物流倉儲設備和系統(tǒng)的柔性化設計

1、伍強精品課堂：物流倉儲設備和系統(tǒng)的柔性化設計1柔性化的概念柔性(flexible) 一詞，已經(jīng)有一定的歷史。早在上世紀六七十年代提出的柔 性制造系統(tǒng)(fms)是對機械制造行業(yè)的一次革命，它主要是引入數(shù)控加工中 心、物料自動輸送系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)，解決連續(xù)24小時生產(chǎn)問題，從而大幅度 捉升對于小批量產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。在fms系統(tǒng)屮，自動化物流系統(tǒng)是重要一環(huán), 用于加工件的自動供應和產(chǎn)品的儲存，以及加工刀具的自動更換和儲存。我國在 上世紀90年代大舉引入fms系統(tǒng)，取得了一定效杲。物流倉儲設備和系統(tǒng)的柔性化顯然與fms有很大差界?？傮w來說，物流倉儲設 備及系統(tǒng)的柔性化要解決的是裝備和系統(tǒng)的適應性問題，

2、以便提高設備和系統(tǒng)的 應用水平。如典型設備叉車，本身可以適應于很多應用場合，通過更換屬具，述 可以適用于搬運多種形狀的物料。再比如一個自動化立體庫系統(tǒng)，它可以適應于 多種領域產(chǎn)品的儲存和管理等。這應是物流倉儲設備和系統(tǒng)柔性的基木內容。 此外，物流倉儲設備的柔性化還存在于產(chǎn)品本身。包括產(chǎn)品的可互換性，產(chǎn)品對 于場地的適應性等，均可歸于柔性的范疇。但這一點在實際應用中通常不a會受 到重視。與之對應的是物流系統(tǒng)的柔性化。這里系指物流系統(tǒng)的適應性問題，包括產(chǎn)晶選 型，單元化物流，以及標準化等。單元化本身是現(xiàn)代物流的標志。一個符合柔性 化標準的系統(tǒng)必然選擇具備柔性化的設備和軟件，這樣的系統(tǒng)會具有很高的可

3、塑 性和適應性，在實際應用中將發(fā)揮更大的作用。眾所周知，物流系統(tǒng)在很大程度上是一個非標系統(tǒng)。它的設計和設備選型總是冇 非常明確的口標和有針對性的。這就為柔性化設計提岀了挑戰(zhàn)。2物流倉儲設備和系統(tǒng)的柔性化體現(xiàn)物流倉儲主要設備種類大致可以分為存儲設備、搬運設備、輸送設備、分揀設備 等，他們的柔性化問題具體體現(xiàn)在以下幾個方面：存儲設備：包扌舌托盤貨架、擱板貨架、自動化立體庫、托盤等。作為存儲設備， 其柔性化重點體現(xiàn)在對不同物料種類完成儲存的適應性。由于物料種類繁多，形 態(tài)各異，要做到這一點并不容易。從技術上講，組合式貨架的設計理念是非常符 合柔性的需求的。此外，單元化作業(yè)起到了規(guī)范產(chǎn)品外形的作用，因

4、此，我們看 到的存儲裝備，尤其是托盤貨架（包括自動化立體庫），在長期的應用中，已經(jīng) 具備一定的柔性。搬運設備：主要包括各種叉車、托盤搬運車、地牛等。搬運設備在設計過程屮， 產(chǎn)品已經(jīng)成系列化和標準化，已經(jīng)很好的考慮了多種情況下的適應性問題，可以 說是柔性化執(zhí)行得最好的物流裝備之一。叉車通過變換屬具，已經(jīng)變得非常通用。 只有特別少的情況不能適應。另一方面，搬運設備的標準化和系列化，也約束了 系統(tǒng)設計者在系統(tǒng)設計中，必須符合產(chǎn)品的標準。這是非常有意義的。輸送設備：主要包括多種形式的輸送機、提升機、穿梭車、agv等。輸送設備 由于對輸送產(chǎn)品的寬度、高度、重量等參數(shù)反應嫩感，適應性方面將變得比較困 難。

