智慧倉儲與配送實務(wù) 課件 4.2 現(xiàn)代倉配企業(yè)設(shè)備管理的定位與認知

智慧倉儲與配送實務(wù)主編

陳玉杰趙俊卿李衛(wèi)濤

項目二現(xiàn)代倉配企業(yè)設(shè)備管理的定位與認知模塊四0102現(xiàn)代倉配企業(yè)設(shè)備配備與管理基礎(chǔ)智能倉儲設(shè)備認知目錄

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任務(wù)一現(xiàn)代倉配企業(yè)設(shè)備配備與管理基礎(chǔ)

一、常規(guī)配置設(shè)備

倉庫的地堆方式作為一種傳統(tǒng)的庫存存貨形式，在各個行業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用。隨著自動化技術(shù)的不斷升級發(fā)展，地堆作業(yè)方式逐漸實現(xiàn)向自動化和智能化方向的轉(zhuǎn)變。常見的地堆設(shè)備有以下幾種。(一)AGV地堆

傳統(tǒng)地堆是人工駕駛叉車向地面存放托盤的作業(yè)過程，為提升貨品堆放效率，企業(yè)現(xiàn)多使用可以自動進行作業(yè)的AGV代替人工叉車，通過設(shè)備自動尋址代替叉車司機手動操作。AGV自動引導(dǎo)運輸車已經(jīng)經(jīng)過三代升級，第一代為磁導(dǎo)；第二代為二維碼引導(dǎo)；第三代為激光識別自動引導(dǎo)。

現(xiàn)在倉庫在進行貨品堆放作業(yè)時,也選用激光引導(dǎo)類AGV,這類AGV主要是通過自動將托盤堆放至指定貨品存儲位的形式而完成貨品的入庫工作。激光引導(dǎo)類AGV的優(yōu)點是定位精確,地面無須設(shè)置其他定位設(shè)施,行駛路徑靈活多變,適合多種現(xiàn)場環(huán)境。缺點是制造成本高，對環(huán)境要求相對較高(光線、地面、能見度等)。

【情景提示1】

如果地堆的存放方式為密集類的地面劃分方式,則激光引導(dǎo)類AGV可能在進入某個區(qū)域后被周圍的托盤貨品擋住“眼睛”(即激光導(dǎo)航掃描儀),如圖4-2-3所示。

圖4-2-3AGV作業(yè)示意圖此類AGV在此場景下，需要改變“眼睛”的安裝位置，使其“視線”不至于被周圍的貨品遮掩，進而導(dǎo)致AGV無法定位。另外，若作業(yè)存在建筑高度方面或者工藝方面的某些特殊要求，則需要采用復(fù)合引導(dǎo)的方式來幫助AGV在進入周圍有托盤貨品的區(qū)域后，完成自身定位和行走導(dǎo)航。

【情景提示2】

如果托盤需要互相疊摞，則AGV需要對第二層托盤及更高層托盤的位置進行定位后才能開始搬運工作。

如果托盤貨品為硬質(zhì)不變形（或不易變形）的貨品，并且貨品的種類、尺寸、規(guī)格統(tǒng)一，互相疊摞起來不發(fā)生變形，則可以認為每層托盤的位置是固定的，這種情況下，AGV只需要在固定的第二層或者更高層的默認高度進行作業(yè)即可。但是如果貨品是軟性的，托盤貨品在互相疊摞后存在變形或者高度上有沉降，則要慎重考慮貨品的堆放方式。此時，對于AGV來說，處理第二層及更高層托盤是個挑戰(zhàn)，需要給AGV配備專門的高度識別系統(tǒng)來對當(dāng)前要操作的托盤位置進行精準定位，如圖4-2-4所示。常用的高度識別系統(tǒng)有視覺識別系統(tǒng)。

圖4-2-4AGV掃描定位示意圖

【情景提示3】

高度識別主要有兩種情況：一種是在已有的托盤上進行堆疊作業(yè)（入庫）,此時要識別出托盤貨品的上沿高度（見圖4-2-5）；另一種是在取走堆疊的最高處托盤時（出庫）,要識別出托盤特征孔的高度位置（見圖4-2-6）。

圖4-2-5托盤貨品上沿高度示意圖

圖4-2-6托盤特征孔識別示意圖

(二)特制搬運機器人

在某些應(yīng)用場景下，地堆的托盤不需要互相疊摞或者是存儲條件不允許貨品間互相疊摞，此時傳統(tǒng)的叉車類AGV的貨叉提升功能是多余的，這意味著該類AGV與實際場景需求不完全匹配，因此，必定會導(dǎo)致不必要的成本投入和一定的資源浪費。針對此類貨品無須堆疊貨品的場景需求，某些特制的倉儲搬運機器人能更好地勝任相關(guān)任務(wù)。

