民航航材管控一體化物流系統(tǒng)規(guī)劃設計

文/李永衡 李成友 盧會超 虞有海 胡建法

隨著我國民航領域的不斷發(fā)展，航空企業(yè)機隊規(guī)模的不斷壯大，新型飛機和配套使用的航材備件日益增多，航材管理也面臨著越來越艱巨的挑戰(zhàn)。航空企業(yè)也越來越重視服務品質(zhì)和成本管控，急需在復雜的市場環(huán)境中持續(xù)優(yōu)化運營模式，降本增效，增強企業(yè)的核心競爭力。航材作為保持和恢復飛機設計性能所必需的零部件，承載著生產(chǎn)保障和經(jīng)營效益改進的雙重職能。倉儲管理條件極為苛刻，甚至直接影響到飛機的飛行安全。傳統(tǒng)的航材倉庫在系統(tǒng)布局、庫存容量、業(yè)務流程、作業(yè)效率、信息追溯、快速響應等方面，顯然已不能滿足現(xiàn)代航材管理的要求，嚴重制約著航材的精細化管理程度。自動化物流系統(tǒng)作為產(chǎn)業(yè)供應鏈智能化集成平臺，流程簡捷、全程可視可控，不僅對于庫存狀態(tài)具有輔助決策優(yōu)勢，而且在內(nèi)外部業(yè)務協(xié)同一體化進程中也發(fā)揮著至關重要的作用。通過管控一體化物流系統(tǒng)的高效管理，可充分緩解航材的保障壓力，提升航材庫的運行效率，縮短航材路徑查找及供給時間，從而維持較高的飛機利用率，改善航空企業(yè)的盈利水平。

一、航材管理特征

航材的種類繁多，由于飛行環(huán)境的不確定，航材的需求和分布具有較強的隨機性，且大部分航材價格高，庫存周期長，需要非常高的保障率。航材庫通常365天24小時全時段運行，系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性要求也非常高。航材流轉工序多，流程嚴格，應急響應時間短，系統(tǒng)銜接較為緊密，空間布局相對緊湊。為確保飛行安全，每一個庫存航材都必須在任意時間和空間內(nèi)快速轉化為可使用的航材。航材數(shù)量呈周期性波動，儲存條件千差萬別。為了體現(xiàn)更精細化的管理，充分利用建筑空間，采用自動化物流系統(tǒng)的建設模式，更能提高倉儲容量和自動化水平。

二、項目建設需求

1.項目概述

由于機隊規(guī)模的不斷擴大，未來將面臨286架飛機的保障要求。某航空公司現(xiàn)有的平面?zhèn)}儲模式，已難以適應快速增長的航材保障需求。現(xiàn)階段航材庫的管理方式嚴重依賴平庫或者擱板式貨架，庫存容量受限，自動化和信息化程度較低，無法獲得更高的作業(yè)效率。待檢和已完成質(zhì)檢的航材為相鄰區(qū)域，業(yè)務部門間活動路徑交叉，各作業(yè)時段相對集中，不利于航材管理及部門職能職責的嚴格劃分。綜合倉儲管理需求，兼顧流程管控，為體現(xiàn)航材管理的全面性，提高航材保障效率。借助新機場的建設機遇，引入現(xiàn)代物流技術建設新一代航材管理基地。以此提升航材的保障作業(yè)效率，提高航材庫的單位面積存儲容量，并通過建立統(tǒng)一的航材管理平臺，完成對大件、中型件或特殊航材信息化管理，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，從而在降低庫存資金占用的情況下，進一步保證飛行安全。

2.設計需求

航材庫為航材管理的核心功能區(qū)，建筑長135m，寬65.6m，可用凈空高度17m。依據(jù)航材流轉業(yè)務流程，規(guī)劃為立體倉庫、發(fā)動機庫、大件庫、中件庫、故障件庫、觀察件庫、串件庫、隔離件庫、追溯件庫等業(yè)務功能區(qū)域。圍繞航材保障率，根據(jù)現(xiàn)有機隊規(guī)模、飛機的日利用小時、航材的平均無故障時間、航材的維修周期等一系列參數(shù)對倉儲需求進行測算。周轉件航材采用托盤承載，累計庫存SKU數(shù)量為18600個，貨位需求數(shù)為4650個；消耗件航材采用周轉箱承載，累計庫存SKU數(shù)量為63360個，貨位需求數(shù)為21120個；微小件航材采用自動貨柜料盒承載，累計庫存SKU數(shù)量為15840個，貨位需求數(shù)為15840個。

