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摘要：本文探討了航空制造業(yè)供應(yīng)鏈倉儲的現(xiàn)狀與面臨的主要挑戰(zhàn)，重點分析了存儲空間失衡和物流配送滯后兩大問題。這些問題不僅限制了物流效率的提升，還對企業(yè)的整體生產(chǎn)能力和市場競爭力產(chǎn)生了負面影響。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，某航空制造企業(yè)引入了先進的立體庫系統(tǒng)，通過科學(xué)的空間規(guī)劃、先進的存儲方案和智能化操作系統(tǒng)，顯著提升了物流管理水平，為航空制造業(yè)的智能物流建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗，為行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型樹立了標(biāo)桿，具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞：航空制造；物流管理；立體庫；空間優(yōu)化；高效分揀

作者：劉旭

沈陽沈飛民品工業(yè)有限公司

一

引言

隨著全球航空制造業(yè)競爭的日益加劇，航空制造企業(yè)面臨著技術(shù)創(chuàng)新加速與市場需求日益多樣化的雙重壓力。在這一背景下，物流管理作為航空制造業(yè)供應(yīng)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其效率和管理水平對企業(yè)的生產(chǎn)能力、成本控制和市場競爭力具有直接影響。傳統(tǒng)的航空制造業(yè)物流管理模式通常依賴于分散式的二級庫存儲和人工操作，這一模式不僅導(dǎo)致倉儲空間利用率低下，而且由于操作流程繁瑣，尤其在處理體積大、重量重的航空零部件時，往往會影響生產(chǎn)效率，并可能導(dǎo)致交付延誤和質(zhì)量問題。因此，傳統(tǒng)物流管理模式的局限性日益顯現(xiàn)，亟需通過現(xiàn)代化技術(shù)手段進行升級和轉(zhuǎn)型。

在航空制造業(yè)面臨轉(zhuǎn)型升級的過程中，自動化立體庫系統(tǒng)憑借其在大重量金屬材料存儲和按需分揀配送中的獨特優(yōu)勢，成為提升物流管理效率和質(zhì)量的關(guān)鍵解決方案。立體庫通過科學(xué)合理的空間規(guī)劃，結(jié)合先進的自動化設(shè)備，如堆垛機、智能叉車、龍門吊等專業(yè)化裝卸設(shè)備，不僅能滿足航空制造業(yè)對高承重、大容量存儲的特殊需求，還能有效提高倉儲空間利用率，降低人工操作依賴，提升存取操作的安全性與精準(zhǔn)度。這種高度自動化和智能化的物流解決方案，能夠確保航空零部件在存取過程中的精確性與可靠性，從而增強供應(yīng)鏈的響應(yīng)能力，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率。

本文通過對某航空制造企業(yè)智能物流中心管理系統(tǒng)項目的深入分析，探討了立體庫在航空制造業(yè)物流優(yōu)化中的應(yīng)用價值與實施策略。重點分析了項目的規(guī)劃設(shè)計、技術(shù)選擇、實施路徑、效益分析及管理經(jīng)驗，旨在為航空制造業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型提供理論支持與實踐借鑒。

二

航空制造供應(yīng)鏈的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

航空制造具有獨特的產(chǎn)品特性。由于要應(yīng)對國際上航空制造布局不斷地變化，各個制造企業(yè)的生產(chǎn)過程經(jīng)常是批產(chǎn)和研發(fā)并行，產(chǎn)品難以像汽車類企業(yè)那樣對某一型號產(chǎn)品研發(fā)定型后大批量的規(guī)模性生產(chǎn)。在現(xiàn)代航空制造企業(yè)的運營過程中，物流管理作為供應(yīng)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，承擔(dān)著原材料采購、零部件存儲、生產(chǎn)配送等重要職能。然而，隨著航空制造規(guī)模的擴大和產(chǎn)品技術(shù)要求的提升，眾多航空制造企業(yè)在物流管理過程中面臨著諸多挑戰(zhàn)，航空制造產(chǎn)品相關(guān)物料的倉儲周轉(zhuǎn)具有小批量、多批次；設(shè)計更改頻繁；物料重量較大；倉儲周轉(zhuǎn)頻繁，出入庫分揀需求較高等特性。這些挑戰(zhàn)不僅制約了物流效率的提升，還對企業(yè)的整體生產(chǎn)能力和市場競爭力產(chǎn)生了顯著的負面影響。