1.地牛類搬運機器人

如果僅是進行推盤的單線搬運工作，而無須其他操作(如不需要進行托盤提升操作)，在傳統(tǒng)純?nèi)斯ぷ鳂I(yè)的情況下，我們最常用的工具是地牛。將其進行自動化改造，可以替代人工操作，完成地堆式的自動化倉儲過程。

地牛工具圖如圖4-2-7所示。地牛式AGV的應(yīng)用場景圖如圖4-2-8所示。

圖4-2-7地牛工具圖圖4-2-8地牛式AGV應(yīng)用場景圖地牛類搬運機器人還有兩個貨叉分離同步型的,如圖4-2-9所示。有貨叉可以伸縮的,如圖4-2-10所示。圖4-2-9貨叉分離同步型AGV示意圖圖4-2-10伸縮式貨叉AGV示意圖

由于地牛類搬運機器人只需處理單個托盤，因此此類機器人的機身比較小巧，又因為其行走時，機身的主要部分貼著地面，所以比較適合采用地面上的介質(zhì)作為導(dǎo)航依據(jù)，例如可以采用二維碼導(dǎo)航或者Slam導(dǎo)航。

2.KIVA類搬運機器人

KIVA類搬運機器人被廣泛應(yīng)用在電商行業(yè)的倉庫作業(yè)中，其主要作業(yè)方式是機器人可以鉆到四腿支撐的托架底部，機器人頂升托架后即可帶著托架在倉庫內(nèi)進行移動，如圖4-2-11所示。

若將托盤貨品放置在托架上，則KIVA類搬運機器人可自動將托架和托盤貨品一起搬運到倉庫的任何地面位置上。此類自動化方案中的托盤貨品要隨著托架一起地堆，如圖4-2-12所示。

圖4-2-11KIVA類搬運機器人作業(yè)圖

圖4-2-12托盤貨品和托架一起地堆作業(yè)圖01平衡重式叉車02前移式叉車03插腿式叉車04側(cè)面式叉車

(三)其他機械機器設(shè)備

1.叉車設(shè)備

叉車設(shè)備具有工作效率高、機動靈活等特點,通用性較強,可根據(jù)不同的貨品形態(tài)與數(shù)量,為其配合不同的裝卸工具,如搭配托盤一起使用。常見的叉車按結(jié)構(gòu)特點可劃分為平衡重式叉車、前移式叉車、插腿式叉車與側(cè)面式叉車;按動力裝置可分為內(nèi)燃機動力叉車、電動叉車、步行操作叉車。

按叉車結(jié)構(gòu)特點:

01內(nèi)燃機動力叉車02電動叉車03步行操作叉車

2.輸送機械設(shè)備

輸送機械設(shè)備具有速度穩(wěn)定、貨損貨差較少及便于自動化控制等特征，也稱“連續(xù)輸送機”，常見的輸送機械設(shè)備有帶式輸送機、斗式輸送機及螺旋式輸送機。輸送機械設(shè)備按照輸送貨品的種類不同可以分為件貨輸送機和散貨輸送機；按照安裝的方式不同可以分為固定式輸送機與移動式輸送機。

按叉車動力裝置:01門座起重機02汽車起重機03輪胎起重機04履帶起重機3.起重機械設(shè)備起重機械設(shè)備能夠有效改善貨品的搬運條件,極大地減輕勞動強度。多應(yīng)用于港口、倉庫等場所。

門式起重機橋式起重機懸臂式起重機

4.堆垛機械設(shè)備

堆垛機械設(shè)備是立體倉庫的主要運輸設(shè)備，其具有平穩(wěn)、快速、準確等特點。以堆垛機械設(shè)備的高度為劃分依據(jù)，可以將其分為高層堆垛設(shè)備、中層堆垛設(shè)備及底層堆垛設(shè)備(一般以15m、5m為高度分界線)；以堆垛機械設(shè)備的自動化程度為劃分依據(jù)，可以將其分為手動堆垛機、半自動堆垛機及自動堆垛機，如圖4-2-13所示。

（a）手動堆垛機

（b）半自動堆垛機

（c）自動堆垛機圖4-2-13堆垛機及其類型

標題(一)條碼技術(shù)

條碼技術(shù)的應(yīng)用是實現(xiàn)倉配企業(yè)現(xiàn)代化管理的必要手段,同時條碼技術(shù)是實現(xiàn)工業(yè)自動化的必由之路。條碼技術(shù)具有誤碼率低、能夠?qū)崿F(xiàn)即時輸入與靈活實用等優(yōu)點,并且設(shè)備簡單、操作容易,無須專門訓(xùn)練。目前一維條碼和二維條碼為市場的主要類型,如表4-2-3所示。

