我国立体仓库的现状及其发展

我国立体仓库的现状与发展1.1 立体仓库的发展历程和阶段1.1 自动仓储技术的基本范围 自动仓储技术是物流装备技术的一部分 自动仓储技术从狭义上讲自动化立体仓库（AS/RS）,从广义上讲包括自动输送系统（含各种输送机、穿梭车、AGV等）。自动拣选与分拣系统，自动识别系统等。本论文主要以自动化立体仓库为研究对象，兼顾输送系统，分拣系统等。1.2 我国自动化立体仓库的发展历史与现状 自动化立体仓库也称高架库或高架仓库，一般是指采用几层、十几层及至几十层高的货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。 自动化立体仓库（AS/RS）是物流技术革命性的成果，它一般由高层货架，巷道堆垛机，输送机，控制系统和计算机管理系统（WMN）等构成，可以在计算机系统控制下完成单元货物的自动存取作业。 自动化立体仓库应用最早的是美国（1953年），应用最广的日本。 我国在1973年开始研制第一座由计算机控制的自动化立体仓库（高15米，机械部起重所负责），该系统1980年投入运行。据粗略统计，到2010年底，我国自动化立体仓库的保有量超过1000座。 我国自动化立体仓库应用范围广，几乎遍布所有行业。目前已经取得应用的行业主要有机械、冶金、航天航空、电子、医药、图书、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机场、港口等。1.3 我国立体仓库的发展历程 我国自动化立体仓库的研究与应用经历了4个主要阶段。 19731985年，属于起步阶段，已经完成系统的研制与应用，但限于经济发展的限制，应用非常有限。 19861998年，属于初步发展阶段，通过引进吸收，研制了属于第二代技术、基于PLC控制的立体仓库系统。应用领域逐步扩展到医药、化工、机械、烟草等行业，市场应用超过了200套。 19992005年，属于高速发展阶段，以联想电脑公司自动化物流系统为起点，基于激光测距的第三代技术得到全面应用。这一时期立体仓库得到了广泛的应用，市场保有量每年平均以40套左右的快速增长，达到约500套左右。（此时1990年前建设的项目已经基本拆除） 20062010年，已经进入成熟应用阶段，每年市场需求平均达到90套左右，到2010年底市场保有量超过了1000套。1.4 自动输送系统的发展历程 自动输送机主要分为托盘和箱式两大类，各自均有很多种类。托盘输送机包括链条式、辊筒式、辊子式输送机及提升机多种形式，在配送中广泛应用，此外，机场行李系统采用的输送机是比较特殊的一类。 我国自动输送系统的发展要早于自动化立体仓库。其原因是生产线发展和邮政业务发展的需要，这在1980年已经开始走向成熟。但是作为重要的物流装备，尤其随着大型配送中心的发展，我国自动输送系统同样经历了几个时期。 19701990年，属于初级应用时期。其托盘输送机主要为立体库配套，而箱式输送机主要在邮政领域应用，范围比较窄，技术水平比较落后。机场的应用主要依靠进口。 19912000年，属于技术提高期。自动输送系统的技术得到了显著的提高。其主要标志是PLC系统的应用和总线技术的应用。AGV等产品新技术得到发展，开始应用于市场。 20012008年，属于高速发展期。输送机技术水平跃上了新台阶。高速输送机、AGV等均已经实现了国产化。市场应用已经渗透到了各行业。尤其是烟草、零售、医药、图书、服装等领域发展迅猛。20092010年，技术成熟期。输送系统的技术已经取得重大进展。工业应用已经非常普遍，其市场总量甚至超过了自动立体仓库的规模。所不足的是主要表现在产品工艺，企业规模等方面。1.5 高速分拣系统的发展历程作为重要的物流自动化技术，高速分拣系统一直扮演着不抹去的作用。目前市场应用的高速分拣机的类型主要有滑块式、交叉带式、托盘式等几种，分拣能力从1000件/小时10000件/小时不等。高速分拣系统在我国的发展，经历由仿到自制的过程。最早在邮政分拣中得到应用。但技术水平与国外相比差距甚大。主要是工艺水平、可靠性、分拣能力等方面。目前只能生产分拣能力小于5000件的设备。主要应用领域包括机场行李分拣，邮政，配送中心分拣等。如国际3号航站楼行李分拣系统总投入达到约7亿人民币，是市场的主体。然而，随着2010年B2C电子商务的蓬勃发展，高速分拣系统的应用将进入一个高潮。估计市场需求每年将达到100套左右。2 我国立体仓库的发展现状2.1 我国立体仓库市场基本特征分析2.1.1 按应用行业分布在所有建设的自动化立体仓库中，主要分布在烟草（17%）、医药（13%）、汽车（10%）、食品饮料（8%）、连锁零售（8%）、军队（8%）等行业，由于我国的自动化立体仓库已经渗透到各行各业，其他行业虽然比较分散，但占据了大部分。