5、盡管如此，輸送設備在設計中，采用可變高度支腿的設計思想，不僅解決了 安裝現(xiàn)場的地面不平等問題，也為將來搬遷的適應性提供了幫助。盡管這種幫助 非常有限。而agv的設計，本身在路線設計上就具冇很大的柔性。早先agv 采用電磁感應技術,其路線相對比較固定，過去10多年來，采用激光導引的agv 系統(tǒng)，其路線設計完全可以由軟件完成，這是產(chǎn)品柔性化設計的經(jīng)典z作。分揀設備：主要包括多種形式的分揀機，如滑塊式分揀機、交叉帶式分揀機、躍 起輪式分揀機等。分揀設備的適應性問題與輸送設備基本一致。主要受尺寸和重 量的限制比較大，影響了產(chǎn)品的柔性化。然而，分揀設備采用單元化設計尤其 是交叉帶分揀設備，可以對場地的依

6、賴逐步降低，也是其柔性的基木體現(xiàn)。另外, 鑒于分揀效率和設備的速度存在一定的關系，在實際應用中，通過調節(jié)設備速度 從而適應不同效率需求的例子也累見不鮮。關于物流系統(tǒng)的柔性化問題，除了體現(xiàn)在設備選烈以外，述在于單元化的設計理 念的實施。典型的如三方物流系統(tǒng)，因配送產(chǎn)品和用戶的多樣性，必須具有統(tǒng)一 的單元才能適應多變的物料的需求。這時，托盤的標準化變得非常重要。此外， 從物流系統(tǒng)軟件的來看，其柔性則體現(xiàn)在對于流程的設計的多樣性。收貨、上架、 揀選、包裝、分揀、集貨，這些典型的物流倉儲過程的一致性和標準化，也是系 統(tǒng)實現(xiàn)柔性化的基礎。3如何實現(xiàn)物流倉儲設備和系統(tǒng)的柔性化要提高物流裝備的適應性，從設備

7、本身來講，應解決設計的模塊化和標準化問題, 從應用系統(tǒng)來講，則應解決單元化和標準化問題。綜合起來就是模塊化、單元化 和標準化。實際上模塊化和單元化只是不同對象的兩種表達方式而已。這是解決 物流倉儲設備柔性化的關鍵。雖然仍不能解決所冇問題，但這一點將設備向柔性 化推進了一大步。從口前解決得比較好的產(chǎn)品，如叉車，就足以說明這一點。首先來看模塊化（modular）,這是針對裝備本身設計而言的。在fms系統(tǒng) 中，模塊化是指刀具的可換性，針對不同的加工產(chǎn)品，會使用不同的刀具，但裝 載刀具的刀盤是一致的。這一點也給物流倉儲設備的設計提供了借鑒。設備應用 場合不同，但基本單元模塊是一致的。如叉車的屬具可以不

8、同，但叉車主體是一 致的。模塊化設計的另一含義是可互換性。即構成設備的單元是可以互換的，通 用的。再來看單元化（unitized）的作用。單元化規(guī)范了物料的形態(tài)。無論是采用紙 箱包裝，還是采用托盤儲存，單元化過程將各種形態(tài)的物料規(guī)范成了統(tǒng)一的外在 形式。正是這一過程，使物流自動化變得相對簡單。無論是裝載，儲存，搬運, 述是計量，單元化給物流帶來了全新的概念。所以，從根本上講，現(xiàn)代物流是以 單元化為基礎的。最后是標準化(standardized) 0雖然模塊化和單元化解決了很大的問題， 但如果模塊和單元不能統(tǒng)一，對于設備而言，如果一個模塊只相對于單一的設備 冇效，就無法解決設備的互換性問題，也就

9、沒冇柔性可言。對于物流系統(tǒng)1何言， 如果單元沒有統(tǒng)一的標準，從小的方面看，會導致供應鏈的整個過程將無法順利 對接；從大的方面看，則是不同行業(yè)間難以形成統(tǒng)一的接口。其結果是物流的效 率將無法發(fā)揮。這是中國物流發(fā)展走過了幾十年彎路才悟出的道理。有意思的是，標準化和單元化表面上是與未來物流發(fā)展的個性化相背離的。然而, 止如同太極生兩儀，兩儀生四象的道理一樣，標準化和單元化就如同太極的兩儀, 它們的組合可以變幻成力千種個性，這是非常奇妙的。最后，為什么要將設備與系統(tǒng)放在一起來說，因為設備的柔性化在很人程度上是 建立在現(xiàn)代物流的基礎上的，英適應性除了自身的模塊化和標準化z外，很大程 度上取決于系統(tǒng)的單-