首先，存儲空間失衡是航空制造企業(yè)物流管理中的突出問題。以某航空制造廠區(qū)為例，其總面積約為10000平方米，其中加工區(qū)域占據(jù)3000平方米，原材料存儲區(qū)與成品存儲區(qū)分別占據(jù)3000平方米和4000平方米。然而，在實際運營中，各零件車間的二級庫存已達到飽和狀態(tài)，導(dǎo)致下料成品儲存區(qū)域及綠色通道持續(xù)處于超負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)。更為嚴(yán)峻的是，生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域被迫讓渡給下料成品存儲，致使正常生產(chǎn)空間遭受嚴(yán)重擠壓。

其次，物流配送滯后問題在航空制造企業(yè)中尤為突出。由于航空零部件的品類繁多、更改頻繁，其倉儲、配送需要具有更高的適應(yīng)性和時效性。然而，現(xiàn)實運營中，制造過程的各類物料倉儲、配送的嚴(yán)重延誤將導(dǎo)致下料、零件生產(chǎn)、裝配、試飛的整個制造鏈條遭受影響，使得原本精密有序的生產(chǎn)流程遭受干擾，各工序環(huán)節(jié)之間的銜接難以順暢進行。這種情況不僅影響了生產(chǎn)進度，還導(dǎo)致員工不得不頻繁加班，從而影響工作質(zhì)量和生產(chǎn)安全。

三

航空制造中大型金屬物料的立體庫存儲方案規(guī)劃與實施

為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，航空制造企業(yè)需要引入先進的物流管理工具，以提升物流效率和管理水平。立體庫作為一種自動化、智能化的倉儲系統(tǒng)，憑借其在航空零部件存儲方面的獨特優(yōu)勢，成為提升航空制造企業(yè)物流管理水平的關(guān)鍵解決方案。

首先，空間規(guī)劃優(yōu)化是立體庫在航空制造領(lǐng)域的核心優(yōu)勢。以某航空制造廠區(qū)為例，企業(yè)特意劃撥5000平方米的寶貴空間用于立體庫建設(shè)，充分體現(xiàn)了對物流體系優(yōu)化的戰(zhàn)略重視。立體庫的設(shè)計特別針對航空制造業(yè)的特殊需求，在金屬材料尤其是鋁板毛料成品的存儲方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，有效解決了傳統(tǒng)存儲方式帶來的空間利用率低下問題。

其次，存儲能力提升是立體庫系統(tǒng)的突出特征。該系統(tǒng)配備了科學(xué)規(guī)劃的貨架布局，充分利用立體空間，設(shè)計立體貨位2370個，總稱重達6000噸。這種大容量、高承重的存儲方案充分滿足了航空制造企業(yè)對大型零部件和原材料的存儲需求。

此外，智能化操作系統(tǒng)是立體庫的技術(shù)核心。系統(tǒng)配置了4條完整的運輸軌道，包括天地軌道系統(tǒng)，配合鋼制托盤的使用，為航空制造材料的安全運輸提供了可靠保障。4臺直線雙立柱單伸堆垛機的部署，實現(xiàn)了貨物存取的高精度和高效率操作。系統(tǒng)支持手動、半自動、自動化三種操作模式，能夠靈活適應(yīng)不同工況下的作業(yè)需求。

在運營管理方面，立體庫的設(shè)計充分考慮了航空制造業(yè)的特殊要求。完善的軌道系統(tǒng)和堆垛設(shè)備的協(xié)同運作，確保了物料運輸?shù)木_性和穩(wěn)定性。多樣化的操作模式設(shè)計，既保證了系統(tǒng)運行的高度自動化，又為特殊情況下的人工干預(yù)預(yù)留了空間，體現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計的前瞻性和實用性。

為確保立體庫系統(tǒng)的高效運行，設(shè)備選型和配置經(jīng)過嚴(yán)密論證。軌道系統(tǒng)的設(shè)計和鋼制托盤的選用充分考慮了航空制造材料的重量和尺寸特征，堆垛機的性能參數(shù)則針對性地匹配了存取作業(yè)的效率需求。這些技術(shù)細節(jié)的優(yōu)化，有效提升了整個物流系統(tǒng)的運行效率和可靠性。

