本文以某部隊物資器材自動化立體倉庫規劃設計和改造為例，結合現有庫房現狀并采用多種不同形式的自動化物流倉儲技術，以及物聯網、3D數字孿生、可視化等新技術，最終完成了自動化倉庫的整體規劃和實施應用。本文可為今后軍方物資器材儲備自動化方案的總體規劃設計工作，提供科學的理論和參考依據。

加快建設現代軍事物流體系和軍隊現代資產管理體系，已納入國家和軍隊重點建設戰略規劃，物資器材倉庫作為現代軍事物流體系建設的關鍵環節，現有配套設施和管理手段相對落后，進行現代化改造和技術升級的需求迫切。立足現有條件和任務需求，引入地方先進成熟技術方案對老舊倉庫進行現代化升級改造，以期更快融入現代軍事物流體系并取得良好軍事經濟效益。

根據實地踏勘，現有在用庫房多為平庫地堆存儲模式，普遍空間利用率較低、規模小、設備落后，存在儲備物資少、占地面積大、物資信息管理落后、應急響應速度慢等不足。庫房物資器材堆碼雜亂，管理模式傳統粗放，庫房出入庫、盤庫清點等作業均是人工完成，人工強度大，收發效率低，加之在編職工保管員數量日益縮減，部隊官兵更迭頻繁，使得發展滯后的庫房管理和搬運模式成為制約器材保障快速發展的最大瓶頸，對現有庫房智能化和信息化改造，實現機器換人，減員增效，成為軍方達成的普遍共識。

本文以某部隊物資器材自動化立體倉庫規劃設計和改造為例，對多形式倉儲系統在軍方物資儲備舊庫改造中的應用進行了介紹分析。

一、設計目標

在系統規劃方面，綜合器材保障未來發展趨勢，兼顧器材保障業務及管控職能，突出器材精細化和信息化管理優勢；針對性提出相應的創新設計，使物流系統更具模塊化、標準化、智能化，實現自動化物流系統“平時保障、戰時應戰、急時應急”多種模式；結合先進的現代器材管理理念，充分利用功能區域及應急保障措施，以信息化為核心，突出智能化倉儲、自動化輸送以及托盤一貫化承載輸送作業，從而降低勞動強度，提高器材保障效率，打造具有先進性、引領性的示范工程。

二、設計范圍

本次項目規劃內容，包括對4棟庫房（2號、6號、7號、9號）進行存儲、作業、管理的全系統現代化改造；對X棟現有庫房進行倉儲管理信息系統運用；項目內容還包括相應配套的土建地面改造、消防系統及中控室的建設等。

三、總體規劃設計

本次系統的工藝設計，以先進性、功能性，以及對未來發展的拓展性為建設依據，結合當前需要，立足空間布局。整合營區業務流程、物流動線、作業節點等關鍵管控因素。業務流程活動區域按照作業特點設置，既實現了器材的分類管理，又增加了作業面積，實現了建筑空間的最大化利用。

1.關于2號庫房的改造實施

2號庫房建設于1975年，建筑長53.55米×寬17.5米×高3.8米，面積約950平方米。庫內設施陳舊，地面條件、庫房高度等條件較差，存儲作業采用傳統的“固定貨架+人工叉車”的存儲和搬運模式，存儲空間利用率和出入庫效率較低。

圖1：2號庫房現狀

鑒于庫房條件和存儲物資特點，根據空間利用率最大、存儲品項最多的原則，排除常規自動化立庫方案，諸如堆垛機、四向車等，選取電動移動貨架作為最終實施方案。電動移動貨架一般在3～6米高的庫房空間安裝應用，適合少樣多量、低頻度的器材存儲；在方便存取每一項貨品的同時，不受器材存儲順序的影響，可電腦控制，操作簡單，方便庫存管理，現場作業省力、省時，能提高管理水平和生產效率。

改造后的庫房，采用電動移動貨架為主要存儲設備，標準尺寸塑料托盤為主要載具，托盤承重為1000kg。庫房共設計21排電動移動貨架，貨位數量774個，可存儲物資800余立方米。

圖2：2號庫實施效果圖

正常作業模式下，僅留有一條約3.5米的作業通道，其他面積均用作存儲托盤貨物，即實現了密集化存儲，又實現了任意位置托盤存取及時化。庫房改造后，設計存儲量為原有庫房的3倍，可節約70%的倉庫工作空間，地面使用率達到80%。與此同時，貨架底部安裝有電機驅動，可實現電腦控制，自動化作業，極大提高了庫房管理水平和作業效率，降低了工作強度。

2.關于6號庫房的改造實施

6號庫房建設于上世紀80年代，建筑長53米×寬19.5米×高11米，面積約1035平方米。庫房存儲作業采用“平地堆碼+人工叉車/行車”模式，垂直空間實際利用率不到30%，作業效率低下且管理模式落后。

