文｜北京科技大学副教授王转
来源｜物流技术与应用
随着我国经济发展和人民生活条件改善，家居行业快速发展；然而，现有物流设施陈旧、作业效率低下，亟待改造升级。自动化物流系统是家居物流的发展方向，是提高供应链与物流执行能力的关键。本文着重介绍了5种自动化物流系统及其应用，以及自动化物流系统导入的关键技术，并强调科学的规划方法论和丰富的规划建设经验是自动化物流系统成功导入的有效保证。
一、家居行业及其物流特点
1. 家居行业特点
近年来，随着我国经济的发展和人民生活条件改善，家居行业快速发展。家居行业主要特点包括：
（1）产品范围广，产业链条长。家居产品囊括了家具、床上用品、厨卫用具、室内配饰及日常生活需要的商品；家居产业聚集了从设计、采购、生产到销售、送装、维护等全流程各个环节大量相关企业。
（2）市场规模大。市场规模仅次于房地产行业和汽车行业，成为我国第三大行业。2017年中国家居建材市场规模为4.27万亿元。其中家具行业规模以上企业实现主营业务收入9056亿元，同比增长10.1%。
（3）定制产品需求快速上升：在消费升级大背景下，消费者对个性化家居产品需求呈现上升趋势，定制家具因美观、实用，又能突出消费者个性，市场份额不断上升。
（4）销售模式不断创新，具备了全渠道特征：随着新零售时代到来，线上和线下全渠道融合发展的经营模式成为方向。包括家具在内的大件商品的网购比例快速攀升，预测到2020年大件商品电商渠道占比将达40%。
2. 家居物流特点
家居行业特点决定了其物流具有以下特征：
（1）管理对象多样性：产品范围广，产品种类多，如板式家具、沙发、床与床垫、机电五金、照明灯饰、家装用品等；
（2）货品超大超重、包装形状各异。如家具、床垫、沙发等为超大类产品；石材、瓷砖等为超重货品和易碎品；门窗、管材、装饰材料、电线电缆等多为异形产品。
（3）具有多包件与成组性特征。很多家具类产品是由多个包装组合而成；不同包件可组合成不同商品，造成货品的收发、分拣、打包、配装难度增大。
（4）全渠道营销，订单处理与配送难度大。线上+线下、直营+加盟+代理等全渠道营销使得物流终端更加多样化，配送终端可能是卖场、门店、工地、消费者家中等，分拣配货越来越复杂，多样性的客户订单使得配送计划、分拣作业、车辆配装成为难点。
（5）定制产品比重越来越大，需要协同供应链支撑。首先，定制产品订单要求制造与物流高度集成和一体化，管控难度更大；其次，定制产品要求上门配送与安装，需配套专业安装团队以及提供售后服务。
（6）多种采购和下单模式并存。按库存采购、按单生产、JIT采购等要求不同的收发货模式，自有库存、VMI库存、渠道库存并存，库存管理和仓储管理难度加大。
3. 家居物流的挑战与机遇
家居行业迅速发展，而现有物流设施陈旧，作业效率低下，亟待进行改造升级。而多年来家居企业对物流系统建设投入较少，物流管理运作水平明显落后于业务发展速度；传统建材企业物流多是粗放式管理，物流设施设备陈旧，管理方式落后。
营销模式不断创新，对物流中心订单处理、分拣和配送时效提出更高要求。物流系统复杂性大大增加 ，需要导入高效的储存、分拣、分类和搬运设备，提升物流中心作业效率。
定制家具大行其道，物流中心与生产制造、终端配送配装高度融合。定制生产和JIT配送增加，要求更加柔性的生产和物流系统，自动化、智能化、集成化的物流系统成为重要方向。
全渠道、全品类的家居营销模式需要现代化物流中心提供一站式物流服务。为B端客户提供从产品出厂到售后的全流程一体化物流服务，为C端消费者提供专业设计、送装一体、售后维护的一站式家居供应链物流服务。
二、 自动化物流系统及其应用
1.AS/RS货到人系统
图1：AS/RS 系统
