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端拾器立体仓库的货位优化

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货位优化管理是用来确定物品恰当的储存方式，并在恰当的储存方式下进行空间储位分配的管理方式。货位优化管理将不同设备和货架类型特征、货品分组、货位规划、人工成本内置等因素综合考虑，以实现最佳的货位布局，能有效掌握商品变化，将成本节约最大化。

端拾器立体仓库

端拾器是自动化冲压线用来搬运零件的工具。使用时将端拾器装在压机的机械臂上，通过机械臂的往复运动和端拾器上的真空吸盘取放冲压原材料和工序件，从而实现搬运的自动化，从功能上可以分为拆垛、上料、下料、过渡翻转5种端拾器（图1）。每套端拾器都由这5种功能不同的端拾器组成，一般情况下，1个冲压件需1套端拾器。

图1 自动冲压线端拾器

上海大众汽车有限公司共有11条自动化冲压线，与之配套的端拾器有240多套，分别存放在8个端拾器立体仓库内。为了方便生产，提高效率，端拾器立体仓库被布置在冲压线旁（如图2所示），库内的货物是基本固定的，属于单纯储存型的立体仓库。端拾器放在托盘上入库之后，在货架上储存一定的时间。需要时，出库供使用。

图2 端拾器立体仓库与冲压线

经过调研，我们发现端拾器立体仓库主要存在如下两个问题：

1、立体仓库运行费用高

端拾器立体仓库的运行成本有两个主要组成部分：

· 运行中的能源消耗；
· 设备维护保养费用。

目前，设备的维护保养费已降至最低水平，从而使能源消耗突现，占了总费用的70%以上。

2、出人库节奏比较慢

端拾器立体仓库中的货物，均按库位号指定存放，往往造成生产频率高的端拾器存放在立体仓库的里面，离出人库工作台较远，致使出入库时间延长，从而降低了出人库节奏。

相同的物资存放在立体仓库中的不同库位，所消耗的能量是不同的，比如物资存放在高库位比存放在低库位消耗的能量要多，放在离出人库工作台远的库位比离出人库工作台近的库位.消耗的能量要多，所以，对端拾器立体仓库的库位进行优化，将生产常用端拾器存放在离出人库工作台较近的库区，可以节省出人库时间，同时也节约了能量消耗，降低运行成本，符合上海大众汽车有限公司降本增效的要求。

现有立体仓库的存储模式

目前公司的端拾器立体仓库，其货位采用按列的顺序编号，这种方式对仓库管理人员来讲直观、简单，易于查找；但其缺点也是明显的，这表现在：

1、库位号尽管在某一层上是连续的，但在列末会出现跳跃点，货架纵深越长，跳跃也就越大，则运行时间就长，消耗的能量也多，从而使立体仓库的运行成本增加，出入库节奏将降低。

2、库位编号没有考虑到应尽量靠近原点。由于考虑到堆垛机出入库的方便运行，原点就设在最低层靠近1号库位处，这样若库位号越靠近原点，该库位到原点来回的时间就越少，能量消耗也就越少。如果堆垛机从一些库位运行到原点所消耗的时间相同，则优先考虑低层或靠近原点的库位，以减少堆垛机能耗，降低立体仓库的运行成本。

库位优化的存储模式

根据调研的实际情况可以看出，某一端拾器托盘出入库的能量消耗，不仅与其质量和出人库的频率有关，而且与其在立体仓库中的存放位置也有关系。在其质量和出人库频率一定时，存放在立体仓库中的不同位置，所要消耗的能量是不同的，这是讲行立体仓库库位优化的现实基础。

因此，存取整个立体仓库中端拾器要消耗的能量，与整个端拾器的统计质量（即质量与频率的积）和库位单位质量能耗有很大的关系。统计质量越大，出人库消耗的能量就越多；库位单位质量能耗函数越大，出人库消耗的能量也就越多。

要使端拾器出入库总能耗值最小，必须使统计质量最大的端拾器存人单位质量能耗最小的库位中。为解决这一问题，需要进行如下工作：

1、根据库位单位质量能耗的大小对库位进行排序

按库位单位质量能耗的大小对立体仓库库位进行排序，然后按从小到大顺序，对立体仓库库位进行编号，因此库位编号越小，表明端拾器存人该库位时，消耗的能量也越小。只要立体仓库的结构和布局一定，具体库位的单位质量能耗值也就确定了。

2、根据统计质量的大小对等待出入库的货物进行排序。

在出入库操作时，库位优化操作平台根据输人的待出入库的端拾器信息和端拾器资出入库的频率，计算待出入库端拾器的统计质量，并按统计质量进行排序。然后根据统计质量排序的结果和优化的库位编号，使统计质量最大的端拾器，存人单位质量耗能最小的库位中，也就是库位.编号最小的库位，从而使端拾器在出人库过程中，消耗的能量最小。同时，由于端拾器出人库频率的作用，常用端拾器出入库频率必然大，其统计质量也必然会增大，从而根据能耗最小原则，常用端拾器应存放在库位单位质量能耗较小的货格中，也就是库位编号较小的库位中，而编号小的库位，靠近出入库工作台，易于存取作业，从而降低了立体仓库的运行成本，提高了立体仓库物资出入库的节奏。

库位优化的结果

以冲压11线端拾器立体仓库为例，货架分6层20列，共120个货位，货位的规格是1500 x 1700x 2000mm（WxDxH），堆垛机的速度Vx=3m/s，Vy=lm/s。传统货位编号如图3所示，入库时按货位号由小到大依次存放，这不可避免地会出现生产常用端拾器存放在立体仓库的最里面或较重的端拾器存放在立体仓库的高层，影响了端拾器存取效率和货架的稳定性，同时，也增加了立体仓库的运行成本，降低了端拾器出人库节奏。

因此，我们可以计算11线端拾器立体仓库每个库位的单位.质量能耗的大小，计算结果如表1所示。

然后，我们根据每个库位.的单位质量能耗的大小排序，即为优化后的库位号，如图4所示。

现有一批待入库端拾器（见表2），由表可知，第3种端拾器的统计质量最大，1750kg，第7种端拾器的统计质量最小，为210kg。

通过比较，可知按传统库位号存放该批端拾器时消耗的能量远远大于按优化库位.号存放该批端拾器时消耗的能量，按传统存储模式存放比库位优化后存放要多耗能80%左右。由此可见在立体仓库中如果按优化后的库位编号和库位优化模型存放物资，可以节省相当可观的能量消耗，降低立体仓库的运行成本，同时也可以提高端拾器出人库节奏。

综上所述，根据库位优化的存储思想，需进行两轮排序：库位优化排序和待出人库端拾器按统计质量的排序，然后依据排序的结果，使统计质量最大的端拾器，存人单位质量能耗最小的库位中，可以达到预期的效果—节省端拾器出入库过程的能量消耗，降低立体仓库的运行成本，同时也可以提高端拾器出人库节奏。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (4/21/2008)


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