表4-2-3條碼分類表

二、自動識別技術(shù)標題(三)OCR技術(shù)

OCR技術(shù)是運用電子設(shè)備(如掃描儀或數(shù)碼相機)檢查紙上打印的字符,通過檢測暗、亮部分確定字符形狀,然后用字符識別方法將形狀翻譯成計算機文字的技術(shù)。OCR識別的步驟通?？梢苑譃閮刹?文本檢測與文本識別,通過文本檢測步驟從圖片中提取文字,再通過文本識別步驟將文字轉(zhuǎn)換成文本格式。通常從最終識別率、識別速度、版面理解正確率及版面還原滿意度四個維度作為判斷OCR技術(shù)的依據(jù)。標題

(二)標簽技術(shù)

標簽技術(shù)主要分為有線電子標簽技術(shù)與RFID電子標簽技術(shù)。有線電子標簽系統(tǒng)主要是指裝配在貨架上的完成器、電子標簽、訂單顯示器等自動化計算機輔助揀貨系統(tǒng)；RFID電子標簽技術(shù)的核心是利用電磁場自動識別和跟蹤附著在貨品上的標簽。RFID電子標簽技術(shù)是非接觸式的自動識別技術(shù),其具有讀取距離遠、信息量大等優(yōu)點。

任務(wù)二智能倉儲設(shè)備認知

智慧倉儲具備系統(tǒng)化、信息化自動化、聯(lián)動化等特點，而在這些特點的背后，離不開智能倉儲設(shè)備的身影。隨著智能倉儲的不斷發(fā)展，智能倉儲設(shè)備也在不斷地更新?lián)Q代。

在智能倉儲系統(tǒng)中,除了常見的自動化技術(shù)(如自動輸送、自動存儲、自動揀選、自動包裝、自動分揀、自動配送等)廣受企業(yè)青睞,可穿戴技術(shù)、智能分揀機、視覺識別技術(shù)、無人機快遞等的熱度也高居不下。

智慧倉儲是物流過程的一個環(huán)節(jié)，其應(yīng)用保證了貨品倉庫管理各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準確性，確保企業(yè)及時準確地掌握庫存的真實數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫存。

一、智能倉儲設(shè)備

(一)智能倉儲設(shè)備的含義

智能倉儲設(shè)備是指在倉儲系統(tǒng)中所運用的較智能化的設(shè)備,其在人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算的支持下,迅猛發(fā)展。

智慧倉儲設(shè)備如圖4-2-17所示。

圖4-2-17智慧倉儲設(shè)備

(二)智能倉儲設(shè)備的管理系統(tǒng)1.管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)認知

智慧物流系統(tǒng)大致可以分解成智慧化平臺、數(shù)字化運營、智能化作業(yè)三大板塊,智能倉儲系統(tǒng)通過數(shù)字化技術(shù)，對倉儲流程進行實時的動態(tài)化管理。智慧倉儲設(shè)備的管理系統(tǒng)在技術(shù)定位上，采用云計算、物聯(lián)網(wǎng)等相融合的智慧物流體系的物流平臺,通過提高整個系統(tǒng)的智能化水平,提升整個系統(tǒng)的運行效率。

WMS是倉儲管理系統(tǒng),其核心理念是通過高效的任務(wù)執(zhí)行和流程規(guī)劃策略，配合貨位管理、條碼管理、倉儲自動化設(shè)備等,大幅度提高倉儲作業(yè)效率與物流資源利用率。WMS可提供入庫管理、出庫管理、移庫管理、庫存調(diào)整、條碼打印等服務(wù)功能,支持貨品的批次管理、有效期管理、多包裝規(guī)格管理等,從而建立完善的倉儲物流信息管理體系。圖4-2-18為某公司的倉儲管理系統(tǒng)操作頁面。

圖4-2-18某公司的倉儲管理系統(tǒng)操作頁面

2.智能倉儲設(shè)備管理系統(tǒng)的優(yōu)勢

WMS能有效降低企業(yè)倉儲成本,提升服務(wù)水平,實現(xiàn)對大型倉庫或配送中心的所有執(zhí)行過程的有效管理,使企業(yè)在物流方面處于領(lǐng)先地位。

標題標題(1)提升揀貨效率,有效控制成本

WMS通過入庫業(yè)務(wù)、出庫業(yè)務(wù)、倉庫調(diào)撥、庫存調(diào)撥等功能,綜合運用貨品批次管理、貨位管理、庫存管理、質(zhì)檢管理和即時庫存管理等功能,實時跟蹤倉庫業(yè)務(wù)的物流和成本管理全過程,實現(xiàn)對物流成本的有效控制。同時提高揀貨作業(yè)效率。(2)提升物流作業(yè)準確度

