船舶舾裝件智能化倉儲模式構建

饒靖 郄金波 周楠 黃敏健

摘? 要：針對國內船廠舾裝件倉儲空間利用率低、依靠人工管理等問題，本文梳理倉儲對象范圍、從硬件和軟件構成、信息流通機制等方面設計舾裝件智能化倉儲模式，以提高倉庫空間利用率、管理運行效率和部門協同管理能力。

關鍵詞：舾裝件;智能化倉儲;模式

0 引 言

舾裝件分為自制件、外購件和外協件，主要包括拉手、扶手、踏步、欄桿、欄桿門、平臺、直梯、斜梯、盤梯（梯子扶手），鋼質門、鋼質窗，人孔蓋、小艙口蓋、格柵蓋、海底門格柵，管子支架，管子及附件，通風系統附件、排氣管及附件，船用家具（鋼質），電纜橋架、電纜馬腳，電纜填料函，電氣貫通件、電氣穿艙件，箱柜，各類設備基座、擱架，艙口蓋導軌架，桅桿（前桅、中桅、雷達桅），舷燈座、艉燈座、天線底座、旗桿及其他非標鐵舾件等物資[1]。

目前，國內船廠舾裝件倉儲存在以下問題：（1）空間利用率低，大多數船廠采用攤開平鋪式進行舾裝件的存儲，造成倉庫上部空間的浪費，對倉庫的占地面積需求較大，增加了船廠的舾裝件倉庫建設或租借成本;（2）舾裝件擺放無序，導致舾裝件查找困難、遺失等現象普遍存在，后續增補采購舾裝件的過程既影響了船舶建造周期，又增加了船廠的建造成本;（3）管理效率低，舾裝件出入庫和盤點過程更多依靠人工記錄的管理方式，相應文件遺失，重復統計、遺漏統計等情況時有發生。

智能倉儲系統是集物料搬運、倉儲科學和智能技術為一體的綜合科學技術工程。國內已有少數船廠初步建立了舾裝件智能化倉儲系統，配備了自動化立體倉庫，如鎮江船廠、黃埔文沖船廠和大連中遠海運川崎船廠。通過立體倉庫有效利用空間資源、降低庫存成本。自動化存取貨物使舾裝件得到有序、有效的管理[2]。由此可見，舾裝件自動化立體倉庫已逐步成為發展趨勢。本文從通用性角度來探討船舶舾裝件智能化倉儲模式，用于指導船廠的未來建設。

1 船舶舾裝件智能化倉儲模式設計

1.1 設計目標

船舶舾裝件智能化倉庫的設計目標是：在倉儲空間上高效容納，在入庫存儲、在庫保存以及出庫運輸等環節中高效運作，倉儲安全得到切實保障[3]，倉儲管理實現集成化、智能化。

根據設計目標，船舶舾裝件智能化倉庫的設計需要結合自動化立體倉庫、電子標簽、集成系統等相關技術。

1.2 倉儲對象范圍

根據舾裝件具有種類多、數量大、外形尺寸不統一、重量差異大等特點，一般采用貨格式自動化立體倉庫。根據立體倉庫的存放特性，選取貴重易損壞、不能露天存放、長度≤3m、寬度≤2m、高度≤2m、重量≤2t的舾裝件存入自動化立體倉庫，這里選擇符合尺寸重量要求的管系附件類（管附件、閥件）、消防雜件、通風附件等舾裝件。此外，立體倉庫還可以存放機械、電器、精密儀器等符合要求的設備，以及船用設備備件類的船用物資[4]。

1.3 硬件構成

船舶舾裝件智能化倉庫硬件主要包含以下設備：立體貨架、巷道式堆垛機、出入庫輸送系統、信息識別系統、倉庫信息服務器、主控計算機等。

由于舾裝件尺寸重量不均的特點，立體貨架采用托盤貨架系統。托盤可以根據需要分為無圍欄、有圍欄、有圍壁三種，單個托盤承重根據需要分為3～4種，如1.25 t、1.5 t、1.65 t、2 t[4]。貨架入口位置配備有貨物外形重量檢測設備，貨架內部配備噴淋消防設備。

巷道式堆垛機的主要用途是在立體倉庫的巷道間來回穿梭運行，將位于巷道口的貨物存入貨位，或將貨架中的貨物取出運送到巷道口[5]。堆垛機有單立柱、雙立柱、有軌、無軌、非自動、自動之分，基于自動化、高效化、大型化考慮，可以選擇雙立柱有軌自動堆垛機。

出入庫輸送系統是用來銜接貨架區與作業區的貨物運輸，通常有傳輸帶、穿梭車（Rail Guided Vehicle，RGV）、自動導引車（Automated Guided Vehicle，AGV）、叉車等設備，可以根據倉庫運行規模、舾裝件出入庫頻率、資金投入等因素來選擇。

信息識別系統包括條碼、二維碼、無線射頻（Radio Frequency Identification，RFID）標簽、固定式讀寫器、手持式讀寫器、攝像頭等。

倉庫信息服務器用于存放貨物信息、倉庫車輛信息以及視頻監控信息等。其中貨物信息提供給倉庫管理系統進行處理，也可通過企業局域網或者物聯網向企業管理人員或者授權的外部機構提供各類數據服務，結合人工智能、優化算法等技術，實現系統決策。