綜上所述，立體庫系統(tǒng)的引入為航空制造企業(yè)的物流管理帶來了質(zhì)的飛躍。通過科學(xué)的空間規(guī)劃、先進的存儲方案、智能化的操作系統(tǒng)和完善的運營管理，有效解決了企業(yè)在物流配送方面面臨的諸多挑戰(zhàn)。該系統(tǒng)不僅顯著提升了空間利用效率和存儲能力，還通過自動化、智能化的運作方式，為航空制造企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供了強有力的支撐。

1.項目實施路徑與技術(shù)方案

根據(jù)航空制造業(yè)對大型零部件和原材料存儲的特殊需求，項目團隊在5000平方米的場地上規(guī)劃建設(shè)了具有顯著技術(shù)優(yōu)勢的立體庫系統(tǒng)。

（1）貨架及載料托盤設(shè)計

圖1 立體庫設(shè)計效果圖

自動化立體庫庫區(qū)(如圖1)，長160米，寬26米，有效高度9米。立體庫系統(tǒng)包含4條巷道、8排貨架、4臺直線雙立柱單伸堆垛機、1套輸送系統(tǒng)、1套電氣控制系統(tǒng)及1套計算機管理系統(tǒng)。

根據(jù)航空制造過程中的金屬材料特性，貨架設(shè)計為“2排×35列×6層”與“6排×65列×5層”的雙區(qū)域布局，分別提供420個和1950個貨位，總承重能力達6000噸，滿足航空制造企業(yè)對大型金屬材料特別是鋁板毛料、金屬鍛鑄件、零件、成品的存儲需求。各巷道及托盤存儲特性設(shè)計，參見表1。

表1 各巷道及托盤存儲特性設(shè)計

（2）分揀系統(tǒng)設(shè)計

圖2 龍門吊系統(tǒng)

圖3 智能化運輸系統(tǒng)環(huán)形輸送線

分揀系統(tǒng)由龍門吊（如圖2）和智能化運輸系統(tǒng)環(huán)形輸送線（如圖3）組成。龍門吊系統(tǒng)專門針對300～500kg的高頻入庫物料，配備吸盤、鋼絲繩等多功能吊裝工具，顯著提升了操作效率；智能化運輸系統(tǒng)環(huán)形輸送線設(shè)計，實現(xiàn)三個巷道交叉入庫功能，優(yōu)化了物料流轉(zhuǎn)路徑。

圖4 小托盤設(shè)計圖

圖5 大托盤設(shè)計圖

自動化立體庫的2#～4#巷道共6排貨架，采用小托盤（如圖4）進行出入庫管理，通過環(huán)形輸送線設(shè)計可實現(xiàn)三個巷道交叉入庫功能，優(yōu)化了物料流轉(zhuǎn)路徑。

入庫流程：①工人把在機床加工之后的物料碼放在木托盤上，運輸至庫前區(qū)或緩存區(qū)，等待配盤并包裝；②根據(jù)系統(tǒng)指令，堆垛機把位于貨架上的指定貨位上的托盤（空托盤）取下，經(jīng)過巷道口輸送機、主流緩存線輸送機輸送到指定的入庫口輸送機上；③叉車把已配盤并碼放包裝好的木托盤按指令擺放在入庫輸送機上；④掃描二維碼確認（一物一碼掃碼入庫），再經(jīng)主流緩存線輸送機、巷道口輸送機、堆垛機把托盤擺放到系統(tǒng)指定的貨架貨位上，完成入庫動作并記錄在系統(tǒng)中完成作業(yè)。

出庫流程：①根據(jù)系統(tǒng)指令，堆垛機把位于貨架上的托盤取下，經(jīng)過巷道口輸送機、主流緩存線輸送機、整盤出入庫口輸送機輸送到行吊工作指定位置；②行吊把在輸送機上的托盤中的物料，吊到庫前周轉(zhuǎn)區(qū)（或出庫周轉(zhuǎn)車），掃描二維碼（一物一碼掃碼入庫），系統(tǒng)自動記錄托盤物料已經(jīng)出庫。

圖6 大托盤專用通道

自動化立體庫的1#巷道有2排貨架，采用大托盤（如圖5）進行出入庫管理，區(qū)別于小托盤的環(huán)線設(shè)計，針對大托盤設(shè)置專用巷道（如圖6），實現(xiàn)存儲空間的合理化分配。

