X公司是国内一家大型五金制造高新技术企业，随着其生产订单逐年递增，对产品生产效率要求越来越高。但是目前仓库管理仍采取手工电脑混合记账、人工搬运的传统方式，严重阻碍了企业进一步发展。因此，该公司决定采用自动化、信息化程度较高的立体仓库作业，在提高仓库存储量、存储效率以及空间利用率的同时，也可减轻工人的劳动强度。

成品选用托盘尺寸为2500×1500×150(mm），辅料托盘选用托盘尺寸为2500×1500×150(m m）和1 2 0 0×1 5 0 0×1 5 0(mm）。为了验证托盘尺寸选取的合理性，对用户企业提供的A、B月成品订单和辅料订单（如表1、表2、表3、表4）进行了分析，以下是数据分析的详细结果：从统计表格中发现A月整托不能入库非标成品占比约1.01%；散托占比7.4603%;B月不能入库非标成品整托占比约1.678%，散托数占比7.246%。在该尺寸下，A、B月可入立体库Ä物料均在90%以上。

(1）成品数据分析

(1)成品入库量和所需存储货位分析

Ⅰ.整月订单中每日生产成品数量分析

根据甲方提供的成品A、B月订单数据，分别对两个月中每日订单中成品数量进行分析，A月成品订单约1万个数据行，涉及成品数量约14.6万个；B月成品订单约0.93万个数据行，涉及成品数量约14.1万个。分析结果如图1和图2。

表1 A月整托不能入库托盘数统计分析     下载原表

表2 A月散托不能入库托盘数统计分析     下载原表

由每天生产成品数量分析得到的柱状图，我们可以看出：A月生产成品数量较少的几天集中在6号、13号、20号、27号，分别为34个、29个、1491个、45个。由此可以推断，该四天为每周周末的产量值，不具备正常工作日生产特性，可从数据中剔除；在其他天数，每天的成品数量分布在4398个（7号）～6912个（28号）之间，正常工作日每天平均产能约5582个成品。其中28号的成品订单数量最大，为6912个。

B月生产成品数量较少的几天集中在2号、9号、16号、23号，分别为185个、14个、36个、170个，同样不具备正常工作日生产特性，可从数据中剔除；在其他天数，每天的成品数量分布在2830个（30号）～6926个（10号）之间，正常工作日每天平均产能约5420个成品。其中10号成品订单数量最大，为6926个。

Ⅱ.成品入库量和所需存储货位分析

根据以上订单分析结果，选取每月成品订单数量最大（即产能最大）的一天：A月28号和B月10号作为分析样本，对日订单所需托盘，即成品入库托盘数量进行分析。分析结果如表5和表6。

由表5和表6得出结论，A月28号当天产生的托盘数量：整托数量（每托盘存放10层成品）=609托；散托数量（每托盘存放1～9层成品）=371托；每天产生的总托盘数量=609+371=980托。

表3 B月整托不能入库托盘数统计分析     下载原表

表4 B月散托不能入库托盘数统计分析     下载原表

表5 A月成品每日订单所需托盘数分析表     下载原表

图1 A月每日订单成品数量统计分析   下载原图

图2 B月每日订单产品数量统计分析   下载原图

B月10号当天产生的托盘数量：整托数量（每托盘存放10层成品）=656托；散托数量（每托盘存放1～9层成品）=325托；每天产生的总托盘数量=656+325=981托。

Ⅲ.结论

由此计算出，立体库成品托盘所需存储货位和成品托盘出入库量如下：

A月：成品立库存储量=980托/天×5天缓存=4900托盘位；

成品托盘入库量：9 8 0托/天=980/16小时（每工作日成品入库时间）=61.3托/时；

成品托盘出库量：980托/天=980/8小时（每工作日成品出库时间）=122.6托/时；

成品空托盘组出入库量：约18.3组/时。

B月：成品立库存储量=981托/天×5天缓存=4905托盘位；

成品入库量：981托/天=981/16小时（每工作日成品入库时间）=61.3托/时；

成品出库量：981托/天=981/8小时（每工作日成品出库时间）=122.6托/时；

成品空托盘组出入库量：约18.3组/时。

根据A、B月计算结果，立体库中成品存储货位设计需求必须大于4905个托盘位；成品出入库量必须大于202.2托/时。

(2)成品实托盘高度和存储货位比例的确定

Ⅰ.A月数据分析

A月整月产生的托盘数量，如表7。其中，整托数量：12838托；散托数量：9432托；总数量：22270；整托：散托（整散托比例）=57.65:42.35。若成品库容量按5000托盘位计算，其中整托货位约2883个，散托货位2117个。