主控計算機，用于運行倉儲管理系統和倉儲控制系統，通過訪問倉庫信息服務器數據庫實現對倉庫進行數字化管理。

1.4 軟件構成

船舶舾裝件智能化倉庫軟件主要包括倉儲管理系統（Warehouse Management System， WMS）和倉儲控制系統（Warehouse Control System， WCS），下面分別介紹：

（1）WMS：完成貨物出入庫、盤點移庫等作業的管理系統，主要功能包括：出入庫訂單管理、貨物出入庫管理、盤點管理、移庫管理和統計報表管理等[6]。WMS系統有助于管理日常規劃、組織、人員配置、指導和控制可用資源的利用、處理和存儲個別庫存單位，優化倉庫功能和配送中心管理。WMS可以實現物流倉儲與企業運營、生產、采購、銷售智能化集成，為企業提供更為完整的物流管理和財務管理信息[7]。

（2）WCS：是位于倉儲管理系統與物流設備之間的中間層，負責協調、調度底層的各種物流設備，使底層物流設備可以執行倉儲系統的業務流程，主要功能包括：任務管理、設備調度、設備監控、物流監控、故障提示、運行記錄等[7]。

1.5 信息流通機制

1.5.1 統一舾裝件編碼標準

由于舾裝件種類繁多，且大部分供貨商的產品編碼通常與船廠的標準不同，因此在舾裝件入庫前粘貼統一標準的編碼標簽對于智能倉庫管理十分重要，通過標準化的編碼集成機制，能夠保證物流信息傳遞、交換和處理的準確性。

此外，船廠也可以提前將自己的舾裝件編碼標準發給各舾裝件供應商，并做好相關培訓宣貫工作，要求其在產品出廠前附有船廠標準的舾裝件編碼，由此，產品到達船廠后能夠快速入庫管理，這一系列操作可以在供應鏈管理信息系統中實現。

1.5.2 確定倉庫信息采集技術

本文選取條碼、RFID、視頻監控等技術對舾裝件及倉庫中硬件設備的信息進行采集。各技術的應用場景如表1所示。

2.視頻監控僅作為倉庫管理的記錄，用于監督操作的規范性和安全性，為追溯提供依據。

1.5.3? ?總體架構

船舶舾裝件智能化倉庫的總體架構如圖1所示，按功能不同可劃分為4個層次。

數據采集層主要是運用二維碼、RFID、視頻監控等技術對船舶舾裝件倉儲管理中的海量數據進行識別和采集，是實現信息共享和管理的基礎;

網絡通信層是信息采集層和系統應用層之間數據傳遞和信息共享的通道，由移動通信網、互聯網、以及其他專用網絡組成的網絡體系，連接著手機終端、車載終端、主控計算機等終端設備，讓數據在系統與設備、設備與設備之間無障礙、安全可靠地傳輸。

系統應用層則是面向船廠實際需求，實現倉庫智能化管理、數據分析和查詢、管理者決策等具體的應用，對數據采集層發出指令和控制。

數據交互層是指WMS與船廠其他系統平臺之間進行數據交互，從而實現設計、生產、管理信息一體化，讓下游使用方了解倉庫的貨物信息，讓企業管理層了解倉庫的運行狀況和庫存信息，為企業決策提供參考。

2? 船舶舾裝件智能化倉儲運行模式

本章采用舉例的方式來描述船舶舾裝件智能化倉儲運行模式，所選用的硬件、軟件和布置方式均可根據船廠實際情況酌情優化。

2.1 倉庫工位布局

舾裝件智能化倉庫的工位布局示意圖如圖2所示，包括立體倉庫區、入庫輸送平臺、出庫輸送平臺、軌道1、軌道2、入庫組盤區域和出庫集配區域。其中，立體倉庫區分為A、B、C三區，按區擺放不同類別的舾裝件;立庫每區前端都各有一個入庫輸送平臺、一個出庫輸送平臺，均可以自動輸送貨物;連接A、B、C三區的軌道1為單向運輸，連接B區和C區的軌道2為雙向運輸;出庫集配區域面積大于入庫組盤區域;采用叉車在倉庫大門和運輸平臺之間運輸貨物。

2.2 倉儲運行模式

2.2.1 入庫組盤

舾裝件入庫組盤過程分為以下3個步驟。

（1）進廠至入庫組盤

舾裝件外購件和外協件由供應商送入船廠倉庫，自制件由制作部門送入倉庫，在入庫組盤區域倉管員給舾裝件或其外包裝粘貼或懸掛條碼標簽，已有標簽可省略該步驟，倉管員采用手持式讀寫器進行信息錄入，同時識別托盤RFID標簽，選擇入庫訂單，完成舾裝件和托盤的一一綁定;