圖3：6號庫房現狀

鑒于庫房條件和存儲物資特點，根據空間利用率最大、存儲貨位最多原則，經與巷道堆垛機方案貨位、效率以及靈活性等方案對比，選取托盤四向車作為最終實施方案。四向車穿梭板式自動化密集倉儲系統的核心設備，包括托盤四向穿梭車、專用垂直提升機和配套貨架等。四向穿梭車結構緊湊，運行速度快，采用無線通信，不僅能夠在配套的貨架軌道上四向行駛，還能利用垂直提升機在貨架內實現換層作業，提高了貨架布局和庫內作業的靈活性。四向車具有廣泛適用性，適合不同高度庫房、柱子過多庫房、形狀不規則庫房的自動化改造，具有充分的靈活性和可拓展性。

改造后庫房采用穿梭板式貨架為主要存儲設備，托盤四向車為主要搬運工具，標準尺寸塑料托盤為主要載具，托盤承重為1000kg。庫房共設計10排穿梭式貨架，垂直高度上6層存儲，貨位數量1602個，可存儲物資2245余立方米。

圖4：6號庫實施效果圖

在空間拓展性上，能夠在任意方向拓展存儲空間，可充分利用庫房立體空間，垂直空間拓展后的空間利用率可達90%以上（原有庫房利用率約30%）；在出入庫能力上，能夠隨時通過增加或減少四向穿梭車數量來改變作業效率，改造后采用6臺四向車作為主要存取設備，實行托盤化存儲和轉運，極大提高了器材收發速度，比原有人工作業效率提高近4～5倍；在存儲密度和貨物類別上，可以動態改變庫房的存儲密度和貨物類別，可較好滿足部隊器材快速增長的需求。

3.關于7號庫房的改造實施

7號庫房新建不久，建筑長192米×

寬27米×高12米，面積約5200平方米。庫房土建已經按高架庫要求進行設計實施，該庫具有合理的布局結構和良好的土建構造，為實現自動化改造提供了有利的基礎條件。

圖5：7號庫房現狀

庫房目前采用的是“固定式高位貨架（約11米）+人工高位叉車”的存儲和搬運形式。考慮到高層貨架的人工操作不便性和危險性，目前整體高位貨架僅利用底層進行物料存儲，造成大量的垂直空間浪費。與此同時，與平庫管理模式相比，該庫房倉庫管理人員數量并未有實質性降低，人工勞動強度依舊很大。

考慮到資金投入和改造簡易性兩方面，對庫房進行信息化和自動化改造，加固已有貨架結構并采用高位叉車式AGV對物料進行存取和搬運。不同于普通叉式AGV，高位叉車式AGV作業時門架帶動貨叉前移，伸出到前輪之外取放器材，行走時門架帶器材收回，使器材中心在支撐面內。這種前移式叉車AGV具有操作靈活性和高載荷的優點，擁有較佳的平衡力、穩定力，同時可以節省空間，減少轉彎半徑，適合于通道較窄且高度較高的高位貨架倉庫搬運裝卸作業，其最高可將器材提升至9米的高度存儲。

 改造后的庫房保留現有貨架和托盤不變，采用高位叉車式AGV為主要搬運工具，具有較高的智能化、自動化和柔性化，不但增加了現有庫房的空間使用率（改造后的庫容量可在已有基礎上翻倍存儲），實現該庫房的智能化、無人化、自動化和信息化，也緩解了日益減少的倉儲管理人員與激增的器材數量之間的突出矛盾，既立足當前需要，也適應未來發展。

圖6：7號庫實施效果圖

改造后的庫房，可將庫管人員減少至1～2名，且操作安全性高，將現有“人找貨”模式轉換為“貨到人”，不僅大大降低了庫管人員的勞動強度，減少行走距離，也大幅提高了庫房的物流轉換效率，目前庫房配備4臺AGV，可根據訂單需求同時作業，較原有人工收發作業效率提高近4～5倍。

對于現有10米高的貨架，人工操作叉車時因高度原因產生的掉貨、高貨位物料位置偏斜以及叉車誤碰撞時有發生；改造后則可完全避免，極大提高庫房的操作安全性，最大化保護貨物和人員安全，將危險因子降至最低。

4.關于9號庫房的改造實施

9號庫房建于上世紀80年代，建筑長52米×寬12米×高6米，面積約625平方米，主要用于存儲小件物資，比如五金配件。庫房目前采用的是“固定式擱板式貨架（約3米）+人工登高車輔助”的存儲和搬運形式。考慮到高層貨架的人工操作不便性，成品紙箱拆包后形成的散件由人工按區域放置于擱板貨架存儲，對于較高層貨架物資的取放，還需借助登高設備進行輔助作業，操作極為不便。目前該庫房存儲狀態已經嚴重飽和，物資器材已經在門口大量堆積無法入庫，亟須改造庫房以解決器材無處存放的處境。

圖7：9號庫房現狀

鑒于庫房條件和存儲物資特點，根據空間利用率最大、存儲貨位最多原則，選取料箱四向車+“貨到人”系統作為最終實施方案。

改造后的庫房采用料箱四向穿梭車為主要存儲設備，標準尺寸塑料周轉箱為主要載具，料箱承重為50kg。庫房共設計9排穿梭式貨架，垂直高度上9層存儲，貨位數量5760個，可存儲物資415余立方米。

