自动仓储系统在家具企业原料仓的应用∗

钱文婷 王旭凯 熊先青 金海涛

定制家具的兴起虽然满足了客户对个性化产品的需求，但是，也正是由于其产品式样的增多，零部件也越来越多样化，为企业的生产管理带来各种难题，最为突出的是原料仓的管理[1]。传统的家具原料仓多采用人工管理方式，因耗时耗力，已不能满足定制企业发展的需求。如何使企业仓库空间实现最大限度利用，推行并实施自动仓储系统管理已势在必行。

自动仓储系统管理，即为计算机控制的立体仓库，作为现代物流系统的重要组成部分,是一种多层存放货物的高架仓库系统,能够在不直接进行人工干预的情况下自动进出物品。它是现代工业社会发展的高科技产物,对提高生产率、降低成本有着重要意义[2]。由于其能充分利用仓储空间高度，自诞生之日起便受到企业的关注和喜爱，目前已在医药、烟草等领域得到广泛应用，技术也日臻完善[3]。由于家具原料仓的特殊性以及自动仓储系统的高成本、高投资、高风险，目前自动仓储系统一般只用于半成品和成品仓，对原料仓进行自动仓储系统管理的并不多见。

基于此，笔者在对家具企业自动仓储管理现状调研的基础上，针对原料仓运用自动仓储系统存在的问题作出分析，并结合自动仓储系统构成和运行的特点，构建自动仓储系统管理原料仓的技术要求和一般过程，并对其管理效果进行评价，为家具企业实施自动仓储管理系统提供借鉴和指导。

1 家具企业原料仓管理现状

1.1 存在的问题

1）物料摆放杂乱。原材料不同于成品仓规整有序，大到天然木材、小至五金件，规格相差甚大，往往很难做到整合归类。同时，随着制造技术进步，消费市场越来越苛刻，各种新材料也不断应用到家具中，不断加入的新材料容易打乱原有的分类，极易造成物料分类混乱、杂乱放置、摆放随意等现象，使得原料仓的负担越来越大；对高层货架而言，又往往由于没能进行合理规划分类，浪费了空间优势，特别是针对分类困难的实木类原材料，往往只能堆积于平地上，更容易造成物料管理杂乱。

2）库存积压严重。库存积压主要是因销售渠道不通畅、生产不恰当、退单等因素造成的呆料、次料滞留现象；另外，由于新材料的不断出现，旧材料处理不及时，使得存货周转率较低的原材料，往往易占据着库位，尤其是在高层货架库位设计时，原材料一般不适宜叠放集中保存，易造成积压现象。

3）安全意识欠缺。家具原料种类丰富，不同种类材料往往需要不同的储藏要求，如温度、湿度、通风等条件，目前许多企业能做到防火安全防范，但对原料本身特性的安全仓储意识淡薄；此外，在仓储设计时，企业为了节约成本，会选择放弃部分安全防范设备和监控装置，使得原料的安全仓储无法保证，也易造成管理人员的误操作[4]。

1.2 自动仓储系统在家具企业的应用情况

1）运营成本高 。自动仓储系统运营成本主要体现在设备投入、软件选择及软硬件的维护上，特别是原料仓的取材问题，传统生产是需要什么，工人即刻搬运，而自动仓储系统虽然取材方便，但如果每次取材仅限于小件，设备相当于空载，设备的运营成本将更加突出。由于存在高风险，因此在家具行业的应用并不广泛，在原料仓的应用更少，所以在原料仓实施自动仓储系统可借鉴的案例并不多见。

2）接受程度低、操作不规范。由于家具生产企业的人员文化水平普遍较低，原料仓的工人习惯对传统设备的体力操作而不愿接受新技术，认为操作麻烦，对原料仓实施自动仓储系统的接受程度还较低，导致企业升级困难。同时，企业为了方便，往往对自动仓库封闭处理措施不到位，人员随意进入自动仓库内进行某些操作，人身安全存在极大风险，因此在管理过程中容易出现操作不规范的问题。