值得注意的是，我国物流实验室建设在过去几年中得到了快速地发展，相继有许多单位建成物流实验室，充分地说明我国物流也的步伐将进入一个新的舞台。 图1 立体仓库应用行业的分布状况我国从最早研制和应用自动化立体仓库到目前已经出现了翻天覆地地变化，影响到了各行各业，不论是保有量，还是应用技术都得到了大大地改善和提高，表2是自动化立体仓库的最早应用时间和现在保有量以及2010年的应用情况。从表中不难看出，我国的自动化立体仓库的应用技术已经打进了我国行业的每个角落，并且取得了举世属目的成就。同时，也不难看出，医药、烟草、机场的保有量占据了整个市场的大头，并且其他行业的发展也非常迅速，将会为整个市场注入新鲜的血液。表2 立体仓库2010年在各行业的总体应用情况与发展情况序号行业总体应用情况2010年应用情况1烟草最成熟的应用领域，约占市场全部应用的17%烟草工业自1995年开始在昆明卷烟厂应用，目前保有量为100套红塔、龙岩、安徽、许昌、贵州等多个项目开工建设烟草商业应用开始于2000年前后，目前保有量为130套陕西、福建、河北、江苏、安徽多个项目启动2医药最成熟的应用领域，约占市场全部应用的13%医药工业最早应用开始于1993年，羊城药业，目前保有量100套山东华鲁制药、哈尔滨三联制药多个项目启动医药商业应用开始于2003年，中国医药集团，目前保有量为110套国药、石药、陕西、辽宁、山东、湖南等20个项目启动3军队应用开始于1990年，目前保有量为65套2010年完成20个建设项目4机电、汽车应用开始于1980年，目前保有量为100套北汽福田、SEW等多个项目启动5铁路、轨道交通应用开始于2000年前后，目前保有量为35-40套朔黄铁路，上海轨道交通等多个项目启动6煤炭、石油、化工最成熟应用领域，目前保有量为55套山东孚日集团、中石化、玖龙纸业等项目启动7乳品、冷冻应用开始于2001年，目前保有量为35套蒙牛，双汇多个项目启动8零售、果蔬应用开始于2003年，目前保有量为40套物美、农工商、常客隆、联华等项目启动9机场最早应用领，几乎依靠进口，目前保有量100套上海、武汉、长沙、昆明项目启动10图书应用开始于2003年，目前保有量为22套中国出版集团、河北、江西、甘肃等项目的启动11服装应用开始于2006年，目前保有量为10-15套报喜鸟、李宁等项目的启动12教学应用开始于2002年，目前保有量为120套天津交通、天津市公共实训等项目的建设2.1.2 按供应商分布从供应商来看，18个项目采用进口堆垛机，部分项目还采用进口输送机，占全部项目的23%，但从产值来看，占全部项目的60%左右。2.1.3 按货位数分布从货位数的分布情况来看，有以下结论：大于1500059999个货位的系统为36个，占全部项目的31.2%，货位数占70%。大于60000个货位的系统为51个，占全部项目的62.3%，货位数占85.4%。数据分析结果表明我国自动化系统有朝大型化方向发展的趋势。2.1.4 2010年我国立体仓库系统的市场分析根据中国物流技术协会信息中心2010年的调研报告，我国2010年自动仓储系统及相关产品的总市场约为150亿， 表4、图5是分布情况表4 2010年我国仓储系统及相关产品的比重和市场总份额分类市场总份额（亿元）比重自动立体仓库44.729.96%AGV、穿梭车等13.749.21%自动分拣系统20.4213.69%计算机系统22.615.15%自动输送机47.7432.00%合计149.2100.00% 图5 我国2010年自动仓储系统及相关产品在总市场的分布情况3 我国自动化立体仓库的生产企业与研究机构概况我国自动化立体仓库系统自上世纪70年代开始研制以来，一直处于比较缓慢发展的态势。自动化立体仓库的研究工作主要集中在北京起重运输机械研究所和北京自动化研究所等少数单位，高速分拣系统地研究工作则主要集中在邮电部539厂等少数单位。1986年在宝钢项目开始引入德国技术，自行消化。1995年烟草行业开始有外企提供系统集成。大部分的企业兴起均在19952005年之间。表6基本情况。表6 我国自动化立体仓库的生产企业与研究机构概况序号企业名称企业属性主要角色主要领域1沈阳新松机器人自动化有限公司股份制企业系统集成商综合2昆明船舶设备集团有限公司国企系统集成商烟草、军队、综合3北京起重运输机械研究所国企系统集成商烟草、服装、综合4普天物流技术有限公司国企系统集成商烟草、图书、邮政5今天国际物流技术有限公司股份制企业系统集成商烟草6北京机械自动化研究所国企立体仓库集成商化工、军队7上海精星仓储设备工程有限公司股份制企业货架制造商综合8南京音飞货架有限公司股份制企业货架制造商综合9江苏六维物流设备实业有限公司股份制企业货架制造商综合10山东剑蓝物流科技有限公司股份制企业系统集成商烟草11太原刚玉物流工程有限公司股份制企业立体仓库集成商机械、冷库、乳品12北京高科物流研究所有限公司股份制企业立体仓库集成商机械、冷库、军队4 我国立体仓库的基本技术概述4.1 设备部分 堆垛机的速度有了比较大的提高。