家居行業自動化物流系統的導入

文/王 轉

王 轉北京科技大學物流研究所所長

隨著我國經濟發展和人民生活條件改善，家居行業快速發展；然而，現有物流設施陳舊、作業效率低下，亟待改造升級。自動化物流系統是家居物流的發展方向，是提高供應鏈與物流執行能力的關鍵。本文著重介紹了5種自動化物流系統及其應用，以及自動化物流系統導入的關鍵技術，并強調科學的規劃方法論和豐富的規劃建設經驗是自動化物流系統成功導入的有效保證。

一、家居行業及其物流特點

1. 家居行業特點

近年來，隨著我國經濟的發展和人民生活條件改善，家居行業快速發展。家居行業主要特點包括：

（1）產品范圍廣，產業鏈條長。家居產品囊括了家具、床上用品、廚衛用具、室內配飾及日常生活需要的商品；家居產業聚集了從設計、采購、生產到銷售、送裝、維護等全流程各個環節大量相關企業。

（2）市場規模大。市場規模僅次于房地產行業和汽車行業，成為我國第三大行業。2017年中國家居建材市場規模為4.27萬億元。其中家具行業規模以上企業實現主營業務收入9056億元，同比增長10.1%。

（3）定制產品需求快速上升：在消費升級大背景下，消費者對個性化家居產品需求呈現上升趨勢，定制家具因美觀、實用，又能突出消費者個性，市場份額不斷上升。

（4）銷售模式不斷創新，具備了全渠道特征：隨著新零售時代到來，線上和線下全渠道融合發展的經營模式成為方向。包括家具在內的大件商品的網購比例快速攀升，預測到2020年大件商品電商渠道占比將達40%。

2. 家居物流特點

家居行業特點決定了其物流具有以下特征：

（1）管理對象多樣性：產品范圍廣，產品種類多，如板式家具、沙發、床與床墊、機電五金、照明燈飾、家裝用品等；

（2）貨品超大超重、包裝形狀各異。如家具、床墊、沙發等為超大類產品；石材、瓷磚等為超重貨品和易碎品；門窗、管材、裝飾材料、電線電纜等多為異形產品。

（3）具有多包件與成組性特征。很多家具類產品是由多個包裝組合而成；不同包件可組合成不同商品，造成貨品的收發、分揀、打包、配裝難度增大。

（4）全渠道營銷，訂單處理與配送難度大。線上+線下、直營+加盟+代理等全渠道營銷使得物流終端更加多樣化，配送終端可能是賣場、門店、工地、消費者家中等，分揀配貨越來越復雜，多樣性的客戶訂單使得配送計劃、分揀作業、車輛配裝成為難點。

（5）定制產品比重越來越大，需要協同供應鏈支撐。首先，定制產品訂單要求制造與物流高度集成和一體化，管控難度更大；其次，定制產品要求上門配送與安裝，需配套專業安裝團隊以及提供售后服務。

（6）多種采購和下單模式并存。按庫存采購、按單生產、JIT采購等要求不同的收發貨模式，自有庫存、VMI庫存、渠道庫存并存，庫存管理和倉儲管理難度加大。

3. 家居物流的挑戰與機遇

家居行業迅速發展，而現有物流設施陳舊，作業效率低下，亟待進行改造升級。而多年來家居企業對物流系統建設投入較少，物流管理運作水平明顯落后于業務發展速度；傳統建材企業物流多是粗放式管理，物流設施設備陳舊，管理方式落后。

營銷模式不斷創新，對物流中心訂單處理、分揀和配送時效提出更高要求。物流系統復雜性大大增加 ，需要導入高效的儲存、分揀、分類和搬運設備，提升物流中心作業效率。

定制家具大行其道，物流中心與生產制造、終端配送配裝高度融合。定制生產和JIT配送增加，要求更加柔性的生產和物流系統，自動化、智能化、集成化的物流系統成為重要方向。

全渠道、全品類的家居營銷模式需要現代化物流中心提供一站式物流服務。為B端客戶提供從產品出廠到售后的全流程一體化物流服務，為C端消費者提供專業設計、送裝一體、售后維護的一站式家居供應鏈物流服務。

