基于垂直升降货柜的物料仓储及无人发放的研究

王奎

（江苏徐工信息技术股份有限公司，江苏徐州 221000）

0.引言

人机料法环是全面质量管理理论中五个影响产品质量的主要因素，其中料指制造产品所使用的物料。物料仓储管理是物资保障的重要一环，直接影响着物资保障工作的顺利进行。采用垂直升降货柜替代原有仓储货架，并执行配套的仓储管理系统，实现了自动化操作。存取物料方便，物料存储是货到人，不是人找货，存取速度快，大大节省时间，降低了劳动强度，提高了物料出入库的速度。取货时，由仓管员执行仓储管理系统订单，物料随托盘进入到取货口后，进行物料拣选，进而发放给前来取料的人员，仓管员仍不可或缺。为了减少仓管员实现无看管取料，在货柜取货口增加独立弹窗，对相应的托盘进行分格处理，弹窗与托盘的格一一对应，取货人员提交取货订单后，待取物料位置的弹窗弹起，取货人员即可拿走弹窗下的物料，实现物料的无人发放，能够帮企业降低成本，提高效率[1]。

1.垂直升降货柜的独立弹窗设计

垂直升降货柜以托盘为存储单元，通过提取车的上下和水平运动使托盘在货柜内部货位和取货口之间移动，实现托盘取出或者送到柜体内合适的货位。内部托盘互相独立，取送货物时只操作指定的托盘，功耗较低，运行时能自动优化路径和寻找最佳存储位置，真正实现“货到人”的自动化管理。但是因为取货口是开放的，托盘上的任何物品需要仓管员分拣后取出，为了让垂直升降货柜能够实现无人发货的功能，需要对托盘和取货口进行升级改造[2]。

在托盘上增加分格板，形成独立的分隔区域，对于工具、刀具、粘接剂等产线需求的小物料，可以放置到已分格托盘中存储，托盘示意图如图1所示。每个格存放一件物料，可以是一件工具、一把铣刀、一袋刀片、一盘胶带等，放置完成后，物料存储信息录入系统，可以提前编写后直接导入存储系统。货格数量根据托盘不同和货格尺寸可以有很多，如图1所示，36个货格，对于一台6m的中等高度货格来说，至少可以存储50个托盘以上，就可以至少提供1800个小货格，可以满足车间对小物料的需求。

同时，在取货口增加独立的取货弹窗组件，如图2所示，取货弹窗的布置位置及数量与托盘上所分的小格相同，保证窗门打开后托盘上对应的小格能够展现在取货者面前。所有取货弹窗相互独立，每个窗门受电控锁的控制，电控锁采用触发式的结构，通电电磁铁拉动拉杆，启动扭弹簧，靠扭弹簧的力把窗门从锁扣中弹开。所有电控锁中带检测开关，检测开关接到控制器里，能够检测锁的开关状态，并把窗门的状态信息上传给仓储管理系统。

托盘放置在取货口的承力板支架上，承力板结构和精度对整个仓储动作的执行至关重要。承力板采用无锌花镀锌板冷弯成型加工，相临货道之间的误差小于0.5mm。在装配到立柱之前，承力板要与其特定的背板电阻焊接以保证足够的强度和精度。承力板的特殊结构能够使每个托盘有两种以25mm为精度增长的存储方式。托盘这种放置方式有利于不同高度产品放置到取货口时，灵活选择放置层，让托盘到取货弹窗的距离保持在一个合适尺寸范围[3]。

2.线边物料仓储及发放

2.1 物料仓储及无人发放流程

仓储管理系统是一个实时的上位机软件系统。不仅能使货物按需自动存取，而且还能与企业的ERP或SAP等系统进行无缝对接，实现企业系统的信息集成与资源共享。仓储管理系统在实现库房管理的同时可对货柜运行状态进行实时监控；数据库平台采用SQL Server，便于接入客户方的ERP、SAP项目管理系统，实现网络化管理。一台管理计算机可联接多台货柜，网络方式根据用户现场条件可采用Profibus、EtherCAT、以太网等多种网络方式。

增加独立弹窗的垂直升降货柜能够实现物料的无人发放，可以根据物料的需求地点进行灵活布置。比如布置在生产线边，用于生产工具、耗材的存储发放，提升生产的领料效率。物料的发放流程简化为4步即可完成，包括“登录系统―输入取料信息―领取物料―关闭弹窗”4步，让操作人员更容易上手，更愿意使用[4]。

2.2 物料仓储及无人发放优势

2.2.1 节约成本的优势

增加取货弹窗的垂直升降货柜与现有普通垂直升降货柜相比，普通垂直升降货柜一般布置在远离生产线的仓库，仓管员直接负责管理、分拣和物料发放，取货员需要系统申请领取物料，然后到仓库找仓管员取料。而带取货弹窗的垂直升降货柜采用简单的取料流程，配合系统指定的弹窗货格，让取料员只需两步就可以自己拿到物料，省去了仓管员的参与，降低的人工成本。同时，布置在线边的货柜更能降低取料员的取料时间，增加了其他有效的工作时间，为企业创造更多的价值。

2.2.2 满足24h取货需求的优势

增加取货弹窗的垂直升降货柜的出现还可以满足用户想要随时随地存取货物的需求。对于有双班制或者三班制的工厂，仓管员一般不上夜班，这就限制了在夜班领料的临时需求，也限制了领料员在收取货物时间上的灵活性。对于领料员来说，由于货柜是 24h性质的，领料员可以随时取件随时发件，为领料员提供了便利。

3.结语

本文提供了一套物料存储和无人发放的线边库解决办法，即在垂直升降货柜结构基础上增加独立取货弹窗，并通过货柜的仓储一体化管理系统来实现。这种模式采用智能化操作系统，占空间小，安全性和私密性较高，成本也比较低。24h的服务对于取料员来说没有时间上的限制，比其他发放方式更灵活，更适合现代化的车间取放料节奏。功能强大的后台管理软件，提供完整的数据审计、分析和追踪功能。方便用户时刻掌握物料的使用情况，包括谁提取物料、什么时候提取、在什么地方使用、为什么要使用等。