3）信息处理落后。目前，由于企业在管理方式、部门之间的合作分工、信息管理系统的使用及信息共享上都存在诸多问题，信息化在家具企业也刚刚起步，因此，自动仓储系统在家具企业的信息处理上还比较落后。虽然自动化仓储系统效益在于信息的及时处理，但如不能正确使用和开发，则浪费了系统应有的价值。

2 自动仓储系统的构成特征

2.1 基本构成与运行过程

自动仓储系统由自动化立体仓库和管理软件构成，机械设备主要有高层立体货架、堆垛机、出入库系统、运输设备、无人搬运车和周边设备。运行过程中，货物贮存于高层货架的库位里，经由巷道堆垛机提取，通过出入库系统自动检测输出，运输设备运送至指定区域，最后由无人搬运车运送至生产车间，物料出库顺序过程如图1所示，物料入库反之[5]。

其中，出入库系统包括：出入库输送机、扫码系统、监控报警系统等；周边设备包括固定条形码阅读器、托盘横梁及托盘等组成；专业输送设备包括辊子、链式、皮带式、无动力式、可移动型输送系统[6]。托盘材料根据要求设计，其上贴有条形码即托盘ID号；包装好的成品在生产线末端扫描其PO条形码后装上托盘；入库输送巷道上的固定条形码阅读器扫描托盘ID后反馈信息给WMS系统；系统为托盘分配存储空间(存储区域和货位)并传达指令给堆垛机，自行入库[7]。

2.2 系统特征

自动仓储系统作为企业信息管理系统中一个相对独立的子系统，由5个子系统构成：库材料数据管理系统、信息自动检测与录入系统、仓库自动化设备监控系统、设备自动控制系统和设备及货物运行实时监视系统[8]，如图2。

WMS系统由ERP系统控制,信息来源于ERP系统。通过ERP接口技术与ERP系统实现数据资源共享。ERP系统提供订单、产品PO、产品BOM数据、出货产品明细等数据，WMS系统除对此数据进行处理外，还进行自产品下包装线后随托盘自动运行过程中的数据处理[9]。同时， WMS系统会根据用户初始定义的拣货原则,计算出一个拣货的最优化选择，也是企业尤其是制造企业在实施供应链管理或物流一体化管理的重要基础。

图1 自动仓储系统出库过程示意图Fig.1 The schematic diagram of automatic warehouse system

图2 自动仓储信息管理系统组成Fig.2 Automatic warehouse information management system composition

3 自动仓储系统在家具企业原料仓的实施过程

3.1 核心技术要求

自动仓储系统运行结构，其组成要素需在相互配合的条件下才能完成具体操作。其核心技术包括：计算机技术及网络技术、ERP的接口技术、无线射频技术(RF) 、群组控制技术等[10]。实施条件相对苛刻，需要企业有库存需求，适宜产业升级、ERP运用成熟、管理规范、有成本资金及正确的技术指导等，对能够大规模批量化生产的板式家具企业，其实施意义大，效果好。

3.2 实施条件

1）规范原材料包装。

自动仓储系统在其他领域得到广泛应用，但在家具原料仓却没有得到积极的发展，很大一部分原因在于其他行业物料的包装规格、自身质量比较稳定，而家具原材料种类复杂、大小规格不一。因此，在建立家具原材料自动仓储系统时，应充分结合高层货架的特点，在设立库位尺寸之前应对物品的规格、质量、储存特点等方面综合考虑，进而按最佳标准进行准确分类，并使用标准的周转箱。

2）整合零件供应商。

家具企业原材料丰富，企业在选择时，往往会从多家供应商采购，部分外协件已有自己的标准，致使外协件的包装也比较多而乱，企业在生产过程中，需要单独设立零件分装部门，并投入大量人力物力，效率低下。因此，在设计自动仓储系统管理时，可以对外协件的规格和使用要求进行整合，使得部分零件可以成套供应，从而提高生产效率。