入庫流程：①根據(jù)系統(tǒng)指令，堆垛機把位于貨架上的指定貨位上的托盤（空托盤）取下，經(jīng)過電動出入庫臺車輸送到行吊工作指定位置；②叉車叉取空托盤擺放在指定位置（機床旁或庫前區(qū)），工人把在機床加工之后的物料碼放在托盤上并包裝；

③叉車把碼放包裝好的托盤擺放在電動出入庫臺車上；④掃描二維碼確認（一物一碼掃碼入庫），再經(jīng)堆垛機把托盤擺放到系統(tǒng)指定的貨架貨位上，完成入庫動作并記錄在系統(tǒng)中完成作業(yè)。

出庫流程：①根據(jù)系統(tǒng)指令，堆垛機把位于貨架上的托盤取下，經(jīng)過巷道口電動出入庫臺車輸送到行吊工作指定位置；

②行吊把在電動出入庫臺車上的托盤中的物料，吊到庫前周轉(zhuǎn)區(qū)（或出庫周轉(zhuǎn)車），掃描二維碼（一物一碼掃碼入庫），系統(tǒng)自動記錄托盤物料已經(jīng)出庫。

（3）堆垛機和天地軌的應(yīng)用

圖7 堆垛機和天地軌設(shè)計圖

表2 堆垛機設(shè)計參數(shù)

堆垛機是立體倉庫中的主要起重運輸設(shè)備。4臺直線雙立柱單伸堆垛機和4條天地軌道

系統(tǒng)（如圖7），在WMS和WCS系統(tǒng)的控制下可以高效地實現(xiàn)自動化的存取貨物。堆垛機是立體倉庫中的主要起重運輸設(shè)備，由行走機構(gòu)、升降機構(gòu)及貨叉機構(gòu)組成，堆垛機的設(shè)計參數(shù)，參見表2。

（4）立體庫軟件信息系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

項目采用分層架構(gòu)設(shè)計，構(gòu)建了完整的智能物流管理平臺。系統(tǒng)集成層實現(xiàn)了與企業(yè)核心系統(tǒng)的無縫對接，涵蓋ERP、WCS、MBPP、RCS等多個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。系統(tǒng)集成層采用Java語言及J2EE技術(shù)框架，基于ABP_J2EE開發(fā)平臺進行開發(fā)，以確保平臺的靈活性和可擴展性。為保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可靠性和安全性，集成層使用了ORACLE數(shù)據(jù)庫，確保了數(shù)據(jù)處理過程中的高效性和高可靠性。

功能模塊層包括多個關(guān)鍵管理系統(tǒng)，分別是倉儲管理系統(tǒng)（WMS）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和配送管理系統(tǒng)（LES）。其中，WMS系統(tǒng)負責(zé)精確管理航空制造物料的庫存，確保庫存數(shù)據(jù)的實時更新與準(zhǔn)確性；MES系統(tǒng)則實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控與管理，確保生產(chǎn)進度和質(zhì)量的高效控制；LES系統(tǒng)通過優(yōu)化配送路徑和管理流程，提高了航空制造企業(yè)物料配送的效率，縮短了配送時間并減少了成本。

2.項目成果與效益分析

（1）航空零部件分揀效率提升

通過引入定制化的自動化堆垛機和智能輸送線系統(tǒng)，項目實現(xiàn)了航空零部件的高效分揀，使出貨分揀效率達到80盤/小時。該系統(tǒng)特別針對航空制造業(yè)中體積大、重量重的金屬材料和精密零件的特點，采用了多功能吊裝工具和智能識別技術(shù)，顯著提升了分揀的準(zhǔn)確性和作業(yè)效率，有效降低了對航空零部件的損壞風(fēng)險。

（2）航空物料出入庫效率優(yōu)化

項目實現(xiàn)了出入庫效率提升260%的顯著成效，這主要得益于立體庫系統(tǒng)的科學(xué)規(guī)劃與智能化運作。系統(tǒng)通過4臺直線雙立柱單伸堆垛機的協(xié)同運轉(zhuǎn)，配合環(huán)形輸送線的創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)了航空原材料、半成品和成品的高效周轉(zhuǎn)。特別是在處理300～500kg的高頻入庫航空物料時，專用龍門吊系統(tǒng)的投入使用，極大地提升了重型航空物料的處理能力。

