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    家具企業立體倉庫管理及關鍵技術研究

      信息來源:   發布時間:2021-07-31  點擊數:

    0 引言

    家具製造業屬於離散型製造,是先將原料在不同加工地點加工成某一部位的零件,最後將不同部位的零件組裝成為成品的加工裝配型生產,這要求家具企業的倉庫對產品的原料、半成品、成品都有一定的儲存量,才能夠確保企業在生產製造過程中各個階段能夠協調進行[1,2]。同時,個性化定製的提出,讓多品種、小批量以及短交貨周期成為家具製造業的一大特征,這一特征加速了家具企業柔性製造模式的發展,在提高了效率的同時也增加了分揀工作量,對企業的倉儲管理造成了巨大的壓力[3,4]

    我國家具製造業起步較晚,信息化以及機械化程度整體較低,大部分企業的作業模式為半機械化甚至是人工作業,包括填單、貨品的出入庫以及盤點等工作,並且這種倉儲模式屬於靜態存儲,而現代家具企業的發展模式對倉儲係統的需求不僅僅是存儲物品,還要求它具備從入庫到出庫的輸送、分發等方麵的管理功能[5,6,7,8],立體倉庫作為信息化與自動控製技術相結合的產物,具有利用縱向空間,減少土地麵積占用以及企業投入資金;利用信息化控製,做到先入先出以及貨物的即時盤點與追溯;減少人工操作,提高貨物流動速度以及錯誤率;合理調節庫存,減少企業資金積壓等諸多優勢,利用自動化立體倉儲實現家具企業的信息化高效管理是家具製造業的必然發展趨勢[9]

    基於此,本文針對家具行業的倉儲管理現狀,闡述了實施立體倉庫的必要性以及立體倉庫管理的關鍵技術,為家具企業建設與管理現代化倉儲係統提供借鑒與參考。

    1 立體倉庫的定義與組成

    1.1 立體倉庫的定義

    自動化立體倉庫又被稱作高層貨架倉庫或自動存取倉庫,是涵蓋了存放、分發、輸送、管理等多種功能的新型企業倉儲模式,構成元素包括五個部分,如圖1所示。通過利用無線射頻以及自動引導小車等先進的自動化技術,可以實現企業的原料、半成品以及成品從入庫到出庫全過程的自動化,從長遠目標來看,是降低企業生產成本,提高企業生產效率的有效手段[10,11]

    圖1 立體倉庫構成元素

    圖1 立體倉庫構成元素   下載原圖


    1.2 立體倉庫的組成

    自動化立體倉庫係統是一個構造十分複雜的自動化信息係統,根據係統的不同組成部分,總結歸納出自動化立體倉庫有以下幾種分類標準,如表1所示。在幾種不同的分類方式中,以貨架結構為依據最為常見,本文將對這一分類方式中的立體倉庫形式進行重點闡述。

    表1 立體倉庫類型     下載原表

    表1 立體倉庫類型
    圖2 單元貨架式立體倉庫

    圖2 單元貨架式立體倉庫   下載原圖


    圖3 貫通式立體倉庫

    圖3 貫通式立體倉庫   下載原圖


    圖4 垂直循環式立體倉庫

    圖4 垂直循環式立體倉庫   下載原圖


    圖5 水平循環式立體倉

    圖5 水平循環式立體倉   下載原圖


    1.2.1 單元貨架式立體倉庫

    單元貨架式立體倉庫目前是各個領域應用最多的一種倉儲形式,如圖2所示。在三種形式的貨架中,它的通用性最強,對存儲貨品的要求不高。每兩排單元貨架成一組,沿著立體倉庫的寬度方向設有多組貨架,每組貨架之間有一個巷道,巷道麵積大約占整個立體倉庫麵積的1/3,自動堆垛機在巷道沿著直線軌道或者U型軌道進行機械行走以及自動存取貨物作業,在巷道的一端或兩端設有立體倉庫的出入口[12,13]

    1.2.2 貫通式立體倉庫

    貫通式倉庫又稱通廊式倉庫或者駛入式倉庫,如圖3所示,組成倉庫的所有貨架為一個整體,單元貨架之間未設置巷道,在空間相同的情況下,對比單元貨架式立體倉庫,它的儲存量是其兩倍,空間利用率在三種貨架形式中最高,但由於取消了貨架之間的巷道,導致在出庫時不能實現貨物的先入先出,且貨架尺寸一定,比較適合大批量、少規格、少品種的貨品儲存。