3）提前汇总BOM清单。

企业在建立家具原材料自动仓储时，应依据生产需要，对材料使用频率先后顺序和机器最佳运行距离有正确认识，减少空载情况，并通过整合BOM清单，分类汇总，制定取料计划。实施时，可将大零件如板材、半成品等不便于车间暂时堆放的，在生产时提取；而小零件如五金件、塑料小配件应提前一天汇总，然后一次性取料，减少机器运行次数。另外，对不同巷道堆垛机可按使用频率设定机器运行速度，将相同使用频率物料集中于同一巷道。

4）优化仓库库位设计与规范管理。

自动仓储的库位设计应在精确量取现有物料的同时，对物料的堆垛方式进行标准化设计，实现仓库的最大使用。企业需要在不断优化仓库设计的同时，与生产线相配套，合理采购原料，做到物尽其用，减少不合理库存，以提高生产效率。同时，自动仓储系统应具备合理的操作规范：在程序设置上适当简化，在设备使用上应易于操作，对信息的维护需不断跟进。

3.3 作业流程

自动化立体仓库的工作流程一般是入库、库内搬运、存放和出库，整个工作在计算机管理系统的控制下进行。由堆垛机、输送线、扫码阅读器完成，AGV小车配合自动仓库的系统使用，完成从仓库至车间的输送动作，作业流程见图3。

4 自动仓储系统在家具企业原料仓的应用

笔者通过某企业原料仓自动化仓储系统的应用情况分析，其效果主要体现在以下几方面：

1）合理利用仓储空间，效率明显提高。

利用自动仓储系统，对物料进行分类，改变原材料仓堆放杂乱的现象，有效地利用空间资源。据统计，相同占地面积的立体仓库其存储量约为普通仓库存储量的3倍，堆垛机停靠精度在±5mm，实现了无效空间最小化，在提高储存密度的同时，缩短取料时间，减少人为误差，从而提高生产效率。

2）减少生产成本，降低劳动强度。

自动仓储系统的应用不仅能在材料利用率上大大提高，而且所有环节无纸化作业，节约了成本。同时，能够减少人工数量，降低人工成本和劳动强度。

3）减少信息错误，缩短物料寻找时间。

自动仓储系统由于采用自动信息采集技术(RFID)，避免人为操作带来的信息误差，并能够自动进行物料信息的快速处理和查找，大大缩短物料寻找时间[11]。

4）数据信息可靠，及时掌控安全库存。

自动仓储系统对底层设备的控制实时、可靠，保障了所有来自WMS系统的指令能够及时反映到相关设备的动作上，从而保证了数据库内库存信息的可靠性。物料以条形码管控自动化入库,库存数据可信度极高。从而能实时保证仓库库存的准确性、动态掌握库存情况和存储状态，掌控安全库存量[12]。

5）提高信息化管理水平，加快产业升级。

以ERP为核心的自动仓储系统能够自动生成仓储物资的变动数据，自动进行盘仓清点，所有数据变化一目了然，无需复杂人工计算便能得到精准数据统计[13]，从而保证企业管理者及时把握库存物资的变化，调整生产计划，提高企业有效管理水平，为企业未来实现车间流水线生产，加快产业升级奠定基础。

5 结论

自动仓储系统对生产管理带来的影响和效益巨大，见效明显，也是未来信息化生产的趋势，可大大提高公司信息化生产的水平。自动仓储系统如果能够在家具原料仓得到应用将会最大程度上解决家具企业目前的管理难题，加强仓库规范管理，提高生产效率，降低人工成本，从原材料做起加快产业的升级调整，实现企业现代化生产与管理。目前自动仓储技术已经相当完善，家具企业自身也具备基本的实施条件，所以无论是对目前的生产效益还是未来的现代化生产，在家具原材料仓中推行自动仓储系统都将大有裨益。

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