二、 自動化物流系統及其應用

1. AS/RS貨到人系統

AS/RS系統是配送中心最典型的自動化倉儲系統，可實現自動存取，也可實現貨到人揀選。AS/RS系統主要由高層貨架、堆垛機、入出庫輸送系統和揀選工作站構成（圖1），主要儲存單位為托盤單元，出庫或分揀單位為托盤（P）或箱（C）。可用于家居類產品大批量儲存與貨到人揀選，如硬包類家具、床墊、沙發等，可以托盤單元儲存的貨品均可采用AS/RS系統。

2. Mini-load AS/RS系統

Mini-load AS/RS系統是以料箱為儲存單位的自動存取系統，其系統構成包括貨架+料箱堆垛機+輸送系統+揀選工作站等，可實現整箱存取和貨到人的零揀（圖2）。可用于五金工具、電工電料、開關插座等家居品的小批量儲存與揀選。

圖1：AS/RS系統

圖2：Mini-load AS/RS貨到人系統

圖3：多層穿梭車密集倉儲系統

圖4：機器人揀選堆碼系統

圖5：板材自動存取系統

3. 多層穿梭車密集倉儲系統

多層穿梭車密集倉儲系統是近年來發展最快的儲揀一體化系統，它既可以實現大密度儲存，還可以實現貨到人揀選，在物流中心內的應用越來越多。其系統構成包括貨架+穿梭車+提升機+輸送線+揀選工作臺等，其儲存單位為標準料箱，出貨揀選單位為單品。該系統的優點是儲存密度大，出入庫能力高；適用于高價值小件家居產品的儲存與揀選，如配飾、五金、電料等。

4. 機器人揀選堆碼系統

機器人揀選堆碼系統在家居物流中心主要用于自動揀選和堆碼，主要由導入輸送機+工作站+機器人+導出輸送機/穿梭車等構成（圖4），可用于A類產品的箱揀和自動碼盤，如各類家具、板材的箱揀。

5. 板材自動存取系統

板材自動存取系統是用于定制家具板材的自動存取與分揀系統。其系統由導入輸送機+堆碼機器人+板材貨架+導出輸送機構成。該系統一般設置于定制車間內，前端為定制加工生產線，后端為訂單打包系統和成品自動倉庫。實現定制板材暫存，待同一訂單構件全部生產完成后，由機器人將各個構件揀選齊套后打包碼盤，然后進到自動化倉庫儲存。該系統主要應用于定制家居板材構件的自動上架和揀選，實現生產線上訂單貨物的暫存和按單分揀。

三、自動化物流系統導入的關鍵技術

自動化物流系統是家居配送中心的核心設備，直接影響物流中心建設的成敗。因此企業在導入自動化物流系統之前，必須進行系統的分析、科學的規劃和論證。自動化物流系統導入的關鍵分析與規劃技術，主要包括需求分析與貨品分類、儲運單元優化設計、系統能力規劃與分揀能力評估等幾個方面。

1.需求分析與貨品分類

自動化物流系統的需求分析主要包括產品分析與分類、庫存分析、出庫分析與入庫分析等。

產品分析與分類就是分析儲存產品的儲存特征，對貨品進行分類，一般按貨品的包裝形狀、重量、體積以及儲存條件等進行分類，不同類別貨品選擇不同儲存單元與儲存方式。然后針對每類貨品進行包裝尺寸和重量分析，明確每類貨品的包裝特征值，為儲運單元設計奠定基礎。

圖6：儲運單元設計示意圖

圖7：物流系統能力規劃步驟

庫存分析就是對庫存月變動趨勢、庫存結構與庫存周期等進行系統分析，為自動化物流系統的儲量和儲存品規等靜態設計指標奠定基礎。

表1：各物流子系統的設計目標

圖8：自動化輸送系統能力評估

出庫分析即分析出庫訂單的變動趨勢、出庫總量與特征值、整箱拆零分析、客戶別訂單分析和退貨分析等，為自動化物流系統出庫與分揀作業能力等動態指標

規劃奠定基礎。

入庫分析即對入庫單進行入庫變動趨勢、入庫總量與特征值、入庫結構等進行分析，明確入庫總量、結構與時序分布，為入庫系統規劃奠定基礎。

2.儲運單元設計

儲運單元設計是自動化物流系統規劃第一步也是最重要一步。一般應該根據貨品分類分別選擇合適的儲運單元，根據各類貨品的包裝尺寸和重量，確定最合理的儲運單元，并進行托盤堆碼方案的設計（如圖6）。

