双向穿梭式货架——物流存储设备系统的分析研究

文/鲁开宇 郑涛 单郑伟

智能物流与仓储装备是现代物流系统中的重要组成部分，被列为我国重点发展的五大核心智能制造装备之一，而双向穿梭式货架存储设备系统是智能物流与仓储装备典型的代表之一，其在装备运行效率、存取货物准确率、操作稳定性、设备使用率、软件处理能力上具有较强的优势，是未来降本增效的重要路径。为了增加某现代物流园存储项目提高仓库存储效率，更加合理利用仓库空间、降低物流与仓储成本，使其仓储方式更加贴近储存产品特点，为其仓库规划了双向穿梭式货架存储设备系统以代替传统的重型横梁式货架，不但提高仓储作业自动化程度，将该项目的存储量提高63%，而且相对仓储成本降低35%。

一、行业背景

根据存储货物本身的特性，牛奶、饮用水等快速消费品及石油化工产品等具有品种类型少、同一品种数量多的特点，而传统的重型横梁货架又因为在仓库每跨内须设置两排叉车通道，造成大量存储空间的浪费，从而导致实际仓储量较低，空间利用率较差，不能很好地匹配存储货物的特点，尤其在大中城市，面对日益增长的仓库租赁成本，增加了货物存储与物流成本，同时也不利于物流园区土地集约化利用。

二、传统重型横梁式货架存储系统的缺点分析

1.存储效率相对较低。通常情况下，标准仓库每跨之间的距离为12m，货架的每个货位按1.2m X1.2m 测算，在每跨之间只能按1+2+1排布置共计4排，中间必须设置两排叉车通道，每条叉车通道宽度为3.6m，叉车通道宽度共计7.2m，以12m X1.4m 面积测算，4层货架在每平方米范围内只可以布置4X4/（12X1.4）=0.95个货位，考虑两侧须各预留5m 的作业区，共计10m，仓库进深60米，则整体仓库最终每平米货位数为0.95X（60-10）/60=0.79个货位，故此，在普通仓库内设置重型横梁式货架每平方米只可以存储0.79托的货物，存储效率较低。2.作业效率较低，有安全隐患。在普通仓库内设置传统重型横梁式货架，货物的吞吐进出作业需要靠叉车工操作叉车进行作业，将货物存放上货架或从货架上取下，作业动线较长要求作业精准，对叉车工的作业熟练性要求很高，尤其是在高层货架上作业时还需辅助设备进行操作，若叉车作业人员的熟练性较差或在疲劳作业的情况下，容易造成速度减慢、出现错误或货物破损等方面问题，造成运营效率降低，因叉车在货架区域内作业易对货架产生碰撞，从而对人员、设备和货物均有安全隐患。3.相对货物存储或投资成本较高。在普通仓库内设置重型横梁式货架，需要考虑的仓储成本主要由三部分组成，一部分为仓库租金，一部分为设备费用，一部分是人工费用。以武汉某项目2880平方米区域进行测算，可以布置2880X0.79=2275个货位。其中该项目附近仓库租金每平方米约30元/月，每月租金约8.64万元，每个货位每月租金成本为38元；设备费用主要包含两个部分，第一个部分是货架成本以每个货位300元进行测算，则货架成本总成本约为300X2880X0.79=68.26万元，第二部分是叉车成本，以两台前移式叉车测算，每台叉车30万元，共计60万元，设备成本共计60+68.26=128.26万元，设备按10年折旧，平均每个货位每月设备成本为4.7元；第三部分人工成本以2人测算，每人每月5000元，合计人工成本每月1万元，每个货位约合4.4元。每个货位每月存储成本约为38+4.7+4.4=47.1元，总体成本较高。