    1.2.3 循環式立體倉庫

    根據運轉方向的不同,循環式立體倉庫又可以分為水平旋轉式與垂直旋轉式兩種,如圖4、圖5所示,循環式立體倉庫是通過內部的鏈條運轉實現所存儲的貨品在垂直或水平方向進行移動,當信息控製中心給出需要出庫貨品的屬性、規格等信息後,循環式立體倉庫會將相對應的貨品穩定的轉到出貨口。這種形式的立體倉庫對鏈條等強度要求較高,因此經常運用在貨品出入庫頻率不太高的企業。

    2 構建立體倉庫的必要性

    2.1 提高空間利用率

    家具企業屬於加工裝配型生產,要求對生產所需的原料、半成品以及成品有一定的儲存量,並且家具原料與成品體積龐大,要求企業倉庫有足夠的存儲空間,但目前我國土地資源稀少,並且價格昂貴,立體倉庫可以通過使用高層立體貨架,利用垂直空間,在不擴大土地占用麵積的情況下將倉儲量擴大至原來的4~7倍,提高了企業的空間利用率,從源頭上減少了企業的資金投入[14]

    2.2 提高貨物質量與周轉率

    首先,傳統倉儲模式人工作業占比大、過於依賴勞動力,降低了企業物流的效率、準確性以及安全性。其次,由於製作過程的特殊性,家具半成品一般會積累到一定數量後才會傳遞到下一道工序或下一個車間,導致企業經常因為層積堆疊造成貨物積壓,堆積在最底層的零件不能實現先入先出。自動化立體倉庫采用信息化管理,可以通過利用互聯網與自動化技術,減少人工操作,加快貨品的流通速度,合理的減少庫存數量,在很大程度上減少企業在倉儲環節上的資金積壓,降低倉儲環節的資金壓力以及生產成本,讓企業能夠有更多的資金用於產品的研製與創新[7]

    2.3 實現信息化管理

    貨品的儲存狀態、數量以及完整性是企業重大決策的重要依據,而傳統人工盤點的方式不僅費時費力,且效率低、錯誤率高。立體倉庫與企業之間的信息管理係統是高度集成的,可以實現家具企業在管理部分的自動化,避免了信息化“孤島”的出現。通過立體倉庫的實時反應,管理者可以隨時了解存儲貨品的倉儲狀態以及數量,通過協調庫存與生產之間的關係,對生產計劃及時做出規劃與決策。

    2.4 實現企業均衡生產

    立體倉庫可以將傳統的倉儲作業轉變為可以機械化的通過按照物料的規格尺寸、品種、色彩等等而進行自由的選擇貨位,並且在出庫時自動取出物料,按照生產的需要進行先入先出,由一個靜態倉庫轉變為一個動態倉庫,符合家具企業短交貨周期的交貨時間/生產周期≥1的標準,從而實現原材料與家具成品之間的均衡生產。

    2.5 實現特殊材料儲存

    製作家具所需要的木材、膠黏劑、漆料等原材料對存儲環境以及工作人員的操作要求較高,主要體現在:1)木材具有幹縮濕脹的環境特性,需要溫濕度與木材自身含水率能夠達到一定平衡的存儲環境;2)膠黏劑與漆料等屬於易燃、有毒物品,不僅需要小心搬運,還需要避光低溫保存的存儲環境。傳統的倉儲模式無法實現倉儲環境的精準控製,經常會發生由於工作人員操作不當或對倉儲環境管理不當導致木材開裂變形甚至是黴變等無法回轉的情況。自動化立體倉庫基本可以實現整個運作過程的無人作業,隻需要部分技術人員在控製室操控自動化設備,可以滿足家具倉儲環境的溫濕度以及光照的要求甚至可以實現倉儲環境的全黑暗作業。

    3 立體倉庫管理的關鍵技術

    根據物品的在庫狀態,企業倉儲管理(如圖6所示)可以歸納總結為貨品的入庫管理、在庫管理以及出庫管理,而物品從入庫到出庫的整個過程中,都需要通過技術人員利用軟件係統操控自動化設備實現,所以,本文從軟件管理、設備管理以及操作人員管理三個方麵對企業管理倉庫的關鍵技術進行分析與闡述。