在航材流轉過程中，不同的業(yè)務流程涉及不同的航材管理形態(tài)。航材庫的托盤出庫流量為26盤/小時，周轉箱出庫流量為53箱/小時，自動貨柜料盒出庫流量為52盒/小時。利用載具單元的存放比例關系，可得知航材SKU的出庫數(shù)量，托盤為104個/小時，周轉箱為214個/小時，自動貨柜料盒為52個/小時。由于航材庫在使用過程中，會面臨滿庫的情況，需具有添加入庫和揀選出庫的作業(yè)功能。

3.建設目標

突出航材的周轉效率，整合機務維修板塊業(yè)務流程，實現(xiàn)航材接收、轉運、質(zhì)檢、倉儲至領用環(huán)節(jié)的過程控制，各業(yè)務的流轉交接部門區(qū)域隔離。航材管理具備與外站航材分庫互通互聯(lián)功能，利用獨立運行、分段驅動、貨到人等自動化輔助技術，促進各部門間的信息化融合，增強系統(tǒng)的防錯性能。航材庫存狀況可精確化實時動態(tài)管理，以消除不必要的庫存資金成本占用，減少倉儲保管費用，提高航材使用價值，降低缺件頻次，從而提升航空公司服務能力。

三、系統(tǒng)規(guī)劃設計

自動化物流系統(tǒng)立足航材管理物流、質(zhì)檢、倉儲三個核心部門業(yè)務，航材中轉站用于物流部門航材接收及轉運區(qū)域分類，附件維修車間、航化品庫、油化平庫以及航材庫的部分區(qū)域作為特殊航材的存儲區(qū)域采用平庫管理（見圖1）。

圖1 建筑功能區(qū)域示意圖

超大超重超高價值件，源于體積、重量價格因素衡量，該類航材采用自動化物流系統(tǒng)方案風險太大，實現(xiàn)成本較高，直接規(guī)劃為落地存儲。化學品、油漆等特殊危險品航材單獨隔離存放，相應的設備配置防爆功能。SKU數(shù)量多、流量要求大的航材，采用周轉箱立體倉庫管理，為了提高SKU覆蓋量，載具單元采用分格處理。對于體積大使用頻率不高的航材，采用大件托盤立體倉庫管理；而體積適中，重量不大，SKU相對較多的航材采用標準托盤立體倉庫管理；價值高、存放條件要求高的精密高價航材，采用自動貨柜進行管理。

航材按照預定的分類策略分區(qū)存儲，外形尺寸及重量符合設計要求的情況下，優(yōu)先進入航材庫自動化倉儲系統(tǒng)存儲。平庫作為航材的補充存儲條件，所有的航材存儲區(qū)域配備無線網(wǎng)絡，使用手持終端完成航材的倉儲管理。各區(qū)域的航材信息最終匯集至航材庫管理系統(tǒng)，以便于倉儲管理人員快速掌握庫存信息，或者對接上層管理系統(tǒng)，進行資產(chǎn)核對以及相應的航材保障數(shù)據(jù)分析。

航材類型及體積大小各不相同，同一個品項的數(shù)量少，倉庫的每一個存儲單元都可能具有唯一性。航材的流轉過程均有嚴格的簽收及轉運流程，為達到權責嚴格分離的管理模式，部門活動區(qū)域物理隔離，杜絕因部門作業(yè)區(qū)域交叉重疊而帶來的安全隱患。通過對物流動線的優(yōu)化，航材對外轉運流程全部位于一層區(qū)域，以利于后續(xù)的運輸轉運（見圖2）。而涉及質(zhì)檢、分裝、盤點的業(yè)務流程全部設置于航材庫二層平臺，航材管理的關鍵工序縮小至較小的管理空間，以提升作業(yè)人員的活動覆蓋范圍（見圖3）。

