自動化倉庫系統在工業制造中的應用與分析

楊淮冰

摘要：工業制造的迅速發展，現已逐漸進入4.0階段。生產制造業作為實體經濟的重要組成部分，在自動化及人工智能的背景下，傳統生產方式不得不調整轉型以應對新的工業架構。以工業4.0為核心的敏捷制造是制造業發展的必然趨勢，是傳統產業轉型升級的必然方向。然而，原材料供應是工業生產的基礎，物料合理有序的存儲與發放可以極大地提高生產效率并降低人員勞動強度。自動化立體貨倉的出現改變了傳統的倉儲方式，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，目前已被應用到生產制造、物流、食品、化工等多個領域。

關鍵詞：工業制造;自動化發展;自動化倉庫系統

1? 工業制造發展概述

近年來隨著自動化熱潮的推進及人工智能的普及，全球工業自動化趨勢越發凸顯，國家也大力推進向工業4.0的方向改革，實施“中國制造2025”計劃，由制造大國轉變為制造強國。作為世界的“中國工廠”，我國對于工業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，另一方面企業運營成本、生產成本也持續上漲。物聯網、SAP系統、人工智能等技術的更新，使得自動化智能化的生產企業逐步走向主流。傳統的勞動密集型加工企業漸漸趨于過時。為了推動工業安全穩定高效率地發展，需要以工業自動化為橋梁，以智能控制為基礎，發揮人機互動的優勢，來帶動未來產業鏈的全面發展。

2? 倉儲系統管理在生產企業中的重要角色

倉儲系統是生產型企業供應鏈中至關重要的一部分，而倉儲系統管理就是對庫房內的物料物資進行合理的規劃，是庫房利用現有空間資源提供組織、發放、協調服務的過程。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，精益生產則難以達成。

2.1 倉儲系統的管理方案

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

2.2 傳統倉儲的現狀

雖然許多傳統制造企業的供應鏈系統經歷了多年發展，仍然難以擺脫自動化程度低、設備落后、效率低等遺留問題，難以適應快節奏高產能的現代化工廠。

2019年，全國規模以上工業企業增加值比上年度增加5.7%，年內變化趨勢出現緩中趨穩，回升向好的勢態。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，全國規模以上工業企業增加值分別增長6.5%、5.6%、5.0%和6.0%。中小企業較大型企業處于產業結構較低水平，產品銷售率及產品附加值低。而傳統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型企業一旦實現庫房自動化管理，會導致設備資源浪費，不利于企業發展。在企業建成初期，就要對生產規模和產能做出明確分析，如果實際應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構組合成的儲物單元，用堆垛機、傳送帶、氣動換向裝置等組成的配送設備進行物料的才出庫和入庫。由于這類系統能充分利用空間并精準發放貨物，所以我們一般成為“立體化貨倉”。

它的應用相當廣泛。在國內應用到的行業主要有機械制造、化工、食品加工、物流配送、快遞行業等。

3.1 自動化倉庫的組成部分

多層貨架：這部分主要由鋼構型材組合而成，每層每列都用加強筋固定，它們相當于整個系統的“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：一般采用標準尺寸的鐵質托盤，承載能力強且較平穩。料盒：最常見的為工業標準料盒，主要針對體積較小的標準件及電子元器件。

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備，按結構形式分為單立柱和雙立柱，按動作軌跡分為直道彎道和轉移車三種類型，最為常用的是直道服務類型。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、單機自動和聯機自動。主要作用是在高層貨架內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，取出貨格內的貨物運送到巷道口。巷道堆垛機由運行機構、提升機構、載貨臺、機架和電器設備組成。

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

AGV系統：即自動導向小車，分為感應式導向車和激光式導向車。

自動控制系統：驅動自動化倉庫各個設備的自動控制系統，現階段主要以現場總線控制模式為主。

庫存信息管理系統：中央計算機管理系統，是整個系統的核心。目前典型的立體貨倉均采用大型數據處理系統構建客戶機/服務器系統。也可以與其它系統如ERP或SAP系統集合使用。

3.2 自動化倉庫的優越性

自動化倉庫的優點是多方面的，它的基本出發點就是提高空間利用率，將現有的區域可用性發揮到極致。其次，便于形成規模化的管理系統，降低公司管理成本。這也符合我們常說的精益生產，降本增效。傳統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需求進行出入庫，還能和庫房以外的部門例如生產部、財務部、采購部等形成工作連接，可以實施跟蹤庫存或清點盤庫，通過計算機系統和自動上料系統使庫房成為生產企業中一個重要的環節，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，形成自動化的物流系統。

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，可以根據生產線的需求快速響應，及時地將所需物料運送到指定的區域，這是傳統庫房所不能做到的。節省人工，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，經過了解一些大型企業我們可以得知，由于管理的疏漏，物資管理零散，導致庫存與生產脫節。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物流系統，解決了生產各個環節的流通問題和供求矛盾，使原材料的供應和生產使用的數量達到一個平衡值。現代化企業采用集成式大規模生產模式，要求生產過程中各個環節緊密相連，科學管理，實用有效。因此，自動化倉庫系統是一個有力的措施。

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

4? 結束語

縱觀近年來各個行業的蓬勃發展，智能化敏捷化的變革已經來臨。根據中國物流協會信息中心的調研報告未來五年自動化立體貨倉系統每年將會有17%的增長。我國自上世紀70年代投入研發以來，立體貨倉、高速輸送機、AGV自動導向小車均已實現國產化，其中以北京機械工業自動化研究所為代表，自動化倉庫已逐漸滲入各個行業，成為企業管理中的中堅力量，是企業改革創新走向工業4.0的標志。

參考文獻：

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