基于IE的成品自動化立體倉庫優化設計

戴雁琴 趙高翔 劉成文

摘 要 SY公司現有的成品倉庫產品管理混亂，倉儲物流效率低下，已不適應現有的企業發展需求。因此企業決定構建成品自動化立體倉庫，提高倉庫管理水平。文章結合企業的具體要求，運用工業工程的優化原則和方法對成品立體倉庫的主體進行優化設計，并利用FlexSim系統仿真軟件對入庫流程進行模擬仿真分析。

關鍵詞 自動化立體倉庫；工業工程；系統仿真

中圖分類號 TH16 文獻標識碼 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、生產和銷售的公司，隨著市場份額的不斷擴大，企業成品倉儲管理存在的問題日益突出，因此結合企業發展需求，運用工業工程的原則和方法，優化成品自動化立體倉庫的構建過程，并運用系統仿真軟件構建企業所需的自動化立體倉庫，對產品的入庫流程進行分析，保證設計的經濟性和實用性，以提升企業的市場競爭力。

1 SY公司成品倉庫管理現狀

SY公司擬利用現有的成品倉庫改建為自動化立體倉庫，在進行倉庫的規劃前，需要對現有倉庫的基本情況進行分析，找到需要優化的關鍵點。

公司現有的碳纖維成品倉庫為60m×48m方形結構，占地2 880m2，倉庫高度為8.5m，實際可用為7.5m，有6個安全出入口，按生產的產品的系列分為8個存儲區域，成品倉庫平面布置如圖1所示。生產出來的碳纖維產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四個品質等級，其中I級成品最優。目前倉庫部門有5名管理人員，7名搬運工負責產品的出入庫，搬運設備有1個手動推車以及2輛貨運叉車，承載貨物的托盤的規格為1 150mm×1 100mm×150mm。

通過現場的調查和分析，成品倉庫存在諸多問題：產品堆放混亂，隨意堆放產品問題嚴重；搬運產品存在過多的尋找和等待浪費；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；庫存產品缺乏及時的信息更新，存在滯銷品。

以上存在的諸多問題中，解決產品堆放混亂是優化成品倉庫管理的關鍵，其問題存在的直接或間接導致其它問題的產生。

2 基于IE的自動化立體倉庫分析與設計

自動化立體倉庫是使用高層貨架、自動搬運和運輸設備、結合信息管理技術，實現產品出入庫少人化、高效化、合理化的倉儲設施。相比較傳統的倉庫管理中存在的人工成本過高，產品堆放混亂、搬運效率低下，空間利用率低下等問題，因此結合IE的分析方法，構建自動化立體倉庫是提升企業在倉儲管理水平的保證。

2.1 自動化立體倉庫主體設備參數設計和選擇

1）自動化立體倉庫需求分析。結合企業現有倉庫需求和發展需要，公司擬設定立體倉庫的庫容量為300t，存儲形式采用托盤單元式。結合現有倉庫結構，確定倉庫可用高度為7.5m。通過統計現有庫存產品信息，利用ABC法對庫存產品的庫存的總重量、總箱數和總的存取頻率進行分析，得到結果如表1所示。

2）托盤規格的選擇。通過統計，產品包裝規格相同，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達到2/3，結合企業發展狀況，B類和C類產品的市場需求會逐步被A類品所取代，因此通過可以計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規格的塑料托盤，承重500kg，考慮到自動設備存取方便，采用雙面四向叉入型。

3）貨架的優化設計。對貨架的參數進行設計時，應當考慮貨格的尺寸、貨架的行列數及貨架規格。在進行設計之前，需要在現有的倉庫基礎上，結合產品特征，合理設計貨架的尺寸參數。一般而言，貨格高度不超過1.2m，產品的規格尺寸為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。貨架的規格計算需要考慮貨格的尺寸、貨架的行數和列數。在進行計算時需預留工作空隙為50mm、鋼架的厚度為100mm、堆垛機貨叉工作高度為300mm。通過相應的公式計算可得到貨架規格如表2所示。

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

其次是輸送機的選擇。常用的動力式輸送的類型有鏈條式、皮帶式和輥筒式，通過系統評價和市場調研，選用輥筒式輸送機。

5）產品編碼設計。結合收集企業生產的產品信息和特征，產品編碼的內容包括產品的等級、類別、品質、生產日期以及存放區域等，由于產品數量和信息量較大，可考慮數字型編碼，編碼規則可采用常用的Code-128的編碼規則。

2.2 成品自動化立體倉庫總體規劃和布局設計

自動化立體倉庫的主要設備布局包括貨架區、輸送機、控制室、出入庫暫存區、信息識別區、托盤暫存區以及其他設備區。結合現有倉庫布局，擬利用4號門為入庫口，1號門為出庫口。再結合設施布置與物流規劃的原則和方法，以及所需的設備運作流程，經濟合理的布置相關區域，并對不同的產品類別進行分類管理。

在確定了貨架區域的尺寸后，再具體規劃設備的布置區域，在滿足運作流程合理化的基礎上，做到運輸距離最小化，可實現各設備之間的整體協調性，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，結合相應設計參數，利用FlexSim仿真軟件對自動化立體倉庫進行模擬仿真，三維立體模型如圖3所示。擬定相關的設備參數，目標是使該模型初期運行時設備的利用率達到80%，運行過程無擁堵，入庫流程能夠穩定進行。

通過設定相關設備的參數模擬產品入庫流程，假設需要存儲的ABC三類產品發生比例為1：1：1。模型中只對3、5、7堆垛機進行仿真運行，整體仿真模型導出的數據如表3所示。

通過統計分析，各運行設備的空閑率最高為19.1%，都在仿真目標范圍內，滿足運行要求。設備運行狀態比較穩定，仿真過程中實體流動順暢，表明設備的參數設置具有合理性，立體倉庫的規劃具有可行性。

4 結論

本文的主線是基于IE研究立體倉庫的優化設計，主要內容如下：

1）結合產品信息和特征，對自動化立體倉庫的管理需求進行了分析和總結。

2）對自動化立體倉庫的主體設施進行了設計和選擇，合理規劃了自動化立體倉庫設施布置。

3）對設計自動化立體倉庫模型進行了仿真運行。

參考文獻

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