雙向穿梭式貨架
——物流存儲設(shè)備系統(tǒng)的分析研究

文/魯開宇 鄭濤 單鄭偉

智能物流與倉儲裝備是現(xiàn)代物流系統(tǒng)中的重要組成部分，被列為我國重點發(fā)展的五大核心智能制造裝備之一，而雙向穿梭式貨架存儲設(shè)備系統(tǒng)是智能物流與倉儲裝備典型的代表之一，其在裝備運行效率、存取貨物準(zhǔn)確率、操作穩(wěn)定性、設(shè)備使用率、軟件處理能力上具有較強的優(yōu)勢，是未來降本增效的重要路徑。為了增加某現(xiàn)代物流園存儲項目提高倉庫存儲效率，更加合理利用倉庫空間、降低物流與倉儲成本，使其倉儲方式更加貼近儲存產(chǎn)品特點，為其倉庫規(guī)劃了雙向穿梭式貨架存儲設(shè)備系統(tǒng)以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的重型橫梁式貨架，不但提高倉儲作業(yè)自動化程度，將該項目的存儲量提高63%，而且相對倉儲成本降低35%。

一、行業(yè)背景

根據(jù)存儲貨物本身的特性，牛奶、飲用水等快速消費品及石油化工產(chǎn)品等具有品種類型少、同一品種數(shù)量多的特點，而傳統(tǒng)的重型橫梁貨架又因為在倉庫每跨內(nèi)須設(shè)置兩排叉車通道，造成大量存儲空間的浪費，從而導(dǎo)致實際倉儲量較低，空間利用率較差，不能很好地匹配存儲貨物的特點，尤其在大中城市，面對日益增長的倉庫租賃成本，增加了貨物存儲與物流成本，同時也不利于物流園區(qū)土地集約化利用。

二、傳統(tǒng)重型橫梁式貨架存儲系統(tǒng)的缺點分析

1.存儲效率相對較低。通常情況下，標(biāo)準(zhǔn)倉庫每跨之間的距離為12m，貨架的每個貨位按1.2m X1.2m 測算，在每跨之間只能按1+2+1排布置共計4排，中間必須設(shè)置兩排叉車通道，每條叉車通道寬度為3.6m，叉車通道寬度共計7.2m，以12m X1.4m 面積測算，4層貨架在每平方米范圍內(nèi)只可以布置4X4/（12X1.4）=0.95個貨位，考慮兩側(cè)須各預(yù)留5m 的作業(yè)區(qū)，共計10m，倉庫進(jìn)深60米，則整體倉庫最終每平米貨位數(shù)為0.95X（60-10）/60=0.79個貨位，故此，在普通倉庫內(nèi)設(shè)置重型橫梁式貨架每平方米只可以存儲0.79托的貨物，存儲效率較低。2.作業(yè)效率較低，有安全隱患。在普通倉庫內(nèi)設(shè)置傳統(tǒng)重型橫梁式貨架，貨物的吞吐進(jìn)出作業(yè)需要靠叉車工操作叉車進(jìn)行作業(yè)，將貨物存放上貨架或從貨架上取下，作業(yè)動線較長要求作業(yè)精準(zhǔn)，對叉車工的作業(yè)熟練性要求很高，尤其是在高層貨架上作業(yè)時還需輔助設(shè)備進(jìn)行操作，若叉車作業(yè)人員的熟練性較差或在疲勞作業(yè)的情況下，容易造成速度減慢、出現(xiàn)錯誤或貨物破損等方面問題，造成運營效率降低，因叉車在貨架區(qū)域內(nèi)作業(yè)易對貨架產(chǎn)生碰撞，從而對人員、設(shè)備和貨物均有安全隱患。3.相對貨物存儲或投資成本較高。在普通倉庫內(nèi)設(shè)置重型橫梁式貨架，需要考慮的倉儲成本主要由三部分組成，一部分為倉庫租金，一部分為設(shè)備費用，一部分是人工費用。以武漢某項目2880平方米區(qū)域進(jìn)行測算，可以布置2880X0.79=2275個貨位。其中該項目附近倉庫租金每平方米約30元/月，每月租金約8.64萬元，每個貨位每月租金成本為38元；設(shè)備費用主要包含兩個部分，第一個部分是貨架成本以每個貨位300元進(jìn)行測算，則貨架成本總成本約為300X2880X0.79=68.26萬元，第二部分是叉車成本，以兩臺前移式叉車測算，每臺叉車30萬元，共計60萬元，設(shè)備成本共計60+68.26=128.26萬元，設(shè)備按10年折舊，平均每個貨位每月設(shè)備成本為4.7元；第三部分人工成本以2人測算，每人每月5000元，合計人工成本每月1萬元，每個貨位約合4.4元。每個貨位每月存儲成本約為38+4.7+4.4=47.1元，總體成本較高。

重型橫梁式貨架存儲系統(tǒng)