圖2 航材庫一層平面圖

圖3 航材庫二層平面圖

1.總體規(guī)劃

航材庫一層區(qū)域規(guī)劃為航材的主要物流活動區(qū)，二層區(qū)域規(guī)劃為航材的業(yè)務活動區(qū)，航材的質(zhì)檢及倉儲分裝規(guī)劃于二層平臺，從而將需要嚴格過程控制的業(yè)務流程與出入庫較為頻繁的區(qū)域完全隔離。物流及其它部門的交接區(qū)設置于一層平臺，各業(yè)務層面以功能適宜進行相應的管理活動區(qū)域區(qū)分，避免了航材的丟失風險。為應對設備后期的維修保養(yǎng)，二層平臺均為小型化設備，避免重型設備在二層作業(yè)，導致地面承載以及維修無法搬運的安全隱患（見圖4）。

圖4 總體規(guī)劃示意圖

業(yè)務流程活動區(qū)域物理隔離，采用兩個作業(yè)平面，既實現(xiàn)了業(yè)務流程的隔離，又增加了作業(yè)面積，最大程度利用了建筑空間。航材可根據(jù)存儲策略，進行單元化管理存放，結合工藝流程，可最大限度減少托盤搬運頻次。二層平臺為整個作業(yè)區(qū)工作人員活動最密集的場所，為確保人機作業(yè)安全，避免移動設備不可控因素對航材及人員造成傷害，航材的分裝輸送采用輸送線的設計模式，航材在作業(yè)過程中的可隊列緩存，從而實現(xiàn)了分裝工序的連續(xù)性作業(yè)。

2.設計參數(shù)

(1) 物料單元

托盤規(guī)格尺寸：

L1200mm×W1000mm×H150mm，航材堆碼高度800mm，最大實托盤重量500kg，材質(zhì)優(yōu)先選擇塑料。

周轉箱規(guī)格尺寸：

L900mm×W400mm×H200mm，最大實盤重量50kg，長度方向每隔100mm設置插頁卡槽，分為9格，材質(zhì)為塑料。

料盒規(guī)格尺寸：

L300mm×W234mm×H90mm，最大實盤重量15kg，長度方向每隔100mm設置插頁卡槽，分為3格，料盒配合自動貨柜使用。

(2) 存儲方式

托盤采用橫梁式貨架，雙貨位單深結構，設計為6048個貨位，貨架設計高度約17m；周轉箱采用牛腿式貨架，單貨位單深結構，設計為45540個貨位，貨架設計高度約17m；自動貨柜采用往復升降式，在一層和二層分別設置操作臺，單臺貨柜配備111個托盤，單托盤承載重量500kg，設計為18870個貨位。

(3) 搬運設備

倉儲區(qū)托盤立體倉庫3個巷道配備3臺轉軌堆垛機，單工位運行方式；周轉箱立體倉庫3個巷道配備3臺轉軌堆垛機，雙工位結構，巷道長度約100m。

為更好地保護航材，相關功能區(qū)域對于存在高度差的輸送，以及樓層間的轉運均采用垂直搬運的方式，從而避免坡道輸送設備因急停引起航材的傾覆。待質(zhì)檢和已質(zhì)檢托盤暫存，采用穿梭車搭載伸縮貨叉的搬運模式，并通過一軌雙車的設計方式，既擴展了作業(yè)區(qū)域，又提高了系統(tǒng)能力，還能針對不同的時段，柔性調(diào)度，降低系統(tǒng)運行能耗。

3.信息載體

目前航空公司使用的航材信息載體為RFID或者條碼，航材包裝上均貼有RFID或條碼標簽。由于自動化物流系統(tǒng)的承載容器均在庫房內(nèi)周轉，物料承載為混品項承載方式，且承載容器與物料信息可實現(xiàn)綁定關系，對于貨位數(shù)較多的情況下，承載容器使用RFID標簽成本投入較大。倉儲單元載具使用一維條碼，價格相對便宜，維護更換較為簡單。

4.區(qū)域功能

系統(tǒng)總體物流動線為垂直分布，航材由側面進入，經(jīng)質(zhì)檢和倉儲分裝流程后入庫，然后再根據(jù)訂單結構揀選出庫。航材依據(jù)分類分級存儲策略分為落地存放、橫梁式重型貨架、托盤立體倉庫、周轉箱立體倉庫、自動貨柜、隔板式貨架等存放方式。物流作業(yè)密集區(qū)域位于建筑中心位置，在整體設計上保障建筑空間利用率最大化，功能上滿足航材轉運及倉儲需求，也具備對復雜流程的多種適應性。