    圖6 企業倉儲管理內容示意圖

    圖6 企業倉儲管理內容示意圖   下載原圖


    3.1 軟件管理

    傳統的手工填寫方式由於效率低、錯誤率高等缺點已經逐漸被淘汰,而磁卡、條形碼等技術自身也存在很多缺陷,無線射頻技術(RFID,Radio Frequency Identification)作為一種新興技術,利用電磁感應或者電磁反向散射原理可以實現在不直接接觸的情況下對倉儲貨品進行自動識別及記錄,具有處理信息高效準確、耐高溫、使用壽命長、穿透性強、數據儲存量驚人、使用環境要求低、安全性高等諸多優點[15]。目前倉儲管理係統(WMS,Warehouse Management System)在製造業中應用比較普遍,通過互聯網實現企業各個環節的集約化管理,將RFID技術與WMS係統連接,可以減少貨品在流通過程中的人工幹預,避免繁瑣的人工輸入等流程,同時保證操作人員能夠及時了解以及處理貨物在流通過程中任何問題,提高立體倉庫出入庫時的揀選工作,降低貨品的滯留時間,加快企業的生產進程。

    3.2 設備管理

    3.2.1 堆垛機貨位優化

    受個性化定製的影響,家具企業的原料品種趨於複雜多樣化,不同規格的原材料種類較多,而自動化立體倉庫在建成以後尺寸規格無法進行調整,容易造成存儲雜亂,沒有規律的現象。按照上輕下重、分區存放以及短距離出入庫的原則對貨品在入庫時進行貨位優化處理,按照企業的不同要求,大致有四種不同的分配方法:1)根據出入庫頻率的高低做定位儲存;2)根據貨品入庫時間的先後做隨機儲存;3)根據產品規格、屬性、流動性做分類儲存;4)貨品共享貨位做共享儲存[16]。準確的倉儲方式可以有效地縮短倉儲貨品出入庫的距離,從而降低貨品流通的時間,同時合理的貨位安排還可以增加倉儲空間的利用率。

    3.2.2 自動引導小車路徑優化

    輸送係統在立體倉庫係統中發揮著十分重要的作用,它是連接存儲與分揀、客戶與貨品的“紐帶”,而自動引導小車(AGV,Automated Guided Vehicle)的數量以及運行路徑是影響輸送係統最主要的因素。通過遺傳算法計算出AGV的最佳運行路線,可以保證AGV能夠以最短的路線將貨品運輸到製定地點,有效的減少無效勞動,提高運輸設備的利用率[17]

    3.2.3 設備日常維護

    立體倉庫采用先進的自動化設備與管理方式,構成倉庫的設備控製係統結構複雜[8],導致操作人員對係統或是設備存在的小問題難以及時發現,當小問題積累成為大問題導致部分係統或設備癱瘓後,整個立體倉庫將停止運轉,並且設備維修困難,隻能依賴於供應商,無法做到故障的及時修複[18],影響整個企業的生產計劃,極大的降低企業的生產效率。企業可以通過建立完善的管理與日常維護準則,保證工作人員定期的維護與檢查立體倉庫的係統與設備,尤其對易發生故障的位置做重點檢查,防止小問題變大問題情況的出現。

    3.3 操作人員管理

    傳統的倉儲模式對工人的體力要求較高,對文化水平要求較低,而自動化立體倉庫需要操作人員在控製中心對自動化設備進行操控,這就要求操作人員的技術素養必須達到一定的標準,除了需要具有傳統的實物管理、統計分類等能力之外,還需要全麵掌握自動化設備是使用技能與維修技能。企業可以通過邀請專業人士對公司的操作人員進行定期培訓,並在學習的後期進行考核,以便提高員工的專業素養,避免在工作過程中因為操作不當而產生失誤,在無形中提高企業的生產效率。

    4 結語

    自動化立體倉庫利用垂直空間,結合信息化與自動化技術構成了先進的物流係統,成為家具製造業乃至中國製造業發展生產的利器,但正是由於它的先進性,導致企業在管理過程中極易出現各種問題。隻有真正了解立體倉庫,掌握管理自動化立體倉庫的關鍵技術,才能夠引導企業正確使用,真正滿足企業降低生產成本,提高生產效益的長遠發展目標。


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