AS/RS系统是配送中心最典型的自动化仓储系统，可实现自动存取，也可实现货到人拣选。AS/RS系统主要由高层货架、堆垛机、入出库输送系统和拣选工作站构成（图1），主要储存单位为托盘单元，出库或分拣单位为托盘（P）或箱（C）。可用于家居类产品大批量储存与货到人拣选，如硬包类家具、床垫、沙发等，可以托盘单元储存的货品均可采用AS/RS系统。
2.Mini-load AS/RS系统
图2：Mini-load AS/RS 货到人系统
Mini-load AS/RS系统是以料箱为储存单位的自动存取系统，其系统构成包括货架+料箱堆垛机+输送系统+拣选工作站等，可实现整箱存取和货到人的零拣（图2）。可用于五金工具、电工电料、开关插座等家居品的小批量储存与拣选。
3.多层穿梭车密集仓储系统
图3：多层穿梭车密集仓储系统
多层穿梭车密集仓储系统是近年来发展最快的储拣一体化系统，它既可以实现大密度储存，还可以实现货到人拣选，在物流中心内的应用越来越多。其系统构成包括货架+穿梭车+提升机+输送线+拣选工作台等，其储存单位为标准料箱，出货拣选单位为单品。该系统的优点是储存密度大，出入库能力高；适用于高价值小件家居产品的储存与拣选，如配饰、五金、电料等。
4.机器人拣选堆码系统
图4：机器人拣选堆码系统
机器人拣选堆码系统在家居物流中心主要用于自动拣选和堆码，主要由导入输送机+工作站+机器人+导出输送机/穿梭车等构成（图4），可用于A类产品的箱拣和自动码盘，如各类家具、板材的箱拣。
5.板材自动存取系统
图5：板材自动存取系统
板材自动存取系统是用于定制家具板材的自动存取与分拣系统。其系统由导入输送机+堆码机器人+板材货架+导出输送机构成。该系统一般设置于定制车间内，前端为定制加工生产线，后端为订单打包系统和成品自动仓库。实现定制板材暂存，待同一订单构件全部生产完成后，由机器人将各个构件拣选齐套后打包码盘，然后进到自动化仓库储存。该系统主要应用于定制家居板材构件的自动上架和拣选，实现生产线上订单货物的暂存和按单分拣。
三、自动化物流系统导入的关键技术
自动化物流系统是家居配送中心的核心设备，直接影响物流中心建设的成败。因此企业在导入自动化物流系统之前，必须进行系统的分析、科学的规划和论证。自动化物流系统导入的关键分析与规划技术，主要包括需求分析与货品分类、储运单元优化设计、系统能力规划与分拣能力评估等几个方面。
1.需求分析与货品分类
自动化物流系统的需求分析主要包括产品分析与分类、库存分析、出库分析与入库分析等。
产品分析与分类就是分析储存产品的储存特征，对货品进行分类，一般按货品的包装形状、重量、体积以及储存条件等进行分类，不同类别货品选择不同储存单元与储存方式。然后针对每类货品进行包装尺寸和重量分析，明确每类货品的包装特征值，为储运单元设计奠定基础。
库存分析就是对库存月变动趋势、库存结构与库存周期等进行系统分析，为自动化物流系统的储量和储存品规等静态设计指标奠定基础。
出库分析即分析出库订单的变动趋势、出库总量与特征值、整箱拆零分析、客户别订单分析和退货分析等，为自动化物流系统出库与分拣作业能力等动态指标规划奠定基础。
入库分析即对入库单进行入库变动趋势、入库总量与特征值、入库结构等进行分析，明确入库总量、结构与时序分布，为入库系统规划奠定基础。
2.储运单元设计
储运单元设计是自动化物流系统规划第一步也是最重要一步。一般应该根据货品分类分别选择合适的储运单元，根据各类货品的包装尺寸和重量，确定最合理的储运单元，并进行托盘堆码方案的设计（如图6）。
3.系统能力规划
