摘?要： 柔性倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化技術(shù)在家居建材行業(yè)中的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。本文從托盤的選擇、貨架的規(guī)劃、堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)、輸送設(shè)備的設(shè)計(jì)等方面研究多種尺寸托盤混合存儲(chǔ)的方法，使用模組化、多貨叉、多排鏈、多導(dǎo)向等設(shè)計(jì)理念，為實(shí)現(xiàn)最大化的柔性倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化物流整體解決方案提供設(shè)計(jì)思路及方法。

關(guān)鍵詞：多種尺寸混合存儲(chǔ)、柔性存儲(chǔ)、模組化設(shè)計(jì)

一、引言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化率和居民收入水平的不斷提高，以家具、櫥柜、衛(wèi)浴等為代表的家居產(chǎn)品消費(fèi)需求逐年擴(kuò)大，促進(jìn)了家居市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。家居產(chǎn)業(yè)鏈上，材料供應(yīng)商、制造商、經(jīng)銷商、連鎖家居商場(chǎng)、電子商務(wù)平臺(tái)、物流服務(wù)商、終端服務(wù)商等各類企業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)，龍頭企業(yè)紛紛上市。整個(gè)家居行業(yè)越來越趨向于為顧客提供一體化、個(gè)性化、定制化的家居生活解決方案，全屋家居、定制家居、大店模式、全品類經(jīng)營(yíng)、多元化渠道等成為各企業(yè)共同的發(fā)展趨勢(shì)。家居企業(yè)未來的競(jìng)爭(zhēng)將是基于品牌的產(chǎn)品豐富度、性價(jià)比、交付速度、服務(wù)體驗(yàn)、顧客參與等方面的全面競(jìng)爭(zhēng)，而這種競(jìng)爭(zhēng)的本質(zhì)將在很大程度上體現(xiàn)為企業(yè)供應(yīng)鏈能力的競(jìng)爭(zhēng)。

某家居大型商業(yè)連鎖集團(tuán)公司為幾千家家居建材經(jīng)銷商或工廠至終端消費(fèi)者（B2C業(yè)務(wù)）提供物流配送及安裝服務(wù)，其家居建材智能物流配送中心建設(shè)項(xiàng)目，倉(cāng)儲(chǔ)對(duì)象包含陶瓷潔具、櫥柜、家具（板式、實(shí)木、歐美、兒童等）、瓷磚、木窗、床品、沙發(fā)、廚衛(wèi)及一般家用電器、地板等30多大類、幾十萬SKU的物料品類，具有貨物尺寸跨度大、形狀各異、流通特性多樣、倉(cāng)儲(chǔ)要求各不相同的特點(diǎn)。為了提升供應(yīng)鏈能力，該智能物流配送中心規(guī)劃要求適應(yīng)未來市場(chǎng)變化，因此要求貨位存儲(chǔ)區(qū)域、輸送方式、托盤形式和參數(shù)等考慮柔性設(shè)計(jì)，方便根據(jù)業(yè)務(wù)要求進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化使用。這樣就對(duì)托盤選擇、多尺寸托盤混合存儲(chǔ)、多尺寸托盤混合輸送等技術(shù)提出了更高的要求。

本文從托盤單元規(guī)劃及自動(dòng)化物流設(shè)備的選型及設(shè)計(jì)等方面入手，研究一套多種尺寸托盤混合存儲(chǔ)的自動(dòng)化物流整體解決方案，盡可能最大化的實(shí)現(xiàn)柔性、靈活性及通用性的目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)最大化的柔性倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化物流整體方案提供設(shè)計(jì)思路及方法，該方案已落地應(yīng)用并達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

二、項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目以成為國(guó)內(nèi)家居建材行業(yè)自動(dòng)化、智能化最高的物流流通基地為目標(biāo)，由北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司于2019年負(fù)責(zé)承建，大量采用AS/RS系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)、貨到人系統(tǒng)、視覺識(shí)別等先進(jìn)的自動(dòng)化、智能化裝備與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)入庫(kù)、出庫(kù)、裝卸等環(huán)節(jié)的無人化、少人化作業(yè)。

項(xiàng)目共建設(shè)2座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，建筑高度24米，主要物流裝備包含26臺(tái)高速堆垛機(jī)，共計(jì)5萬個(gè)托盤貨位，96臺(tái)大型AGV，6套托盤輸送機(jī)系統(tǒng)，1套設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)（WCS系統(tǒng)），立體庫(kù)主要存放符合托盤存儲(chǔ)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化商品和定制化商品，兼容2.3×2.5m以內(nèi)貨物。在倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)過程中，產(chǎn)品輸送線、全景掃描站、自動(dòng)化立體庫(kù)、AGV小車等智能化設(shè)施可互聯(lián)互通、自主控制，并自行完成對(duì)貨物的運(yùn)輸、掃描、外檢、存儲(chǔ)、地面運(yùn)送等流程，在每一個(gè)環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸路徑、貨物擺放等的最優(yōu)，最大程度的節(jié)省空間、提高效率。

  三、混合存儲(chǔ)方法研究

1. 模組化托盤單元設(shè)計(jì)思路

（1）品類尺寸分析

根據(jù)實(shí)地調(diào)研和商品尺寸情況，對(duì)主要品類的所使用托盤比例進(jìn)行分析，結(jié)果如表1所示。

以各品類的訂單占比作為權(quán)重，結(jié)合表1托盤比例，得出整個(gè)項(xiàng)目四種托盤的比例，如表2所示。

通過分析4種尺寸托盤的儲(chǔ)位占比分別為：37%，17%，39%，6%，異形品占比為1%。

（2）貨物單元高度分析

結(jié)合實(shí)地調(diào)研測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)存儲(chǔ)貨物高度進(jìn)行分析，并以貨架75mm的高度差，分別對(duì)895mm、970mm、1045mm、1120mm、1195mm、1270mm、1345mm、1420mm的貨位碼放高度計(jì)算誤差空間，結(jié)果如表3所示。

