自动化仓库系统在工业制造中的应用与分析

杨淮冰

摘要：工业制造的迅速发展，现已逐渐进入4.0阶段。生产制造业作为实体经济的重要组成部分，在自动化及人工智能的背景下，传统生产方式不得不调整转型以应对新的工业架构。以工业4.0为核心的敏捷制造是制造业发展的必然趋势，是传统产业转型升级的必然方向。然而，原材料供应是工业生产的基础，物料合理有序的存储与发放可以极大地提高生产效率并降低人员劳动强度。自动化立体货仓的出现改变了传统的仓储方式，它是在不直接进行人工处理的情况下，能够自行存储或取出物料的系统，目前已被应用到生产制造、物流、食品、化工等多个领域。

关键词：工业制造;自动化发展;自动化仓库系统

1  工业制造发展概述

近年来随着自动化热潮的推进及人工智能的普及，全球工业自动化趋势越发凸显，国家也大力推进向工业4.0的方向改革，实施“中国制造2025”计划，由制造大国转变为制造强国。作为世界的“中国工厂”，我国对于工业自动化的需求十分迫切，一方面随着人们生活水平不断提升用人成本也随之水涨船高，另一方面企业运营成本、生产成本也持续上涨。物联网、SAP系统、人工智能等技术的更新，使得自动化智能化的生产企业逐步走向主流。传统的劳动密集型加工企业渐渐趋于过时。为了推动工业安全稳定高效率地发展，需要以工业自动化为桥梁，以智能控制为基础，发挥人机互动的优势，来带动未来产业链的全面发展。

2  仓储系统管理在生产企业中的重要角色

仓储系统是生产型企业供应链中至关重要的一部分，而仓储系统管理就是对库房内的物料物资进行合理的规划，是库房利用现有空间资源提供组织、发放、协调服务的过程。如果不能保证货物及时出入库，就会增加时间管理成本，影响到下游部门的工作效率，精益生产则难以达成。

2.1 仓储系统的管理方案

仓储管理的内容包括三个方面，分别是仓储系统的应用布局、库存的优化、货物的存储发放操作，这三个方面相对独立又彼此制约。仓储系统应用布局是顶层设计，是供应链设计的核心。就是要把一个复杂的物流系统通过枢纽布局改造成“线路运输+区块配送”的模式，枢纽就是以仓库为核心的配送中心。库存优化控制相当于库房的成本中心，以配送质量和运营成本做为控制目标，追求合理库存甚至零库存。仓储发放操作是最基础的部分，也是所有WMS系统共有的部分，这部分内容不仅要根据上一层的控制目标落实为实际的操作流程，还要与专用的立体化仓储设备的控制系统衔接，所以这部分最为复杂。

2.2 传统仓储的现状

虽然许多传统制造企业的供应链系统经历了多年发展，仍然难以摆脱自动化程度低、设备落后、效率低等遗留问题，难以适应快节奏高产能的现代化工厂。

2019年，全国规模以上工业企业增加值比上年度增加5.7%，年内变化趋势出现缓中趋稳，回升向好的势态。二三季度下行压力较大，第四季度回升明显。从2019年各季度来看，全国规模以上工业企业增加值分别增长6.5%、5.6%、5.0%和6.0%。中小企业较大型企业处于产业结构较低水平，产品销售率及产品附加值低。而传统仓储的主要问题是空间利用率低，配送效果不明显，使库房资源闲置。相反，批量小而单一的生产型企业一旦实现库房自动化管理，会导致设备资源浪费，不利于企业发展。在企业建成初期，就要对生产规模和产能做出明确分析，如果实际应用过程中对自动化要求较低利用率不足，完全可以另辟蹊径选择另一种符合实际应用情况的仓储管理路线。对此，我们要理性分析并选择。

3  自动化仓库的应用及其特点

穿梭式自动化立体仓库简称自动化仓库，一般采用十几层甚至几十层高的钢架结构组合成的储物单元，用堆垛机、传送带、气动换向装置等组成的配送设备进行物料的才出库和入库。由于这类系统能充分利用空间并精准发放货物，所以我们一般成为“立体化货仓”。