重型横梁式货架存储系统

三、双向穿梭货架实例分析

穿梭式货架系统是由穿梭车、穿梭式货架以及叉车组成的完整的高密度储存系统，适用品种批量大，品相相对单一的应用场景。现以武汉某项目作为实例，分析以双向穿梭式货架存储设备系统代替传统重型横梁式货架存储系统，具体内容如下：1.双向穿梭式货架的操作流程。通过穿梭车（如下图）、穿梭式货架以及叉车等物流设备组合成两向穿梭式货架存储系统，提升仓储密度，增加存储量，实现仓储作业的半自动化。进行存货作业时，由叉车将货物放在货架巷道导轨的最前端，通过无线电遥控操作的穿梭车，可以承载托盘货物在导轨上运行，将货物放至对应的货位存储。取货作业时，穿梭车将货架深处的托盘移动至货架最前端，用叉车将托盘货物从货架上取下。2.双向穿梭式货架的技术分析。利用穿梭式货架代替重型横梁货架作为仓储工具存储牛奶、饮用水和成品酒等快速消费品及石油化工产品。穿梭式货架使该项目仓储方式更加贴近货物本身属性，增加仓库存量、提高仓库利用率的同时提高作业效率，增加了仓储作业自动化程度。（1）提高存储效率。本项目采用4层双向穿梭货架后，通过减少叉车通道，大大提高了空间利用率，并提高了仓库存储效率，经测算采用双向穿梭货架后，在该项目仓库中的一个防火分区，建筑面积为2880平方米的范围内，可以布置1.4m X1.2m的货位共计3712个，相较采用4层重型横梁式货架进行布置仅可布置2880X0.79=2275个货位，本方案可以比普通重型横梁式货架多布置1437个货位，可以提高仓库存储效率约63%。（2）提高自动化效率以提高作业效率、安全性。相对于横梁货架，双向穿梭式货架只需要叉车把货物放在货架的前端，后续可由穿梭车进行货物的自动化搬运及存放，取货时人工同样只需在巷道口等待穿梭车自动将货物从对应储位送出，可以实现比横梁式货架更高的自动化程度，一定程度上减少人工作业量、强度和作业精准度要求。同时，两向穿梭式货架结构非常稳定，作业时穿梭车在货架内部存取货物，叉车不必进入货架之间只需要在货架外部区域进行作业操作，减少了叉车对货架的碰撞，从而确保作业安全。（3）作业方式灵活。仓库两向穿梭式货架存储系统空间利用率可达80%以上。相比传统重型横梁货架，同等仓储面积下增加的仓储量可达一倍以上，非常适合存储单品种批量大，品种相对较少的产品。本成果作业方式灵活，货物的存取方式可以先进先出，也可以先进后出。利用无线电远程操控穿梭车的运行，并且多个巷道可以共用一部穿梭车，减少资源浪费，实现进出货作业的自动化。（4）货物存储成本较低。以该项目2880平方米区域进行测算，可以布置3712个货位。其中该项目区域附近仓库租金每平方米约30元/月，每月租金约8.64万元，每个货位每月租金成本为23.3元；设备费用主要包含三个部分，第一个部分是货架成本以每个货位350元进行测算，则货架成本总成本约为350X3712=130万元，第二部分是双向穿梭车成本，以两台测算，每台双向穿梭车10万元，共计20万元，第三部分是叉车成本，以两台前移式叉车测算，每台叉车30万元，共计60万元，设备成本共计130+20+60=210万元，设备按10年折旧，平均每个货位每月设备成本为4.7元；人工成本以2人测算，每人每月5000元，合计人工成本每月1万元，每个货位约合2.7元。每个货位每月存储成本约为23.3+4.7+2.7=30.7元，与重型横梁式货架方案的47.1元相比较，每个货位每月的存储成本可以降低16.4元，降低存储成本高达35%。

双向穿梭车

项目方案货架平面图

项目方案货架立面图

四、双向穿梭式货架存储设备系统相对传统重型横梁式货架的优势

相比传统重型横梁式货架存储系统存储效率较低、作业效率较低、有安全隐患、存储或投资成本较高的劣势，双向穿梭式货架存储设备系统优点如下：1.通过减少叉车通道，大大提高了空间利用率，并提高了仓库存储效率。2.可实现较高的自动化程度，一定程度上减少人工作业量、强度和作业精准度要求。3.作业方式灵活，货物的存取方式可以先进先出，也可以先进后出。4.综合考虑仓库租赁成本及设备费用后，每个货位的投资成本相对较低。

五、结论

双向式穿梭货架存储系统是基于传统货架发展而来，相关产品技术稳定成熟，造价较低，主要用于存放整托盘或整件成品，具有装配性好、承载能力大及稳固性强等优点。且项目实施周期较短，可在现有仓库的基础上进行改造，具有较好的推广价值及前景。双向穿梭式货架存储设备系统作为存储作业效率高的自动化存储系统，比常用的横梁式货架和作业效率，降低货物存储与投资成本，提高作业的安全性、便捷性。可在土地成本日益提高的情况下，大大地提高土地的利用率，集约化利用土地；同时降低货位的投资与运营成本，真正实现物流作业的降本增效。C