5.管控一體化工藝

為確保質(zhì)檢人員多區(qū)域作業(yè)的困難，航材收貨后的流程規(guī)劃設置待質(zhì)檢航材緩存區(qū)。倉庫管理人員優(yōu)先保障航材出庫的業(yè)務，針對不能及時與質(zhì)檢部門完成交接的實際情況，待質(zhì)檢區(qū)緩存單元與已質(zhì)檢航材管理緩存單元共用，通過倉儲管理系統(tǒng)實現(xiàn)邏輯控制。當質(zhì)檢部門與物流部門完成交接后，由于人員配備無法及時完成航材質(zhì)檢，或者突發(fā)因素導致需要對航材質(zhì)檢重新排序，此時質(zhì)檢部門可將航材存放于穿梭車托盤緩存系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)貨位部分嚴格劃分出待質(zhì)檢盤暫存區(qū)，分配給質(zhì)檢部門使用。質(zhì)檢完成后的托盤，由穿梭車搬運至已質(zhì)檢緩存貨架區(qū)存放，或者根據(jù)倉儲部門的人員狀態(tài)搬運至分裝工位，倉儲部門按對應的存儲位置完成分裝后申請入庫存儲。根據(jù)流程設定，質(zhì)檢部門只能對緩存區(qū)待質(zhì)檢盤有權限管理，倉儲部門只能對已質(zhì)檢盤有權限管理，中間設置交接區(qū)，需要當面交接的事項在隔離區(qū)完成。

通過自動化物流系統(tǒng)整合了各部門間的業(yè)務流程（見圖5），物流動線不交叉，物流和信息流實現(xiàn)了實時跟蹤。入庫航材嚴格執(zhí)行各部門管理流程制度，確保入庫航材均為已質(zhì)檢狀態(tài)（見圖6），從而規(guī)避了航材流轉交接中帶來的不可控風險。

圖5 航材庫一層物流動線圖

圖6 航材庫二層物流動線圖

6.流程設計

(1) 質(zhì)檢收貨流程

該流程位于一層，為質(zhì)檢區(qū)對物流部門的收貨流程，部門間的信息對接通過航材運單號完成，具有空托盤出庫和組盤實托盤上架兩個站臺。托盤碼與運單號完成信息綁定后，操作人員可根據(jù)系統(tǒng)菜單提示，設定實托盤的目標存放位置為質(zhì)檢站臺或暫存區(qū)。

(2) 待質(zhì)檢暫存區(qū)航材質(zhì)檢流程

該流程位于鋼平臺二層區(qū)域，穿梭車將待質(zhì)檢暫存區(qū)航材搬運至質(zhì)檢工位，質(zhì)檢完成后再由穿梭車搬運至已質(zhì)檢暫存區(qū)存儲。

(3) 倉庫與質(zhì)檢工序交接流程

已質(zhì)檢暫存區(qū)的航材出庫至倉庫區(qū)域分裝單元作業(yè)站臺，倉庫管理人員發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題時，則由穿梭車搬運至質(zhì)檢作業(yè)區(qū)的質(zhì)檢工作站臺，由質(zhì)檢區(qū)工作人員處理。

(4) 已質(zhì)檢航材分裝入庫流程

該流程為倉庫管理人員作業(yè)區(qū)域，位于鋼平臺二層，穿梭車將已質(zhì)檢暫存區(qū)的航材搬運至分裝組盤作業(yè)單元的母盤工位，由操作人員對應托盤或周轉箱子工位進行分裝作業(yè)。分裝區(qū)配備托盤碼分機，可將空托盤組拆分成單個空托盤，分裝子托盤工位常備單個空托盤。若需要添加入庫時，系統(tǒng)自動按照分裝排程，提前將庫內(nèi)添加盤搬運至已質(zhì)檢暫存區(qū)，再由穿梭車搬運至分裝組盤單元的子托盤工位。周轉箱分裝單元輸送系統(tǒng)，將空周轉箱輸送至分裝單元的周轉箱子工位，其中設置一個周轉箱站臺用于存放需要入自動貨柜存儲的航材。分裝完成后的航材分布由托盤或者周轉箱輸送系統(tǒng)輸送至庫區(qū)存儲，需要進入自動貨柜存放的航材周轉箱，則輸送至自動貨柜附近由人工整理入柜存儲。