它的应用相当广泛。在国内应用到的行业主要有机械制造、化工、食品加工、物流配送、快递行业等。

3.1 自动化仓库的组成部分

多层货架：这部分主要由钢构型材组合而成，每层每列都用加强筋固定，它们相当于整个系统的“骨架”。货架密度高，高度和长度较大，对厂房空间有较高的要求。典型的高层货架在10-30米之间，日本有一些小型立体仓高度在10米以下。

托盘：一般采用标准尺寸的铁质托盘，承载能力强且较平稳。料盒：最常见的为工业标准料盒，主要针对体积较小的标准件及电子元器件。

以上两种都为承载货物的器具，也称为工位器具。

巷道堆垛机：用于自动存取货物的设备，按结构形式分为单立柱和双立柱，按动作轨迹分为直道弯道和转移车三种类型，最为常用的是直道服务类型。按用途分为单元型、拣选型、单元拣选型。按控制方式分为手动、单机自动和联机自动。主要作用是在高层货架内部的巷道里来回穿梭运行，把位于巷道口的货物存入货格，或者相反，取出货格内的货物运送到巷道口。巷道堆垛机由运行机构、提升机构、载货台、机架和电器设备组成。

输送机系统：自动化仓库的外围设备，负责将货物送到堆垛机或者从堆垛机将货物移走。输送设备的种类非常多，辊道输送机、链轮传送带、升降台、分配车等。

AGV系统：即自动导向小车，分为感应式导向车和激光式导向车。

自动控制系统：驱动自动化仓库各个设备的自动控制系统，现阶段主要以现场总线控制模式为主。

库存信息管理系统：中央计算机管理系统，是整个系统的核心。目前典型的立体货仓均采用大型数据处理系统构建客户机/服务器系统。也可以与其它系统如ERP或SAP系统集合使用。

3.2 自动化仓库的优越性

自动化仓库的优点是多方面的，它的基本出發点就是提高空间利用率，将现有的区域可用性发挥到极致。其次，便于形成规模化的管理系统，降低公司管理成本。这也符合我们常说的精益生产，降本增效。传统的库房只是一个货物暂存的地点，而自动化仓库不仅能够根据需求进行出入库，还能和库房以外的部门例如生产部、财务部、采购部等形成工作连接，可以实施跟踪库存或清点盘库，通过计算机系统和自动上料系统使库房成为生产企业中一个重要的环节，短时存储是为了在指定时间自动输出到下一道工序进行生产，形成自动化的物流系统。

自动化仓库可以加快货物的存取速度，降低人工的劳动强度。它具有较快的出入库速度，可以根据生产线的需求快速响应，及时地将所需物料运送到指定的区域，这是传统库房所不能做到的。节省人工，除了必要的叉车外，不需要人员进行额外的搬运，省时省力安全性也有保障。其次可以减少库存积压，经过了解一些大型企业我们可以得知，由于管理的疏漏，物资管理零散，导致库存与生产脱节。使用自动化立体货仓可以有效地解决这个问题。以自动化仓库为中心的企业物流系统，解决了生产各个环节的流通问题和供求矛盾，使原材料的供应和生产使用的数量达到一个平衡值。现代化企业采用集成式大规模生产模式，要求生产过程中各个环节紧密相连，科学管理，实用有效。因此，自动化仓库系统是一个有力的措施。

综上所述，自动化仓库物流系统可以极大地增加空间利用率，最大程度地匹配生产供应，减少人员配备，降低人员劳动强度，增强工作安全性。有利于加强企业系统管理，降低管理成本，减少库存积压有无可替代的作用，这正式一个现代化智能化企业的标志。

4  结束语

纵观近年来各个行业的蓬勃发展，智能化敏捷化的变革已经来临。根据中国物流协会信息中心的调研报告未来五年自动化立体货仓系统每年将会有17%的增长。我国自上世纪70年代投入研发以来，立体货仓、高速输送机、AGV自动导向小车均已实现国产化，其中以北京机械工业自动化研究所为代表，自动化仓库已逐渐渗入各个行业，成为企业管理中的中坚力量，是企业改革创新走向工业4.0的标志。

参考文献：

[1]阮辉阳.物流自动化仓储的发展趋势分析[J].商业现代化，2018.

[2]张烨.物流自动化系统[M].浙江大学出版社，2009.

[3]翟德智.试论工业4.0如何推动自动立体仓库走向智能时代[J].企业科技与发展，2018.