2006年前，堆垛机的行走速度大部分为80120m/分,2010年大部分为120160m/分。很少采用120m/分以下的系统。 堆垛机定位采用激光定位方式已普遍为用户所接受。但日本产品基本还是采用认址片等传统技术。堆垛机控制系统主要采用现场总线方式。只有在很小的项目上任然串口通讯方式。外围设备方面，值得着重一提的是分拣设备的研制和推广使用有了重大进展。国产滑块式分拣设备已多家企业研制成功，并且得到了广泛的应用。4.2 系统部分 WMS系统（库存管理系统）与WCS系统(物流控制系统)的集成化在物流中心成功地应用。WMS与ERP系统地集成已步入了成熟期。现场总线控制技术已经广泛应用。这是进几年来我国物流系统的基本特征。 但不容回避的是：标准化问题是制约系统走向成熟的最大障碍。ERP与WMS和CS之间是的通讯协议的制定成为集成化物流系统的关键。4.3 总体设计2010到2011年的最大变化是系统总体设计能力的提高。由国内自行设计的大型物流配送中心的技术水平在此期间有了质的飞跃变化。最典型的系统表现在上海国药物流配送中心和湖南全洲医药物流配送中心的总体设计。5 对未来的展望5.1 市场展望 根据中国物流技术协会信息中心2010年的调研报告，未来5年的立体仓储市场需求将每年有17%的增长，具体如表7、图8的情况。 表7 我未来5年的立体仓库市场值和增加值情况年度市场值（亿）增长比例增加值备注2010年1492011年17517%252012年20417%552013年23917%902014年28017%130超过日本2015年32717%178表7、图8反映了我国立体仓库未来5年的发展保持平稳增长，并且由于我国经济快速腾飞的过程中，发展趋势将会有上仰的势头，突出了今后几年我国立体仓库的发展将会得到突破性的飞跃，从而带动整个物流行业的发展，进而使国民经济的进一步的发展，将成为国民经济的重要支柱。 图8 我国未来5年的立体仓库市场的发展趋势5.2 技术发展方向5.2.1 传统产品升级 虽然我国在过去的30年间，经过几代人的努力，物流技术与产品取得了长足的发展。但是从总体来看，产品还存在规格单一，工艺水平落后，标准化落后，生产规模不足等明显的劣势。这一方面将影响我国自动化物流装备产品市场的竞争力，更为重要的是影响我国国民经济的发展。因此，提高传统产品的技术含量，发展产业化水平是未来相当长的一段时间的发展方向。5.2.2 关键技术发展 立体仓库主要应用现代自动化设备，自动仓储技术主要表现在高速度、高效率和高可靠性等方面，这是我国物流今后的主要发展方向。 高速度则主要集中体现在堆垛机、输送机、分拣机等自动化设备方面。如开发速度超过300m/分的托盘式堆垛机，超过400m/分的穿梭车，超过150m/分的分拣机等。我国在这面的技术水平与国际水平还有一定的差距。尽管在实验室已经试验成功，但距离实际应用还需要相当长的一段距离。 高效率则主要体现物流处理能力方面，包括分拣超过20000件的高速分拣机，综合输送达到2000件的输送机，效率达到10000件的输送合流技术，以及效率大于100托盘/小时的高速堆垛机等。 除此之外，开发自主研发的AGV、机械手等，这都是今后的主要发展方向。总之，高、新、尖技术的研发和应用将是未来发展的主流。5.2.3 信息识别技术与传统技术的发展 自动化仓储技术是高新技术。其中自动识别技术、自动控制以及传动技术是它的关键和核心。遗憾的是，在这方面我国主要采用进口，一方面说明这是一个市场竞争的需要，另一方面也说明这是我国自动化仓储技术方面的一个缺口，要想填补这个缺口，可能将会需要几代的努力。5.2.4 系统集成化技术的发展我国自动化仓储技术的发展还体现在系统集成化方面。今天的物流正朝着规模化、自动化等方面发展。尤其是近年来，超大物流配送中心的建设迅猛。仅2010年，建设成功和开启项目超过5万平方米的配送中心不低于20项。如北京高等出版社物流中心、北京物美商业集团物流中心、上海农工商新物流中心等企业的建设。超大物流配送中心的建设给系统集成化技术带来了新的挑战，提出了新的要求。系统集成化技术涵盖面十分广泛，包括了各行各业，如系统规划、流程设计、设备选型、土建配合、项目管理、系统接口等各种学科，各种专业的复杂的系统工程。5.3 企业的发展方向5.3.1 专业化分工将更加明确随着2010年，我国经济规模超过日本，企业对物流的需求将呈现