WMS作為整個物流中心的中樞系統(tǒng),一方面與企業(yè)的ERP系統(tǒng)充分聯(lián)動,及時接收訂單指令并將訂單執(zhí)行結(jié)果反饋到ERP系統(tǒng);另一方面通過各種預(yù)先設(shè)定的作業(yè)規(guī)則和優(yōu)化算法,動態(tài)調(diào)度RF手持終端、電子標簽協(xié)同完成整箱或者拆零揀貨作業(yè),實現(xiàn)貨品的精準分流。

WMS通過與計算機管理系統(tǒng)的結(jié)合,大大提升整個物流作業(yè)的準確度,由系統(tǒng)提示人員作業(yè),減少了人員記憶和手工輸入,有效規(guī)避人工誤差。圖4-2-19為WMS與ERP的交叉領(lǐng)域。

圖4-2-19WMS與ERP的交叉領(lǐng)域

標題標題(3)對貨品進行動態(tài)跟蹤管理。

通過WMS可以隨時查詢每個貨品的在庫位置和在庫數(shù)量,從而有效保證在發(fā)運貨品時能夠精準鎖定貨品,指導(dǎo)作業(yè)人員到指定的貨位揀貨。同時,通過WMS還可以詳細地查詢到每個貨品的入庫時間、出庫時間和銷售流向等信息。(4)自動化作業(yè),提高物流配送效率。

通過WMS生成的揀貨標簽對貨箱進行標識,標明配送的路線和接收用戶。裝車前使用無線手持終端掃描標簽,即可獲取貨品信息,對貨品進行發(fā)運,提高物流配送效率。

二、我國智能倉儲設(shè)備發(fā)展的制約因素

物流設(shè)備是物流系統(tǒng)中的物質(zhì)基礎(chǔ),伴隨著物流技術(shù)的發(fā)展與進步,我國智能倉儲設(shè)備的整體水準不斷得到提升與發(fā)展。如今物流設(shè)備領(lǐng)域中許多新的設(shè)備不斷涌現(xiàn),如自動化立體倉庫、多層穿梭車、四向托盤、高架叉車、自動引導(dǎo)搬運車(AGV)等,極大地減輕了人工的勞動強度，提高了物流系統(tǒng)的整體運作效率和服務(wù)質(zhì)量,有效降低了物流成本。

當(dāng)前智能物流設(shè)備需求主要集中在制造業(yè)、物流業(yè)領(lǐng)域。智能倉儲設(shè)備得以快速發(fā)展的主要驅(qū)動因素是行業(yè)的自動化改造升級。在人力資源成本增加、土地資源有限、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級等大背景下，許多領(lǐng)先的制造業(yè)企業(yè)開始以物流為切入點進行自動化轉(zhuǎn)型升級。總體上體現(xiàn)出以下幾方面的特征：

第一，物流設(shè)備總體數(shù)量迅速增加；

第二，物流設(shè)備的自動化水平和信息化程度不斷提高；

第三，基本形成了物流設(shè)備生產(chǎn)、銷售和消費系統(tǒng)；

第四，物流設(shè)備在物流的各個環(huán)節(jié)都得到了一定的應(yīng)用；

第五，專業(yè)化的新型物流設(shè)備和新技術(shù)物流設(shè)備不斷涌現(xiàn)。

其次添加標題最后

物流設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈種類不夠齊全,能提供的專業(yè)設(shè)備和技術(shù)有限。同時,國內(nèi)總體研發(fā)能力、動力不足，缺乏立足于國際市場的核心技術(shù),只能通過引進國外技術(shù)來實現(xiàn)自身技術(shù)水平的提升,因此,受國外制約程度較大,自身處于被動地位。技術(shù)設(shè)備的制造和研發(fā)大多還停留在叉車層面。首先

物流設(shè)備市場集中度不高,產(chǎn)業(yè)分布不合理。國內(nèi)各企業(yè)業(yè)務(wù)無明顯差別,業(yè)務(wù)設(shè)備同質(zhì)化嚴重,且整體呈現(xiàn)出小而散的局面。因此,即使國內(nèi)物流設(shè)備企業(yè)數(shù)量多,但整體質(zhì)量仍有待進一步發(fā)展。

缺乏高端核心領(lǐng)域的競爭力,供應(yīng)商通過本地化戰(zhàn)略,正不斷縮小與國內(nèi)物流設(shè)備企業(yè)的價格差,國內(nèi)物流設(shè)備的價格優(yōu)勢逐漸消失,但企業(yè)技術(shù)水平仍與外來供應(yīng)商存在不小的差距。

我國智能倉儲設(shè)備的發(fā)展也面臨著許多制約因素。

三、我國智能倉儲設(shè)備的未來發(fā)展趨勢