3.系統能力規劃

根據物流中心需求分析、定位和規劃目標，確定物流中心自動化物流系統儲存規模和出入庫能力是規劃設計的核心，是保證自動化物流系統導入成功與否的關鍵。系統能力規劃的內容與步驟如圖7所示。

通過能力規劃，可明確每個子系統的設計指標（表1），包括靜態指標和動態指標。根據每個儲區的設計指標，就可以進行整個倉儲系統的選擇和設計。

4.分揀能力評估

當一個物流中心方案設計完成后，如何判斷該方案的可行性和投入產出效率，就需要對物流中心方案進行能力分析與評估。通過分析與評估，得到物流中心各儲區和子系統的儲存能力、出入庫能力和分揀能力，保證設計方案能滿足設計能力需求，防止自動化物流系統導入和投資失敗。

自動化物流系統的分析評估項目包括儲量評、出入庫能力評估、輸送系統評估和揀選工作站能力評估等，如圖8。

四、自動化物流系統導入建議

自動化物流系統是物流中心的主要組成部分，建議企業在準備導入自動化物流系統時關注以下幾個問題，以保證系統的成功實施和高效運營。

1.物流規劃咨詢要先行

自動化物流系統是一個系統工程，其規劃設計必須遵循科學的規劃方法論。第一步應該是請專業的物流咨詢公司介入，在調研、需求分析、能力規劃的基礎上，提出科學的工藝方案，使企業明確物流中心建設需求、目標和最適合的建設方案。在此基礎上，提出對土建、消防等設施的要求，然后才可進行物流中心建筑規劃。前期的咨詢規劃是項目成功的基礎。

2.需求分析是基礎

自動化物流系統的規劃與傳統倉庫的規劃不同，其規劃包括物流、信息、運營三個方面，涉及企業的方方面面，因此必須首先進行需求調研和系統分析。系統需求分析是規劃設計第一步，也是明確企業需求，確定物流系統規模的關鍵工作。需求分析應圍繞貨品、訂單和庫存進行深入分析，發現其貨品特征、庫存結構和訂單屬性，為能力規劃和方案設計奠定基礎。

3.規模與能力規劃是關鍵

規模與能力是需求分析的結果，必須結合物流定位、建設目標和貨品訂單特征進行科學分析，確定物流中心的規模與能力指標。包括儲量、儲存品規等靜態指標和訂單處理量、出庫量、整箱出庫量、拆零出庫量等動態指標。

4.因地制宜選設備

目前很多企業在物流系統建設中，經常出現以下現象：1）重視單機能力，不注重系統能力，造成設備能力不匹配，出現作業瓶頸；2）過度強調自動化，系統柔性和可拓展性差；3）設備配置與作業策略、作業時序脫節。上述這些現象是自動化物流系統導入的大忌。建議企業在物流設備選擇時做到：1）準確預測需求，科學選擇設備；2）采用科學分析方法和手段，確保各儲區和設備作業能力匹配；3）考慮不同策略下，設備可能作業能力，提出挖潛方案。

5.土建消防統籌考慮

（1）誤區

1）規劃時不考慮消防要求、懷僥幸心理；2）工藝設計不考慮土建可行性和投資性價比。

（2）消防要求

根據建筑類型與儲存商品防火等級，確定單體建筑面積、消防分區、消防設施（自動噴淋、自動報警）要求。

（3）土建配合

1）站臺、雨棚、門等根據工藝方案確定；2）地面承載要求、各種承載要求的造價；3）樓層承載要求、承載增大對造價的影響；4）照明要求、供電要求。

6.運營規劃不忽視

（1）誤區

規劃階段不考慮運營策略和需求。運營規劃與設備系統應有機結合，才能發揮自動化物流系統的效率。

(2）運營規劃內容

1）運營策略：包括儲區定位策略、入出庫策略、訂單處理策略、分揀作業策略；2）組織與管理：包括組織結構、人員配置、作業規范；3）作業時序：包括工作制度、訂單交付周期、發貨頻率、作業時序等。

結束語

自動化物流系統是家居物流發展方向，是提高供應鏈與物流執行能力的關鍵。自動化物流系統的規劃建設是一個系統工程，科學規劃與設計是項目成功第一步。科學的規劃方法論和豐富的規劃建設經驗是自動化物流系統成功導入的有效保證。