（2）入庫組盤區域上入庫輸送平臺

組盤完成后，由叉車抬起裝有貨物的托盤運輸至C區入庫輸送平臺，叉車采用RFID有源標簽，用于實時傳遞工作信息給WCS。舾裝件在入庫輸送平臺末端完成外形、重量檢測后，允許入庫。

（3）入庫輸送平臺至立庫貨架

存放在立庫C區的舾裝件直接由堆垛機自動存放，去往立庫A和B區的舾裝件通過軌道1自動輸送至相應入庫輸送平臺，后續由堆垛機自動存放。堆垛機按照WCS下達的指令將入庫輸送平臺上的入庫托盤送至要求的庫位。WMS完成物資過賬，由此完成整個入庫的過程。入庫輸送路線如圖3所示。

2.2.2 集配出庫

舾裝件集配出庫過程分為以下3個步驟。

（1）立庫貨架至出庫集配區域

堆垛機將所需出庫的舾裝件連同托盤送至出庫輸送平臺。從立庫A、B區出來的貨物放置在出庫輸送平臺上，然后直接進入出庫集配區域進行集配，從立庫C區出來的貨物由軌道2自動輸送至B區前端出庫輸送平臺，叉車將入庫托盤送至出庫集配區域。出庫輸送路線如圖4所示。

（2）集配

貨物到達出庫集配區域時，倉管員首先用手持式讀寫器識讀出庫托盤的RFID標簽，選擇出庫訂單，然后該區域的分揀機器人配合倉管員，從入庫托盤中揀選所需舾裝件自動放置于出庫托盤，若是拆零出庫，則有倉管員在集配完成后更新入庫托盤內貨物信息至WMS。裝有剩余舾裝件的托盤由叉車運輸返回至入庫輸送平臺，WMS完成物資過賬。托盤集配場景如圖5所示。

（3）出庫集配區域至倉庫外階段

舾裝件集配完成后采用叉車運出倉庫，運輸至各車間及安裝場地。由此完成整個出庫過程。叉車采用RFID，倉庫大門安裝有RFID門式識讀器，實時傳遞叉車工作信息給WCS，自動叉車的運輸路線和返回路線如圖6所示。

2.2.3 庫存盤點

盤點是檢查倉庫現存舾裝件的實際數量是否與賬面一致，以便更好地掌握舾裝件的流動情況。庫存盤點一般可分為全盤和抽盤兩種方式，如船廠年終時進行庫存全盤，以及日常按月、周進行定期抽盤[1]。盤點步驟如下：

（1）由WMS建立盤點任務，WCS下發指令至執行設備;

（2）堆垛機接收指令，自動選取待盤點舾裝件，將其送至出庫輸送平臺;

（3）倉管員現場完成盤點后，舾裝件由堆垛機自動返回原庫位;

（4）系統輸出盤點報表，作業完成。

3? 結 論

（1）采用自動化立體倉庫的模式設計舾裝件智能化倉庫，填補傳統舾裝件倉庫對于上部空間利用不足的缺點，提高倉庫的空間利用率。采用堆垛機、運輸平臺和叉車結合的方式，減少人工取放貨物的工作，有效提高舾裝件的出入庫效率和員工作業效率。

（2）通過條碼和RFID等自動識別技術，對舾裝件進行唯一有效地標識，實現數據的快速采集和傳遞，同時快速定位相關托盤、車輛的位置，實現各環節信息的實時跟蹤。在部分環節輔以視頻監控，為倉儲過程中操作的規范性和可追溯性提供依據，提升倉儲管理的運行效率。

（3）搭建倉庫管理系統，將人工管理變為系統管理，減少錯誤發生，系統能夠快速建立舾裝件和托盤、貨架、貨位之間的關聯，為快速出入庫、集配、盤點提供支持。倉庫管理系統與船廠其他系統的數據交互，可以實現各部門之間信息共享，使企業能夠有效整合各環節的業務流程，提高對物流管理中突發狀況的反應能力[1]。

（4）倉庫信息數據的電子化為大數據分析提供基礎，了解每種舾裝件的需求模式，為采購部門提供數據支撐，最大限度上減少船廠庫存積壓，降低庫存成本，提高舾裝件倉儲的周轉能力。

參考文獻

[1] 丁俊. 基于物聯網的船廠舾裝物流管理技術研究[D]. 江蘇科技大學. 2017.

[2] 周鳳祥，陳偉忠. 自動化立體倉庫在船廠物資管理中的應用[J]. 江蘇船舶. 2014（1）： 37-39.

[3] 劉思辰. A企業物流倉儲方案設計研究[D]. 東北石油大學. 2017.

[4] 陳觀富，王峰，康志永等. 船舶制造業倉儲智能化推進實施[J]. 中國水運. 2018（5）： 35-37.

[5] 郭環，禹永偉. 自動化立體倉庫中堆垛機的設計[J]. 物流技術. 2002（3）： 77-78.

[6] 吳嚴，鐘炯聰，張柏雄等. 基于自動化倉儲技術的電力企業倉庫運作模式優化[J].物流工程與管理. 2018（8）： 79-82.

[7] 黨爭奇. 智能倉儲管理實戰手冊[M]. 北京：化學工業出版社，2020.