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1、柔性仓储自动化技术在家居建材行业中的应用

文｜北京起重运输机械设计研究院有限公司

张方绪 滕旭辉

摘 要：柔性仓储自动化技术在家居建材行业中的应用是大势所趋。本文从托盘的选择、货架的规划、堆垛机的设计、输送设备的设计等方面研究多种尺寸托盘混合存储的方法，使用模组化、多货叉、多排链、多导向等设计理念，为实现最大化的柔性仓储自动化物流整体解决方案提供设计思路及方法。

关键词：多种尺寸混合存储、柔性存储、模组化设计

一、引言

随着我国城镇化率和居民收入水平的不断提高，以家具、橱柜、卫浴等为代表的家居产品消费需求逐年扩大，促进了家居市场规模持续扩大。家居产业链上，材料供应商、制造商、经销商、连锁家居商场、电子商务平台、物流服务商、终端服务商等各类企业迎来了前所未有的发展机遇和挑战，龙头企业纷纷上市。整个家居行业越来越趋向于为顾客提供一体化、个性化、定制化的家居生活解决方案，全屋家居、定制家居、大店模式、全品类经营、多元化渠道等成为各企业共同的发展趋势。家居企业未来的竞争将是基于品牌的产品丰富度、性价比、交付速度、服务体验、顾客参与等方面的全面竞争，而这种竞争的本质将在很大程度上体现为企业供应链能力的竞争。

某家居大型商业连锁集团公司为几千家家居建材经销商或工厂至终端消费者（B2C业务）提供物流配送及安装服务，其家居建材智能物流配送中心建设项目，仓储对象包含陶瓷洁具、橱柜、家具（板式、实木、欧美、儿童等）、瓷砖、木窗、床品、沙发、厨卫及一般家用电器、地板等30多大类、几十万SKU的物料品类，具有货物尺寸跨度大、形状各异、流通特性多样、仓储要求各不相同的特点。为了提升供应链能力，该智能物流配送中心规划要求适应未来市场变化，因此要求货位存储区域、输送方式、托盘形式和参数等考虑柔性设计，方便根据业务要求进行调整优化使用。这样就对托盘选择、多尺寸托盘混合存储、多尺寸托盘混合输送等技术提出了更高的要求。

本文从托盘单元规划及自动化物流设备的选型及设计等方面入手，研究一套多种尺寸托盘混合存储的自动化物流整体解决方案，尽可能最大化的实现柔性、灵活性及通用性的目标，为实现最大化的柔性仓储自动化物流整体方案提供设计思路及方法，该方案已落地应用并达到了预期目标。

二、项目概况

本项目以成为国内家居建材行业自动化、智能化最高的物流流通基地为目标，由北京起重运输机械设计研究院有限公司于2019年负责承建，大量采用AS/RS系统、AGV系统、货到人系统、视觉识别等先进的自动化、智能化装备与技术，实现入库、出库、装卸等环节的无人化、少人化作业。

项目共建设2座自动化立体仓库，建筑高度24米，主要物流装备包含26台高速堆垛机，共计5万个托盘货位，96台大型AGV，6套托盘输送机系统，1套设备自动化控制系统（WCS系统），立体库主要存放符合托盘存储规格的标准化商品和定制化商品，兼容2.3×2.5m以内货物。在仓储作业过程中，产品输送线、全景扫描站、自动化立体库、AGV小车等智能化设施可互联互通、自主控制，并自行完成对货物的运输、扫描、外检、存储、地面运送等流程，在每一个环节都实现了运输路径、货物摆放等的最优，最大程度的节省空间、提高效率。

三、混合存储方法研究

1. 模组化托盘单元设计思路

（1）品类尺寸分析

根据实地调研和商品尺寸情况，对主要品类的所使用托盘比例进行分析，结果如表1所示。

以各品类的订单占比作为权重，结合表1托盘比例，得出整个项目四种托盘的比例，如表2所示。

通过分析4种尺寸托盘的储位占比分别为：37%，17%，39%，6%，异形品占比为1%。

（2）货物单元高度分析

结合实地调研测量数据，对存储货物高度进行分析，并以货架75mm的高度差，分别对895mm、970mm、1045mm、1120mm、1195mm、1270mm、1345mm、1420mm的货位码放高度计算误差空间，结果如表3所示。