A月整月产生的散托盘数量，如图3。其中，散托数量（≤2层/托）：6405+1088=7493托，占比79.45%；散托数量（3层/托）：498托，占比5.28%；散托（4～9层/托）的数量为1441托，占比15.27%。散托主要集中在2层以下（含2层），货位数量约2117×0.795=1682货位；散托（3～9层/托）货位约435个。

表6 B月成品每日订单所需托盘数分析表     下载原表

表7 A月成品整托、散托数量统计分析     下载原表

图3 A月实托盘高度统计分析   下载原图

表8 B月成品整托、散托数量统计分析     下载原表

Ⅱ.B月数据分析

B月整月产生的托盘数量，如表8。其中，整托数量：12441托；散托数量：8381托；总数量：20822；整托：散托（整散托比例）=62.2:41.9，若成品库容量按5000托盘位计算，其中整托货位约2988个，散托货位2012个。

B月整月产生的散托盘数量，如图4。其中，散托数量（≤2层/托）：5648+935=6583托，占比78.55%；散托（3层）数量423，占比5.05%；散托数量（4～9层/托）：1375托，占比16.4%，散托主要集中在2层以下（含2层），货位数量约2012×0.785=1580货位；散托（3～9层/托）货位约432个。

Ⅲ.结论

由此我们可以得到，A、B月成品各种托盘货位比例，如图5。

由图5可以得出，整托货位：散托货位（≤2层/托）：散托货位（3～9层/托）=6:3:1。立体库货位存储中散托货位（3～9层/托），仅占到总货位数量的1/10，初步规划成品实托盘高度可分为两种：成品2层堆码高度和产品10层堆码高度，两者货位数量或者层数比为3:7。

(2）辅配料的数据分析

根据用户提供的物料信息表，对共约3000个品规数量进行数据分析。

分析之前，先剔除一些不宜入自动化立体库物料品规，包括各种纸箱、油漆类以及约80种无尺寸、重量等信息的物料，共约500种物料。剩余约2500种可入库物料品规，其中大托盘存储物料品规约1600个，包括钢网、密封条、纸箱等；小托盘存储物料品规约900个，包括铰链、标识卡、插销等。

由于辅配料尺寸大小同成品具有类比性，辅配料存储大托盘沿用成品托盘大小；为统一立库货格和设备选取使其更加标准化，辅配料实托盘高度同样沿用成品实托盘高度和层数比例。

图4 B月实托盘高度统计分析   下载原图

图5 A、B月托盘货位比例图   下载原图

(1)A月辅料分析

Ⅰ.A月大托盘辅料统计分析

首先，对A月总数据进行分析，在A月数据总表中对1600个品规大托盘物料品规进行筛选，A月订单数10251个，涉及到的大托盘品规约1000个，总订单行32043个，订单物料总数量994115。

其次，为更详细研究大托盘物料特性，对A月每天的订单进行分析，如表9所示：对每天的订单数、品规数、订单行数、物料总数做分析，然后结合之前根据托盘重量和外形确定分析的每托盘物料数量，得到每天所需的托盘数量，月平均值208.5托，工作日平均值241.5托，最大值310托。

Ⅱ.A月小托盘辅料统计分析

为更详细研究小托盘物料特性，对A月每天的订单进行分析，如表10所示：对每天的订单数、品规数、订单行数、物料总数做分析，然后结合之前根据托盘重量和外形确定分析的每托盘物料数量，得到每天所需的托盘数量，月平均值405托，工作日平均值458托，最大值512托。

Ⅲ.A月辅料分析结论

可以得出每天所需托盘数量：大托盘310托，小托盘512托（均取每月当中天数中最大值），因此根据A月数据分析得出辅料库存储量：310×3+512×3=930（大托盘存储量）+1536（小托盘存储量）=2466托盘位。

根据大、小托盘辅料每天的平均品规数量和订单行数量，若采取不合单处理方式，对于托盘堆垛机立体库系统来说，效率远远无法满足该情况。故对于辅料出入库的流量采用合单的策略进行计算，结果如下：

A月辅料总出入库量：大托盘约65托/时；小托盘约117.4托/时；空托盘组出入库量：约18.4组/时；共200.8托/时。

(2)B月辅料分析

Ⅰ.B月大托盘辅料统计分析（如表11)

首先，对B月总数据进行分析，在B月数据总表中对约1600个品规大托盘物料品规进行筛选，B月订单数9336个，涉及到的大托盘品规约1000个，总订单行29521个，订单物料总数量1038432。