三、雙向穿梭貨架實例分析

穿梭式貨架系統(tǒng)是由穿梭車、穿梭式貨架以及叉車組成的完整的高密度儲存系統(tǒng)，適用品種批量大，品相相對單一的應(yīng)用場景。現(xiàn)以武漢某項目作為實例，分析以雙向穿梭式貨架存儲設(shè)備系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)重型橫梁式貨架存儲系統(tǒng)，具體內(nèi)容如下：1.雙向穿梭式貨架的操作流程。通過穿梭車（如下圖）、穿梭式貨架以及叉車等物流設(shè)備組合成兩向穿梭式貨架存儲系統(tǒng)，提升倉儲密度，增加存儲量，實現(xiàn)倉儲作業(yè)的半自動化。進(jìn)行存貨作業(yè)時，由叉車將貨物放在貨架巷道導(dǎo)軌的最前端，通過無線電遙控操作的穿梭車，可以承載托盤貨物在導(dǎo)軌上運行，將貨物放至對應(yīng)的貨位存儲。取貨作業(yè)時，穿梭車將貨架深處的托盤移動至貨架最前端，用叉車將托盤貨物從貨架上取下。2.雙向穿梭式貨架的技術(shù)分析。利用穿梭式貨架代替重型橫梁貨架作為倉儲工具存儲牛奶、飲用水和成品酒等快速消費品及石油化工產(chǎn)品。穿梭式貨架使該項目倉儲方式更加貼近貨物本身屬性，增加倉庫存量、提高倉庫利用率的同時提高作業(yè)效率，增加了倉儲作業(yè)自動化程度。（1）提高存儲效率。本項目采用4層雙向穿梭貨架后，通過減少叉車通道，大大提高了空間利用率，并提高了倉庫存儲效率，經(jīng)測算采用雙向穿梭貨架后，在該項目倉庫中的一個防火分區(qū)，建筑面積為2880平方米的范圍內(nèi)，可以布置1.4m X1.2m的貨位共計3712個，相較采用4層重型橫梁式貨架進(jìn)行布置僅可布置2880X0.79=2275個貨位，本方案可以比普通重型橫梁式貨架多布置1437個貨位，可以提高倉庫存儲效率約63%。（2）提高自動化效率以提高作業(yè)效率、安全性。相對于橫梁貨架，雙向穿梭式貨架只需要叉車把貨物放在貨架的前端，后續(xù)可由穿梭車進(jìn)行貨物的自動化搬運及存放，取貨時人工同樣只需在巷道口等待穿梭車自動將貨物從對應(yīng)儲位送出，可以實現(xiàn)比橫梁式貨架更高的自動化程度，一定程度上減少人工作業(yè)量、強度和作業(yè)精準(zhǔn)度要求。同時，兩向穿梭式貨架結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，作業(yè)時穿梭車在貨架內(nèi)部存取貨物，叉車不必進(jìn)入貨架之間只需要在貨架外部區(qū)域進(jìn)行作業(yè)操作，減少了叉車對貨架的碰撞，從而確保作業(yè)安全。（3）作業(yè)方式靈活。倉庫兩向穿梭式貨架存儲系統(tǒng)空間利用率可達(dá)80%以上。相比傳統(tǒng)重型橫梁貨架，同等倉儲面積下增加的倉儲量可達(dá)一倍以上，非常適合存儲單品種批量大，品種相對較少的產(chǎn)品。本成果作業(yè)方式靈活，貨物的存取方式可以先進(jìn)先出，也可以先進(jìn)后出。利用無線電遠(yuǎn)程操控穿梭車的運行，并且多個巷道可以共用一部穿梭車，減少資源浪費，實現(xiàn)進(jìn)出貨作業(yè)的自動化。（4）貨物存儲成本較低。以該項目2880平方米區(qū)域進(jìn)行測算，可以布置3712個貨位。其中該項目區(qū)域附近倉庫租金每平方米約30元/月，每月租金約8.64萬元，每個貨位每月租金成本為23.3元；設(shè)備費用主要包含三個部分，第一個部分是貨架成本以每個貨位350元進(jìn)行測算，則貨架成本總成本約為350X3712=130萬元，第二部分是雙向穿梭車成本，以兩臺測算，每臺雙向穿梭車10萬元，共計20萬元，第三部分是叉車成本，以兩臺前移式叉車測算，每臺叉車30萬元，共計60萬元，設(shè)備成本共計130+20+60=210萬元，設(shè)備按10年折舊，平均每個貨位每月設(shè)備成本為4.7元；人工成本以2人測算，每人每月5000元，合計人工成本每月1萬元，每個貨位約合2.7元。每個貨位每月存儲成本約為23.3+4.7+2.7=30.7元，與重型橫梁式貨架方案的47.1元相比較，每個貨位每月的存儲成本可以降低16.4元，降低存儲成本高達(dá)35%。

雙向穿梭車

項目方案貨架平面圖

項目方案貨架立面圖

四、雙向穿梭式貨架存儲設(shè)備系統(tǒng)相對傳統(tǒng)重型橫梁式貨架的優(yōu)勢

相比傳統(tǒng)重型橫梁式貨架存儲系統(tǒng)存儲效率較低、作業(yè)效率較低、有安全隱患、存儲或投資成本較高的劣勢，雙向穿梭式貨架存儲設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)點如下：1.通過減少叉車通道，大大提高了空間利用率，并提高了倉庫存儲效率。2.可實現(xiàn)較高的自動化程度，一定程度上減少人工作業(yè)量、強度和作業(yè)精準(zhǔn)度要求。3.作業(yè)方式靈活，貨物的存取方式可以先進(jìn)先出，也可以先進(jìn)后出。4.綜合考慮倉庫租賃成本及設(shè)備費用后，每個貨位的投資成本相對較低。

五、結(jié)論

雙向式穿梭貨架存儲系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)貨架發(fā)展而來，相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)穩(wěn)定成熟，造價較低，主要用于存放整托盤或整件成品，具有裝配性好、承載能力大及穩(wěn)固性強等優(yōu)點。且項目實施周期較短，可在現(xiàn)有倉庫的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，具有較好的推廣價值及前景。雙向穿梭式貨架存儲設(shè)備系統(tǒng)作為存儲作業(yè)效率高的自動化存儲系統(tǒng)，比常用的橫梁式貨架和作業(yè)效率，降低貨物存儲與投資成本，提高作業(yè)的安全性、便捷性。可在土地成本日益提高的情況下，大大地提高土地的利用率，集約化利用土地；同時降低貨位的投資與運營成本，真正實現(xiàn)物流作業(yè)的降本增效。C