(5) 航材出庫流程

該流程區(qū)域位于一層，出庫可根據(jù)需求采用在線揀選、離線揀選和整箱出庫方式，剩余散盤通過設備輸送入庫存儲。AGV自動搬運出庫時，操作人員可在領料間發(fā)起出庫任務，由AGV將需要的托盤或周轉箱航材，搬運至指定揀選工位，在線揀選完成并進行相應的信息確認后，由AGV搬運返庫存儲。

(6) 盤庫作業(yè)流程

航材盤點涉及倉儲、財務和其他部門，為了不影響一層出庫作業(yè)，設置在二層區(qū)域，主要盤點數(shù)量和檢查質(zhì)量。按計劃通過堆垛機將托盤或周轉箱航材逐個取出，輸送至盤點站臺，操作人員根據(jù)盤庫信息進行盤庫作業(yè)。

四、現(xiàn)場實施效果

民航航材管控一體化物流系統(tǒng)項目于2019年完成規(guī)劃設計，2020年安裝實施，2021年6月正式運行（見圖7、圖8、圖9、圖10）。可存放的航材SKU數(shù)量約18萬個，依托自動化倉儲、AGV移動搬運、自動貨柜、穿梭車緩存等關鍵技術，實現(xiàn)了航材在轉運過程中的全程信息化管理，狀態(tài)記錄更為完整，交接界面也更為清晰，組織機構職責得到了落實。自動化物流系統(tǒng)每小時可同時完成114個托盤、220個周轉箱及360個自動貨柜料盒航材單元的出庫任務。即使是最遠端航材，出庫時間也僅需185秒，有效地提升了航材的出庫效率。利用輔助揀選、貨到人以及托盤一貫化承載的航材流轉方式，節(jié)約了近60%的人力資源，極端情況的航材保障能力縮短至30分鐘，進一步保證了航班的準點率。航材管理也變得更加高效智能，保障效率顯著增強，現(xiàn)已成為集航材配送、物流、信息流為一體的航材倉儲管理運營中心。

圖7 分裝作業(yè)區(qū)域

圖8 穿梭車緩存系統(tǒng)

圖9 質(zhì)檢緩存作業(yè)區(qū)域

圖10 倉儲及輸送區(qū)域

五、結束語

在機場用地趨于緊張的情況下，自動化立體倉庫有效地提高了倉儲面積。充分利用倉儲管理系統(tǒng)的決策分析功能，實時監(jiān)控庫存，定期信息維護，確保航材時刻處于全程跟蹤狀態(tài)。從而提高航材監(jiān)管效率，提升航材保障率，保障飛行安全。

航材管理既涉及多樣化的管理流程，又面臨航線業(yè)務帶來的機型變化和飛機數(shù)量的增長。系統(tǒng)設計具有相應的柔性，載具單元可進行動態(tài)分隔，以容納更多的航材類別。系統(tǒng)能力可進行柔性化動態(tài)調(diào)度，以適應不斷變化的航材管理需求。管理系統(tǒng)還可進行多倉管理，在單體倉儲容量飽和的情況下實現(xiàn)多倉儲擴展。從而使航材庫的規(guī)劃設計具備相應的柔性，滿足不斷變化的航材管理策略。

航材流轉通常需要多個部門協(xié)同工作，但又必須確保部門職責清晰。管控一體化物流系統(tǒng)的引入使用，對于航材隨機處理效率的顯著增強。利用智能物流系統(tǒng)的少人或無人化設計，實現(xiàn)了航材各流轉環(huán)節(jié)的精準控制。以最少的流程、最少的搬運次數(shù)，滿足各業(yè)務部門的業(yè)務模式需求。通過流程的深化挖掘，流程管控一體化管理方法、技術層次、規(guī)劃定位的提升，將越來越弱化倉儲作為物流節(jié)點的靜態(tài)功能。單體航材庫的規(guī)模也將更大，流程也將會更加復雜。以自動化物流系統(tǒng)為核心，高效而智能，低耗而又充滿柔性的管控一體化物流系統(tǒng)，也將會得到更多的重視。