由表3可知：实木家具、瓷砖类码放高度在970mm左右仓库空间利用率最大；板式家具、欧美家具、热水器、洁具等品类码放高度在1270mm左右空间利用率最大。

综上所述，设定存储单元高度为3种：1150mm、1450mm、1470mm（含180mm/200mm托盘高度）。

（3）托盘尺寸选择

在考虑通用性及柔性的前提下，托盘按模组化设计，要求不同尺寸的托盘在货架、堆垛机、输送机可兼容，基于此本项目规划下列多种类型托盘。

①标准托盘

尺寸：W1100×L1200×H180mm，

采用单面三纵梁设计，单叉叉取，主要适用于存储瓷砖、部分小型家具（如餐椅、床头柜等）、灯具、电器、地板、卫浴等产品。

②通用型托盘

尺寸：W 1100×L 2500×H 180mm，采用单面三纵梁设计，单叉叉取，插孔位置与标准托盘保持一致，主要适用于板式家具、实木家具、欧美家具、定制家具、门窗等产品的存储。

③大型托盘

尺寸：W 2300×L 2500×H 200mm，采用单面五纵梁设计，双叉叉取，单叉插孔位置与另外两种托盘保持一致，主要适用于软床、床垫、成套沙发、成套家居等产品的存储。

（4）托盘结构设计

本项目采用川字底托盘，为了使托盘与堆垛机叉取和混合输送相配合，对托盘底部结构做如图4设计。

2. 模组化货架单元设计思路

（1）标准托盘货架单元设计

考虑货架单元通用性，将标准托盘1200mm方向垂直于巷道方向布置，具体如图5所示，每排货架单元存储两个标准托盘，两排货架单元存储四个标准托盘。

（2）通用型托盘货架单元设计

考虑在标准托盘与通用型托盘混合储存的情况下，为了提高货位的实际利用率，将通用型托盘2500mm方向垂直于巷道方向布置，具体如图6所示，两排货架存储两个通用型托盘。

（3）大型托盘货架单元设计

考虑货架单元通用性，将大型托盘2500mm方向垂直于巷道方向布置，具体如图7所示，两排货架单元存储一个大型托盘。

以上基于模组化存储单元及货架单元设计，实现标准托盘、通用型托盘、大型托盘的混合存储，满足项目规划的柔性要求，本设计能够更加灵活地应对未来市场需求的变化。

3. 模组化堆垛机设计思路

三种托盘的混合存储对自动化仓储核心设备——堆垛机提出了更高的要求，为了实现对三种托盘的存取，堆垛机采用双立柱、单载货台、双组货叉设计，实现可同时存储2个小托盘、2个通用托盘、1个大型托盘的要求，如图8所示。

4. 模组化输送设备设计思路

实现多种尺寸托盘的共线输送是仓库柔性化的关键所在，本项目方案采用链条式托盘输送机、辊筒托盘输送机等多种设备解决托盘的输送问题。

（1）链条式托盘输送机设计

因托盘采用单面多纵梁托盘，因此链条方向存在1200mm与2500mm长度的共线输送，可采用多排链方式进行解决，如图9所示。

（2）辊筒托盘输送机设计

辊筒输送机根据不同尺寸的托盘分别设有输送导向，确保托盘在长距离输送过程中不会跑偏，参见图10。

四、结束语

本文在考虑自动化仓储系统的通用性及柔性的前提下，对货架、托盘、堆垛机、输送机、穿梭车等关键设备进行模组化、柔性化设计，使系统满足多种尺寸托盘的存取要求，为大尺寸跨度、流通特性多样、仓储要求各不相同的货物提供了多种托盘混合存储的自动化解决方案思路。

2、自动化仓储设备：什么是智能仓储？智能仓储有哪些设备

什么是智能仓储？智能仓储有哪些设备

智能仓储：

智能仓储其实就是仓库当中自动化存储设备，与智能化的家具一样智能仓储自然也可以实现自动进行工作。自动化工作也正是智能仓储最大的特色之一，这种工作模式结合人工能够很大程度的提升仓库的工作效率，最大化的减少人工成本。