根据物流中心需求分析、定位和规划目标，确定物流中心自动化物流系统储存规模和出入库能力是规划设计的核心，是保证自动化物流系统导入成功与否的关键。系统能力规划的内容与步骤如图7所示。
通过能力规划，可明确每个子系统的设计指标（表1），包括静态指标和动态指标。根据每个储区的设计指标，就可以进行整个仓储系统的选择和设计。
表1：各物流子系统的设计目标
4.分拣能力评估
当一个物流中心方案设计完成后，如何判断该方案的可行性和投入产出效率，就需要对物流中心方案进行能力分析与评估。通过分析与评估，得到物流中心各储区和子系统的储存能力、出入库能力和分拣能力，保证设计方案能满足设计能力需求，防止自动化物流系统导入和投资失败。
图8：自动化输送系统能力评估
自动化物流系统的分析评估项目包括储量评、出入库能力评估、输送系统评估和拣选工作站能力评估等，如图8。
四、自动化物流系统导入建议
自动化物流系统是物流中心的主要组成部分，建议企业在准备导入自动化物流系统时关注以下几个问题，以保证系统的成功实施和高效运营。
1.物流规划咨询要先行
自动化物流系统是一个系统工程，其规划设计必须遵循科学的规划方法论。第一步应该是请专业的物流咨询公司介入，在调研、需求分析、能力规划的基础上，提出科学的工艺方案，使企业明确物流中心建设需求、目标和最适合的建设方案。在此基础上，提出对土建、消防等设施的要求，然后才可进行物流中心建筑规划。前期的咨询规划是项目成功的基础。
2.需求分析是基础
自动化物流系统的规划与传统仓库的规划不同，其规划包括物流、信息、运营三个方面，涉及企业的方方面面，因此必须首先进行需求调研和系统分析。系统需求分析是规划设计第一步，也是明确企业需求，确定物流系统规模的关键工作。需求分析应围绕货品、订单和库存进行深入分析，发现其货品特征、库存结构和订单属性，为能力规划和方案设计奠定基础。
3.规模与能力规划是关键
规模与能力是需求分析的结果，必须结合物流定位、建设目标和货品订单特征进行科学分析，确定物流中心的规模与能力指标。包括储量、储存品规等静态指标和订单处理量、出库量、整箱出库量、拆零出库量等动态指标。
4.因地制宜选设备
目前很多企业在物流系统建设中，经常出现以下现象：1）重视单机能力，不注重系统能力，造成设备能力不匹配，出现作业瓶颈；2）过度强调自动化，系统柔性和可拓展性差；3）设备配置与作业策略、作业时序脱节。上述这些现象是自动化物流系统导入的大忌。建议企业在物流设备选择时做到：1）准确预测需求，科学选择设备；2）采用科学分析方法和手段，确保各储区和设备作业能力匹配；3）考虑不同策略下，设备可能作业能力，提出挖潜方案。
5.土建消防统筹考虑
（1）误区
1）规划时不考虑消防要求、怀侥幸心理；2）工艺设计不考虑土建可行性和投资性价比。
（2）消防要求
根据建筑类型与储存商品防火等级，确定单体建筑面积、消防分区、消防设施（自动喷淋、自动报警）要求。
（3）土建配合
1）站台、雨棚、门等根据工艺方案确定；2）地面承载要求、各种承载要求的造价；3）楼层承载要求、承载增大对造价的影响；4）照明要求、供电要求。
6.运营规划不忽视
（1）误区
规划阶段不考虑运营策略和需求。运营规划与设备系统应有机结合，才能发挥自动化物流系统的效率。
（2）运营规划内容
1）运营策略：包括储区定位策略、入出库策略、订单处理策略、分拣作业策略；2）组织与管理：包括组织结构、人员配置、作业规范；3）作业时序：包括工作制度、订单交付周期、发货频率、作业时序等。
结束语
自动化物流系统是家居物流发展方向，是提高供应链与物流执行能力的关键。自动化物流系统的规划建设是一个系统工程，科学规划与设计是项目成功第一步。科学的规划方法论和丰富的规划建设经验是自动化物流系统成功导入的有效保证。