改造后的立體庫可最大化利用現有庫房垂直空間，使庫容量達到最大，較原來增加300%庫容量，而且自動化設備可以使需要的物料到達指定位置，實現“貨到人”的操作理念，無需人工取放和搬運，可最大程度降低操作人員勞動強度、提高作業效率（單人作業效率提高約10倍）、降低揀貨差錯率，滿足物資器材日益增長的需要。

圖8：9號庫實施效果圖

四、物資信息系統設計

1.現有庫房信息管理的狀況

目前庫房管理信息化程度不高，主要采用手寫貨位卡片和物料卡片并人工計入賬本的方式進行管理，這就需要依托大量的人力物力，對于一些品規較多、出入庫頻率較高的倉庫，這樣的管理方式顯得捉襟見肘，不僅降低了出入庫效率，還大大增加了出錯概率，對于管理人員整體素質及穩定性要求也較高。

針對以上情況，對區域內具體改造倉庫進行信息化管理和建設，并逐步向庫區內其他倉庫進行擴展和改造。對物料和周轉箱進行二維條碼和RFID信息管理，使該標簽成為具備二維條碼信息、RFID信息及文字信息的綜合管理載體。

圖9：WMS系統架構

2.智能化物資信息系統的設計

物資器材信息系統是自動化物流系統的調度核心和信息存儲處理中心，運行于計算機網絡環境與數據庫系統之上，上聯部隊信息管理系統，下聯工業實時控制系統。

物資器材信息管理系統總體設計思路，主要考慮系統的擴展性、穩定性、二次開發、易操作性，業務擴展或業務改變時，能快速增加新功能以適應部隊業務需要。

（1）系統架構

根據自動化物流系統的功能分析，依據自動化物流系統的設計原則，將自動化倉儲系統體系結構分為3個層次：外圍信息層、TIMMS層（TINF信息接口層、物流管理層、物流調度層）、設備執行層。以下是對各層次的功能分析：

外圍信息層

外圍信息層為部隊上位物資信息管理系統。

外圍接口層

TINF信息接口層實現TIMMS與外圍信息層的各類系統信息接口，實現信息的自動流轉，為倉儲物料的流動提供高可跟蹤性。

物流管理層

物流系統管理層主要實現物流系統的管理功能，通過調整配置參數和基礎數據的定義，實現倉庫的管理。

物流調度層

物流調度控制層接收管理層下達的任務指令，分解并通過作業接口層下達給具體的作業執行層。通過對象轉換插件的設計方法，集成不同類型的物流設備。

設備執行層

作業執行層是集成了各種執行設備的工業控制網或專用控制系統。在本系統中主要包含的設備有：電控輸送設備、四向車、AGV等。

（2）主要功能

①倉庫管理系統（WMS）

WMS系統實現倉庫管理層的功能，通過對器材托盤和倉庫貨位進行全面的信息化管理和對調度模塊信息進行收集歸類、整理和分析，實現倉庫器材的自動化存儲和出入庫，及時準確地反映倉庫器材的收發情況、儲備狀況，有效控制器材的存儲成本，為部隊器材倉庫決策提供準確、快捷的材料和數據支持。

WMS系統主要功能有基礎數據管理、貨位管理、組盤管理、出入庫管理、批次管理、質量狀態管理、庫存管理、移庫管理、盤庫管理、綜合查詢和報表管理、用戶權限管理、任務管理、客戶化功能等。

②倉庫調度系統（WCS）

調度控制系統是連接業務管理層及設備執行層的樞紐，與WMS系統進行通信，接收WMS系統的任務指令，分解下達給各執行設備，并反饋設備執行情況，為上層管理系統提供數據支持。系統采用數字孿生3D技術實現自動化立體庫內設備監控場景的縮放、旋轉、平移，可以根據需要調整監控視角，使得監控不留死角，同時場景中的設備可以根據位置數據模擬移動反映設備當前位置，可以通過顏色直觀反映設備的狀態，還可以通過點擊設備了解設備的詳細狀態和任務信息，有效提升了用戶體驗，可實現實時監控可視化、設備監控可視化、設備管理可視化、設備故障可視化、庫存貨位可視化以及模擬仿真、仿真優化等。

圖10：托盤四向車系統3D數字孿生監控界面

五、總結

本項目根據原有庫房基本條件及作業需求特點，針對性地采用了4種不同的自動化存取模式，主要有電動移動貨架立庫、標準塑料托盤四向車立庫、標準料箱四向車立庫、高舉升式AGV立庫，通過改造可滿足現代軍事物流對器材大幅持續增加的要求。與此同時，在信息化建設層面，智能化倉儲系統WMS的應用使倉儲信息維護管理工作簡單、易操作，項目首創性地將3D數字孿生技術應用到軍方倉儲系統，在提升信息化管理水平的同時，也使操作工的作業難度減至最低，實現操作零誤差，從而大大提高了作業效率。

本文對部隊物資器材儲備庫的自動化改造進行了深入研究，對軍方物資器材物流體系的構建和實現起到推動作用，對部隊同類型儲備庫的建設也具有一定指導作用和現實意義。