位的物品可以使用兩種裝載方式，一種是使用周轉箱或者托盤，另外一種是直接使用普通紙箱進行運輸，減少承載類器具的成本占用。由此，A1将使用箱子裝載直接運輸。與此對應的，A1的貨架部分可以在橫梁上設計高度與托盤相同的墩子用以承載物料，也可以使用兩邊擔闆中間留有空隙的方法，其目的是為堆垛機叉取貨物留有空間。

第二種物料A2大小為800*1000*1000mm，第二種物料可以用來存儲那些通常用作綁定售賣的。例如在節日促銷或者日常打折等，此時可以提前将這種綁定的消費品進行一起存儲，等到售賣時一起取出即可，這樣可為企業節省大量的時間，做好售前充足的準備。A2的承載方式考慮到重量問題，采用托盤進行運輸，同時堆垛機采取雙貨叉進行查取，而貨架就采用普通的橫梁貨架即可。

第三種物料A3（900*1300*1800mm）與第四種物料A4（900*900*1800mm）物件較大且重量較大的可能性較高，針對此類大型包裝物件使用木制托盤進行承載運輸，以減少物體重量所帶來的箱子在運輸途中的摩擦；同時，也保證了物品的安全性和運輸途中的穩定性，避免對箱中的物品造成損傷。此外，家具産品、生活用品等這類體積稍大的貨物适用于A3，而A4适用于裝載存儲量大的快消品類的貨物，這類貨物出入庫流量相對較大，A4會更加方便、快捷。A3與A4的存儲物品可以對換，可根據企業具體的出入庫流量與存儲量進行調度設計。

2.1.2 貨架設計

本文案例的倉儲布局初步按照面積大約128*59m的倉庫進行設計，包括貨架和出入庫站台。其中貨架的形式采取單排貨架統一規格，四種物料的比例初步按照1∶1∶1∶1進行布局。表1為物料的貨架數據，展示了物料的貨格數以及貨架數，并給出了貨架的排數、列數和層數，其中，長寬高是指物料加上托盤即實托盤的值。此外，為合理地使用占地資源以及設備布局，本案例中的貨架在寬和高的方向上均保持一定的平衡。

表1 貨架設計數據

2.2 貨叉與貨叉站台研究

2.2.1 貨叉設備研究

根據上文設計的四種物料規格，相對應的也要具備四種貨叉（如圖3所示）。其中，貨叉設備的結構原理相同、構成相似，利于批量化生産，生産時隻需要根據物料所需要的尺寸進行修改零部件的大小即可。在本案例中，四種物料規格中A3的物料規格最大，而其他三種貨叉相對較小。除A1使用單貨叉以外，其餘都使用雙叉。其中，A3與A4的托盤寬度一樣，但因為寬度不相同，故貨叉也有區别。

圖3 四種物料貨叉立面圖

2.2.2 貨叉庫研究

本文中設計的堆垛機為可換貨叉型，堆垛機的組成主要由堆垛機本體、貨叉以及貨叉庫所構成，貨叉庫是用來放置未使用的貨叉。在本案例中，貨叉庫的位置定于出入庫站台的上方（如圖4所示），此位置可節約占地面積、方便堆垛機本體換取貨叉後直接就近出入庫站台取貨，節約時間。對于放置貨叉的設備初步設置為簡易的穿梭車站台，使用此設備的原因是貨叉之間的寬度不同，需要借助穿梭車使得貨叉自動移動到與堆垛機的本體的對接位置。

圖4 四種物料的貨叉站台

2.2.3 柔性倉儲系統總體方案展示

本案例對A超市設計了四種物料的存儲規格，在基礎數據上，以四種物料1:1:1:1進行貨架和貨格的設計，以最低一台堆垛機數量進行布局。總體設計方案包括立庫、堆垛機和出入庫站台。其中，貨架與貨架之間均有堆垛機換軌路徑進行連接，采取換軌技術，可實現堆垛機數量小于巷道數量，以滿足企業在出入庫流量滿足的需求下減少堆垛機的購買數量，從而減少企業的成本支出和閑置資源，為企業達到資源合理利用最大化。此外，為節省占地面積，對A超市的總體布局采取出入庫站台一端式，換叉堆垛機應用案例局部布局圖如圖5所示。此倉儲系統的布局方案可以提升以往統一規格倉儲系統的柔性，解決企業多品種、多規格及小批量的問題。

圖5 換叉堆垛機應用案例局部布局圖

三、結論

多品種、多規格及小批量的生産模式已是必然，本文針對這種生産模式設計出一種柔性倉儲系統，系統的構成主要由可換貨叉的堆垛機和多規格貨架進行結合。其中，如果設計單排貨架混合規格進行貨架布局，堆垛機可以在同一巷道中更換貨叉存取多種貨物。除對貨物的大小無限制以外，還可對貨物的載具進行一定的變化，例如重量輕的貨物可省去托盤承載，為企業節約設備成本。此外，本研究讓堆垛機在以往的性能上更具适應性，可幫助企業打造柔性倉儲系統，為多品種、多規格及小批量的倉儲問題提供新的解決方案，也為該領域的研究發展提供新的思路。

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作者：雲南财經大學物流學院冉文學/胡意敏

來源：《物流科技》

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