10、元化和標準化。可以說，離開物流系統(tǒng)屮的單元化和標準化, 物流設備的模塊化和標準化意義將大打折扣，其應用只不過是無的放矢而已，更 無法論及適應性和柔性。4未來市場對于柔性化的需求隨著物流產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，物流裝備產(chǎn)品市場必將出現(xiàn)空前的繁榮。與過去30 年歷史不同的是：就裝備而言，標準化和模塊化將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向，不 符合標準的定制化產(chǎn)甜將逐步被淘汰。就物流系統(tǒng)而言，單元化物流將是未來發(fā) 展的主要方向。物流裝備和系統(tǒng)的柔性化需求是從多個方面得到反映的。首先，隨著企業(yè)的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模將越來越擴大，自動化程度將越來越高，如何 使裝備和系統(tǒng)在不斷升級換代屮，實現(xiàn)平穩(wěn)連接，將是企業(yè)優(yōu)先考慮的問題。這

11、就要求設備符合標準，貝有廣泛的適應性。典型的如托盤設備的選擇，不僅耍與 自身的需求相匹配，更要與社會的需求和供應鏈的需求相匹配，只有這樣，前期 的投資才不會浪費。其次，企業(yè)戰(zhàn)略調整過程中，也對物流設備捉岀適應性需求。制造業(yè)企業(yè)是這樣, 三方物流企業(yè)更是這樣，而且后者要求適應市場的變化需求更快?，F(xiàn)代金業(yè)對于 物流的依賴越來越緊密，物流倉儲裝備的投入也越來越大，一旦產(chǎn)品轉型，如杲 物流裝備和系統(tǒng)不能適應，將造成重大損失。這樣的例子也是非常多的。此外，產(chǎn)品的柔性還在于產(chǎn)品是否具有可遷移性，如庫房變更后的設備搬遷問題 等，也是企業(yè)要考慮的重要問題。最后就是企業(yè)在戰(zhàn)略調整過程屮，物流裝備產(chǎn)品的保值升值問

12、題也是市場的重要 需求z-o以電了商務為例，很多企業(yè)初期經(jīng)歷過快速且肓目的發(fā)展，后來再經(jīng) 歷戰(zhàn)略收縮過程。這一過程中資產(chǎn)和設備需妾處置，設備的保值與升值直接與產(chǎn) 品的適應性緊密關聯(lián)。未來隨著物流裝備市場的進一步成熟，物流倉儲設備和系 統(tǒng)的社會化將成為一個重要市場。除此之外，物流設備的租賃將成為未來市場的一個亮點。設備的適應性問題成為 租賃市場的首選。從目前的情況看，托盤、叉車等標準產(chǎn)品租賃市場増長驚人。 隨著單元化物流的深入人心，租賃市場會成為一個常態(tài)。5設備供應商應如何面對挑戰(zhàn)毋庸諱言，物流倉儲設備和系統(tǒng)的柔性化將是未來發(fā)展的重要方向，也是產(chǎn) 品走向成熟的重要標志。對此，裝備企業(yè)如何應對？首

13、先，作為設備和系統(tǒng)供應商來說，在市場屮處于一種被選擇的被動地位。 如何才能提高口身的核心競爭力，使自身產(chǎn)品在被動中尋求主動，這是首先要解 決的問題。從國內外的發(fā)展看，創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的根本出路，如何提高自身產(chǎn)品 的適應性和標準化，則是創(chuàng)新的重要方向。其次，設備供應商應具冇強烈的社會責任感，努力促進物流柔性化的發(fā)展。1）對產(chǎn)品木身來講，標準化是一個主要發(fā)展方向。這就要求金業(yè)努力調整 策略，為市場提供符合標準的產(chǎn)品。對物流倉儲裝備來說，所謂柔性，就是標準 化。離開標準化去談柔性，可以說是舍本逐末、緣木求魚。2）從設計上講，要求產(chǎn)品具冇一定范圍的適應性。采用模塊化設計是關鍵。3）從質量上講，要求產(chǎn)品具冇互換性和通用性。這就為生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)工 藝提出了高的要求。4）從競爭力上講，要求產(chǎn)品具有很好的性價比。降低產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中的 成本是非常重要的課題。從國外的經(jīng)驗看，采用口動化生產(chǎn)線，提高單位人工的 生產(chǎn)效率，是重點需要解決的問題。這一點，對于批量產(chǎn)品