（3）航空制造物料存儲空間效能提升

通過“2排×35列×6層”與“6排×65列×5層”的科學(xué)化立體存儲方案（如圖10），項目使庫房倉儲空間利用率提升400%。該存儲方案特別考慮了航空制造業(yè)對大型金屬材料，尤其是鋁板毛料的存儲需求，通過合理的貨位規(guī)劃和分區(qū)管理，既確保了總計6000噸的承重能力，又實現(xiàn)了存儲空間的高效利用，為航空制造企業(yè)的產(chǎn)能擴張?zhí)峁┝擞辛χ巍?/p>

（4）航空制造生產(chǎn)線配送效率增長

項目實現(xiàn)了生產(chǎn)線配送效率提升200%的優(yōu)異成果，這得益于智能物流管理系統(tǒng)對航空制造業(yè)生產(chǎn)特點的深度適配。系統(tǒng)通過實時監(jiān)控與動態(tài)調(diào)度，確保了航空零部件的精準(zhǔn)配送，有效解決了航空制造業(yè)生產(chǎn)線對高價值、高精密度零部件及時供應(yīng)的剛性需求，顯著提升了生產(chǎn)線的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

（5）綜合經(jīng)濟效益與管理價值

項目的實施帶來了顯著的經(jīng)濟效益和管理提升。在經(jīng)濟效益方面，通過自動化設(shè)備的引入和物流流程的優(yōu)化，有效降低了人工成本和運營成本。在管理價值方面，項目構(gòu)建了涵蓋倉儲管理系統(tǒng)（WMS）、制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、配送管理系統(tǒng)（LES）的一體化管理平臺，實現(xiàn)了航空制造企業(yè)物流管理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，為企業(yè)實現(xiàn)“智能制造2025”戰(zhàn)略目標(biāo)奠定了堅實基礎(chǔ)。

（6）項目管理實踐分析

在范圍管理層面，鑒于航空制造業(yè)物流系統(tǒng)的復(fù)雜性，項目團隊實施了嚴(yán)格的范圍管理措施。通過深入調(diào)研，明確了從二級庫整合到立體庫集中管理的具體實施范圍，制定了詳細的功能需求矩陣，確保系統(tǒng)能夠滿足航空零部件存儲、運輸?shù)奶厥庖蟆Ｍ瑫r，建立了科學(xué)的變更控制流程，保證項目目標(biāo)與航空制造企業(yè)戰(zhàn)略的一致性。

（7）管理轉(zhuǎn)型與效益提升

本項目實現(xiàn)了航空制造企業(yè)物流管理模式的根本性轉(zhuǎn)變。通過由分散式二級庫管理向集中式立體庫管理的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了配送路線的優(yōu)化整合，顯著降低了運輸成本。集中管理模式的建立不僅降低了人力資源需求，更提升了整體管理效率。在具體指標(biāo)上，項目實現(xiàn)了出貨分揀效率提升至80盤/小時、出入庫效率提升260%、庫房空間利用率提升400%、生產(chǎn)線配送效率提升200%等顯著成效。

四

結(jié)論

通過對某航空制造企業(yè)物流管理現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)的深入分析，以及立體庫系統(tǒng)的規(guī)劃與實施案例研究，本文得出以下結(jié)論。航空制造企業(yè)在物流管理中普遍面臨存儲空間不足和物流配送效率低下的問題，這些問題嚴(yán)重制約了企業(yè)的生產(chǎn)效率和市場競爭力。針對這些挑戰(zhàn)，立體庫系統(tǒng)作為一種先進的自動化、智能化倉儲解決方案，通過優(yōu)化空間規(guī)劃、提升存儲能力和引入智能化操作系統(tǒng)，顯著改善了企業(yè)的物流管理水平。立體庫的實施不僅提高了倉儲空間的利用率和物料存取效率，還通過智能化的運輸和分揀系統(tǒng)，實現(xiàn)了物流過程的高效、精準(zhǔn)管理，極大地提升了生產(chǎn)線的配送效率和整體運營效益。綜上所述，立體庫系統(tǒng)和智能物流中心管理系統(tǒng)的引入，為航空制造企業(yè)的物流管理帶來了顯著的改進和提升，為企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供了強有力的支持。此類智能化物流解決方案將在航空制造業(yè)乃至其他高精尖制造領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的參考價值。

———— 物流技術(shù)與應(yīng)用 ————

編輯、排版：王茜

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