智能仓储有以下设备：

1、AGV小车

用AGV来取代人员搬运,将人从搬运作业中解脱出来。AGV小车将货物输送到指定的上料机或下料机上面，实现从物料入仓到产线再到成品入仓出货的物流运输智能化和无人化。

2、智能仓储

智能仓储系统是由立体货架、有轨巷道堆垛机、出入库输送系统、信息识别系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统以及其他辅助设备组成的智能化系统。

3、智能物流系统

无论使用什么智能设备，都需要智能物流系统来进行管控，智能物流系统负责对智能物流设备之间和智能物流设备和生产设备之间进行衔接，起到了承上启下的作用。它以物联网技术为基础，按约定的协议，将被处理对象与互联网相连接。

智能仓储好处：

1、由于能充分利用仓库的垂直空间,其单位面积存储量远远大于普通的单层仓库(一般是单层仓库的4-7倍)。目前,世界上最高的立体仓库可达40多米,容量多达30万个货位。

2、仓库作业全部实现机械化和自动化,一方面能大大节省人力,减少劳动力费用的支出,另一方面能大大提高作业效率。

3、采用计算机进行仓储管理,可以方便地做到"先进先出",并可防止货物自然老化、变质、生锈,也能避免货物的丢失。

4、货位集中,便于控制与管理,特别是使用电子计算机,不但能够实现作业的自动控制,而且能够进行信息处理。

5、能更好地适应黑暗、低温、有毒等特殊环境的要求.例如,胶片厂把胶片卷轴存放在智能仓储仓库里,在完全黑暗的条件下,通过计算机控制可以实现胶片卷轴的自动出入库。

6、采用托盘或货箱存储货物,货物的破损率显着降低。

什么是智能自动化仓储

智能自动化仓储一般是由自动化立体仓库、立体货架、有轨巷道堆垛机、高速分拣系统、出入库输送系统、物流机器人系统、信息识别系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统、以及其他辅助设备组成，并且还要借助当下最火热的物联网技术，如RFID 通过先进的控制、总线、通讯等手段，实现对各类设备的自动出入库作业。推荐选择去来也科技学习，该平台是智能自动化平台，易学易用，兼容性稳定性强。【点击免费使用社区版】

智能自动化仓储需要应用互联网、物联网、云计算、大数据、人工智能、RFID GPS等技术的支撑。同时。我国仓储业也正在向智能仓储与互联网平台发展，条形码、智能标签、无线射频识别等自动识别标识技术、可视化及货物跟踪系统、自动或快速分拣技术等已经在一些专业仓储企业大量应用。

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自动化仓储设备有哪些优点与缺点

自动化立体仓库其优势是多方面的，对于企业来说,可从以下几个方面得到体现：

一、节约仓库占地面积，使仓库的空间实现了充分的利用。由于自动化立体仓库采用大型仓储货架的拼装，又加上自动化管理技术使得货物便于查找，因此建设自动化立体仓库就比传统仓库的占地面积小，但是空间利用率大。在发达国家，提高空间的利用率已经作为系统合理性和先进性的重要考核指标。在提倡节能环保的今天，自动化立体仓库在节约占地资源上有着很好的效果，也是必将使未来仓储发展的一大趋势。

二、自动化管理提高了仓库的管理水平。自动化立体仓库采用计算机对货品信息进行准确无误的信息管理，减少了在存储货物中可能会出现的差错，提高了工作效率。同时，立体自动化仓库在入库出库的货品运送中实现机动化，搬运工作安全可靠，减少了货品的破损率，还能通过特殊设计使一些对环境有特殊要求的货品能有很好的保存环境，比如有毒、易爆的货品，也减少了人在搬运货品时可能会受到的伤害。

三、自动化立体仓库可以形成先进的生产链，促进了生产力的进步。专业人士指出，由于自动化立体仓库的存取效率高，因此可以有效地连接仓库外地生产环节，可以在存储中形成自动化的物流系统，从而形成有计划有编排的生产链，使生产能力得到了大幅度的提升。

自动化立体仓库的缺点

（1）结构复杂，配套设备多，需要大量的基建和设备投资。

（2）高层货架要使用大量的钢材，货架安装精度要求高，施工比较困难，且施工周期长。

（3）控制系统一旦发生故障，整个仓库将处于瘫痪状态，收发作业就会中断。

（4）储存货物的品种受到一定限制，对长大笨重货物必须单独设立储存系统。

（5）对仓库管理和技术人员的素质要求较高，必须经过专门培训方能胜任。

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