表9 A月大托盘辅料统计分析表     下载原表

表1 1 B月大托盘辅料统计分析表     下载原表

表1 0 A月小托盘辅料统计分析表     下载原表

表1 2 B月小托盘辅料统计分析表     下载原表

其次，为更详细研究大托盘物料特性，对B月每天的订单进行分析，如下表所示：对每天的订单数、品规数、订单行数、物料总数做分析，然后结合之前根据托盘重量和外形确定分析的每托盘物料数量，得到每天所需的托盘数量，月平均值212.3托，工作日平均值241托，最大值303托。

Ⅱ.B月小托盘辅料统计分析

为更详细研究小托盘物料特性，对B月每天的订单进行分析，如表12。对每天的订单数、品规数、订单行数、物料总数做分析，然后结合之前根据托盘重量和外形确定分析的每托盘物料数量，得到每天所需的托盘数量，月平均值421.5托，工作日平均值462.7托，最大值520托。

Ⅲ.B月辅料分析结论

得出每天所需托盘数量：大托盘303托，小托盘520托（均取每月天数中最大值），故根据B月数据分析得出铺料库存储量：303×3+520×3=909（大托盘存储量）+1560（小托盘存储量）=2469托盘位。

同A月订单分析一样，根据大、小托盘辅料每天的平均品规数量和订单行数量，若采取不合单处理方式，对于托盘堆垛机立体库系统来说，效率远远无法满足该情况。故对于辅料出入库的流量采用合单策略进行计算，结果如下：

B月辅料托盘总出入库量：大托盘约63.3托/时；小托盘约119.3托/时；空托盘组出入库量：约18.4组/时；共201托/时。

根据对物料成品和辅配料相关数据分析，我们可以得到以下数据结果：

托盘尺寸要求：成品托盘尺寸为2500×1500×150(mm），辅料托盘尺寸为2500×1500×150(mm）和1200×1500×150(mm）。

库容量要求：成品库库容量≧4905货位；辅配料库库容量≧2469货位；因此，整个立体库需求库容容量≧7500货位；矮托盘与高托盘货位数量或者层数比为3:7。

出入库量要求：成品出入库量需≧202.2托/时；辅料托盘总出入库量需≧201托/时；故对整个立体库需总出入库流量≧410托/时。

立体仓库入库系统、出库系统、拣选系统具体配置，将根据以上要求展开规划。

立体货架：自动化立体库存储基础设施，根据物料、存量需求，取15层，约9000个货位，其中矮货位约2700个货位，高货位约6300个货位。

巷道堆垛机：自动化立体库核心设备，根据流量需求以及具体空间布局，选取10台双立柱、直轨、双货位、单伸高速堆垛机（走行速度180m/min）。

一楼收发货输送系统：实现托盘物料自动化搬运、智能化分流，根据功能、流量需求，选取环行穿梭车系统（北侧：4台；南侧：6台）。

二楼入库/出库拣选系统：根据流量需求，选取自动化拣选机器人+托盘站台人工拣选系统+环行穿梭车系统（北侧：5台；南侧：5台）。

昆船公司采用物流领域应用最早、最权威、最贴近现场调度的Auto Mod软件进行系统仿真。根据系统工艺平面布置图，对项目进行关键单机设备能力仿真。为检验前端输送系统（穿梭车系统）的可靠性，并使仿真统计数据更稳定，设定系统仿真总时长为10小时进行仿真。仿真运行画面截屏，如图6、图7、图8、图9。

一层北部环行穿梭车系统连续运行10小时后，输出Line Graph如图10。

分析已受理的物料数，见表13。

从表13可以看出，当环穿台数在3台以上时，能够满足流量需求，考虑设备台数和利用率，建议台数取4台，设备利用率比较理想。其他系统仿真实验同上，输出结果如下：

一层南部O型环行穿梭车系统台数：6台；设备利用率：81%;

二层北部O型环行穿梭车系统台数：5台；设备利用率：78%;

二层南部L型环行穿梭车系统台数：5台；设备利用率：76%。

五金制造业属于典型的大规模、多品种、小批量的定制型生产企业，但目前我国大多数企业采用的传统仓库管理方法与新的仓库管理要求之间的矛盾越来越明显，要解决以上问题，采用自动化立体仓库系统已成为行业趋势。

本文从成品和辅配料订单数据着手，利用数据分析、能力仿真等方式对该五金制造企业自动化立体库系统进行了科学、合理、经济地规划，也为后续符合本行业物流特征的自动化仓储系统提供了一定的借鉴经验。

图6 一层北部环行穿梭车   下载原图

图7 一层南部环行穿梭车   下载原图

图8 二层北部环行穿梭车   下载原图

图9 二层南部环行穿梭车   下载原图

图1 0 仿真输出曲线图   下载原图

表1 3 分析已受理的物料数     下载原表