对日本仓储技术的特点及发展趋势的探讨

      1 引言

      仓储业是物流业的重要组成部分，物流业的现代化离不开仓储业的现代化，现代仓储的发展必然会推动现代物流的发展。目前我国所有物流企业业务收入利润率平均为8.77%，仓储业为2.6%，远低于道路运输业的12.45%等其他运输行业。2007年物流总费用占GDP的18.4%，高居不下。而日本等发达国家的这一比率在8%左右。一个主要原因是我国的仓储硬件技术、系统能力还比较落后，另一个原因是我国物流总费用中的仓储保管费及管理费用明显偏高。因此，我们有必要研究日本的仓储技术及物流的组织管理方法，作为借鉴。

      2 硬件技术

      现代化仓储设备主要指自动化立体仓库，其优点具体有①方便先进先出；②能够对应多品种小批量的生产；③便于库存管理；④防止在库商品损伤；⑤能够使物流成本下降；⑥改善作业环境；⑦体现仓库管理以人为本的要求；⑧可以提高安全性、稳定可靠性；⑨信息的一元化、快速正确的信息[1]。以下主要讨论自动化立体仓库的技术。

      2.1 货架强度和安全性

      钢货架具有构件尺寸小、仓库利用率高、制作方便以及安装周期短等优点，以自动化立体仓库为代表的仓库主要构筑物采用单元货格结构的高层货架，一般采用钢材制作。货架高度在8-50m之间，由冷轧钢、热轧角钢或工字钢焊接而成，货格尺寸和结构由所存储的货物形态及托盘尺寸来确定。近年来国内不时发生仓储安全事故，其中部分原因在于货架产品质量与货架安装未能达到相关标准。日本是多地震国家，特别重视质量和安全，虽然我国地震没有日本发生频繁，但全球气候近年变化异常，对安全性提出了更高的要求，有一定的借鉴意义。日本用的货架要严格按照日本产业机械协会制定的《分离式货架结构计算标准》来设计制造。大福公司等都考虑了防震要求推出了具有防震设计的货架。现在采用CAD/CAE有限元分析、新材料等技术，自重减轻。

      2.2 堆垛机的性能分析

      (1)堆垛机高容量、高加速度、高速化。堆垛机的容量（一次最多能够搬运单元托盘或货箱的数量）大小，堆垛机加速度的大小能够影响自动化立体仓库的单位时间（小时）内出入库的搬运处理能力[2]，如图1和表1所示。图表中TP表示出入库的搬运处理能力(throughput，TP)，M表示入库品个数（＝出库品个数），处理能力的单位是箱／时。

      

      图1 堆垛机容量对出入库能力的影响

      从图1中可以看到当堆垛机一次搬运两个，三个和四个托盘时，与搬运一个托盘相比较，自动化立体仓库的出入库能力能分别提升75%，125%和190%，据此日本规划学会(Scheduling Society of Japan)的第二届会长木濑洋教授在2005年1月CFA研究分会上倡议日本的物流行业开发使用3个货叉的堆垛机，现在也出现了3个货叉的堆垛机。

      单柱在轻、中重量级日趋普及，双叉、双伸已经应用普及；三叉、三伸已出现。但出于出、入库效率及小批量取货、柔性化的考虑，并且双伸、三伸要增加货格高度，双叉、双伸仍是主流。日本大福公司已开发出一个巷道两台堆垛机运行的自动化立库柔性系统(Synchronized System)，这种做法可以视同于四叉的作业能力。

      表1中0.4和0.5的加速度相比0.3分别有大约6%和大约9%的提升。我国与日本相比，堆垛机的容量，加速度，垂直速度和水平运行速度都相对慢很多。

      我们把中国与日本堆垛机参数作了一个比较（见表2）。日本出现了高度50m，堆垛机最大行走速度可达500m/min，升降速度达200m/min，叉垛速度60m/min。保持较高的出入库能力，复合作业能力可以提高到800箱／时[3]。为此日本采用了缩短加减速时间的高加减速技术；缩短走行、升降、叉起止振时间的止振控制技术；缩短移载动作时间的先行移载动作技术。

      

      (2)定位精确化。由地面链条带动链轮、角编码器认址、认址片检测认址到激光测距检测认址。一般水平位置采用旋转码器加激光定位，升降位置采用旋转码器加认址片，伸叉位置采用接近开关+旋转编码器，使停位精度从+10mm，降为+5mm，甚至达+3mm；采用激光测距的方法，可以做到500m范围内精确度达到±1mm。

      2.3 电子标签国际标准化和实用化

      电子标签(RFID)有穿透性、无屏障阅读性、自动性以及多个标签同时可读取性等特点。目前，电子标签的上述特点越来越受到日本和美国研究开发机构的注目。日本在生产物流中应用电子标签已有20余年的经验，最近通过电子标签在物料搬运及处理领域进行数据读取的应用更为广泛。对电子标签的研究更为深入，读写器一般采用富士通、三菱电机、欧姆龙生产的，RF标签采用大日本印刷、三菱电机生产的。UHF频带，在搬送速度180m/min，200ms以下瞬间高速读取数据得到一定突破，但是在数据写入方面上不论使用金属还是塑料集装箱效果都不理想。在塑料集装箱搬运中，与读取数据相比约花费3倍的时间，对速度的反应成衰减的趋势较明显，在金属集装箱搬送中，数据写入还不成功[4]。现在还在做这个频带的干涉实验，争取得到突破。