由表3可知：實(shí)木家具、瓷磚類碼放高度在970mm左右倉(cāng)庫(kù)空間利用率最大；板式家具、歐美家具、熱水器、潔具等品類碼放高度在1270mm左右空間利用率最大。

綜上所述，設(shè)定存儲(chǔ)單元高度為3種：1150mm、1450mm、1470mm（含180mm/200mm托盤高度）。

（3）托盤尺寸選擇

在考慮通用性及柔性的前提下，托盤按模組化設(shè)計(jì)，要求不同尺寸的托盤在貨架、堆垛機(jī)、輸送機(jī)可兼容，基于此本項(xiàng)目規(guī)劃下列多種類型托盤。

①標(biāo)準(zhǔn)托盤

尺寸：W1100×L1200×H180mm，

采用單面三縱梁設(shè)計(jì)，單叉叉取，主要適用于存儲(chǔ)瓷磚、部分小型家具（如餐椅、床頭柜等）、燈具、電器、地板、衛(wèi)浴等產(chǎn)品。

②通用型托盤

尺寸：W 1100×L 2500×H 180mm，采用單面三縱梁設(shè)計(jì)，單叉叉取，插孔位置與標(biāo)準(zhǔn)托盤保持一致，主要適用于板式家具、實(shí)木家具、歐美家具、定制家具、門窗等產(chǎn)品的存儲(chǔ)。

 ③大型托盤

尺寸：W 2300×L 2500×H 200mm，采用單面五縱梁設(shè)計(jì)，雙叉叉取，單叉插孔位置與另外兩種托盤保持一致，主要適用于軟床、床墊、成套沙發(fā)、成套家居等產(chǎn)品的存儲(chǔ)。

 （4）托盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目采用川字底托盤，為了使托盤與堆垛機(jī)叉取和混合輸送相配合，對(duì)托盤底部結(jié)構(gòu)做如圖4設(shè)計(jì)。

2. 模組化貨架單元設(shè)計(jì)思路

（1）標(biāo)準(zhǔn)托盤貨架單元設(shè)計(jì)

考慮貨架單元通用性，將標(biāo)準(zhǔn)托盤1200mm方向垂直于巷道方向布置，具體如圖5所示，每排貨架單元存儲(chǔ)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)托盤，兩排貨架單元存儲(chǔ)四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)托盤。

（2）通用型托盤貨架單元設(shè)計(jì)

考慮在標(biāo)準(zhǔn)托盤與通用型托盤混合儲(chǔ)存的情況下，為了提高貨位的實(shí)際利用率，將通用型托盤2500mm方向垂直于巷道方向布置，具體如圖6所示，兩排貨架存儲(chǔ)兩個(gè)通用型托盤。

（3）大型托盤貨架單元設(shè)計(jì)

考慮貨架單元通用性，將大型托盤2500mm方向垂直于巷道方向布置，具體如圖7所示，兩排貨架單元存儲(chǔ)一個(gè)大型托盤。

以上基于模組化存儲(chǔ)單元及貨架單元設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)托盤、通用型托盤、大型托盤的混合存儲(chǔ)，滿足項(xiàng)目規(guī)劃的柔性要求，本設(shè)計(jì)能夠更加靈活地應(yīng)對(duì)未來市場(chǎng)需求的變化。

3. 模組化堆垛機(jī)設(shè)計(jì)思路

三種托盤的混合存儲(chǔ)對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)核心設(shè)備——堆垛機(jī)提出了更高的要求，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)三種托盤的存取，堆垛機(jī)采用雙立柱、單載貨臺(tái)、雙組貨叉設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)可同時(shí)存儲(chǔ)2個(gè)小托盤、2個(gè)通用托盤、1個(gè)大型托盤的要求，如圖8所示。

4. 模組化輸送設(shè)備設(shè)計(jì)思路

實(shí)現(xiàn)多種尺寸托盤的共線輸送是倉(cāng)庫(kù)柔性化的關(guān)鍵所在，本項(xiàng)目方案采用鏈條式托盤輸送機(jī)、輥筒托盤輸送機(jī)等多種設(shè)備解決托盤的輸送問題。

（1）鏈條式托盤輸送機(jī)設(shè)計(jì)

因托盤采用單面多縱梁托盤，因此鏈條方向存在1200mm與2500mm長(zhǎng)度的共線輸送，可采用多排鏈方式進(jìn)行解決，如圖9所示。

 （2）輥筒托盤輸送機(jī)設(shè)計(jì)

輥筒輸送機(jī)根據(jù)不同尺寸的托盤分別設(shè)有輸送導(dǎo)向，確保托盤在長(zhǎng)距離輸送過程中不會(huì)跑偏，參見圖10。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文在考慮自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的通用性及柔性的前提下，對(duì)貨架、托盤、堆垛機(jī)、輸送機(jī)、穿梭車等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行模組化、柔性化設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)滿足多種尺寸托盤的存取要求，為大尺寸跨度、流通特性多樣、倉(cāng)儲(chǔ)要求各不相同的貨物提供了多種托盤混合存儲(chǔ)的自動(dòng)化解決方案思路。