：本文对化纤行业某成品立体库出库发货模式做多元化的分析研究，提出一套优化升级方案，即设计一套自动出库、自动换托、自动缠膜，最后由叉车将货物叉到货车上或者放到代发货区进行暂存，以减少人力资本投入，提高库前空间和设备利用率，为该行业自动化立体库出库发货提供借鉴。

  化纤行业某成品立体库出库发货方式目前为：整托盘的成品箱通过堆垛机、输送机及环型穿梭车送至出库口，再由人工叉车将整托盘送至库前区进行人工换托盘，接着进行单独缠膜，最后由叉车叉到货车上。整个发货过程步骤繁琐，需要大量人力物力来支撑，效率极低。根据目前发货状态的分析研究，提出一套完整的自动化设备解决方案，实现货物自动出库、自动换托盘（由库存载具塑料托盘换到发货用的模压托盘）、自动缠膜，最终汇聚到一个出口，由人工叉车送至货车上，减少人力，提高发货效率。

  成品纸箱是根据生产货物化纤丝饼尺寸进行统一定制，纸箱尺寸有三种尺寸，详见表1。

  根据纸箱尺寸以及在立体库存储和发货运输要求，成品纸箱入库前由机器人码垛到塑料托盘上再入库，码垛形式为“回”字型，而且纸箱条码向外，如图1所示，具体整垛外观尺寸如表2。

  本文中提到的立体库于2015年建成并投入到正常的使用中，在一楼发货区由叉车配合大量人力进行搬运成品纸箱，布局图如图2所示。

  至今该立体库仍然按照之前的发货模式进行作业：叉车从出库口将整托成品纸箱叉到库前作业区，人工将纸箱直接搬上货车或者一个一个换到发货托盘上，再去固定位置的缠膜机缠膜后由叉车叉到货车上。整个作业过程比较原始，自动化程度较低，设备利用率低。尤其是夏天，天气炎热，库前大量人力作业效率低下，发货时间大大延长，如图3所示。

  随着成品化纤丝的使用逐渐广泛，销售渠道也发生了很大的改变，传统的单箱销售及发货模式已经不能够满足市场高效率要求，根据目前销售情况及原有立体库设计容量，该立体库发货效率要求如表3所示。

  在市场需求的驱使下，该化纤成品销售模式以大批量订单为主，小批量多品规及单箱订单逐渐较少，成品箱在立体库中以在塑料托盘上码放5层的形式存放，为了更好的提高发货效率以及尽可能充分的利用货车的高度空间，设计一种可以随纸箱一起发走的低成本托盘作为载具（即模压托盘），码垛层数由库存托盘的5层增加到7层（标准箱型）或者9层（大箱型），再进行缠膜后由叉车叉到货车上，如图4和图5所示。

  在保证原有立体库存储及出入库功能仍然保留的基础上，尽量缩小改造范围，实现空间在现有一楼库前区域，将出入库口进行重新布局，增加一套可以自动换托盘及自动缠膜的设备，用来代替人工搬运换托盘及缠膜，布局图如图6所示。

  （1）将原有出入口设备移动位置，重新布局，保留3个整托出库口，一个尾盘入库口，一个空托盘垛入库口，即保留原有库前区功能，布局更紧凑，空间利用率更高。

  （2）与原环型穿梭车系统对接右侧增加两个出口和一个入口，用于出库换托设备的出入口，两个出口分别对应两个拆垛位和两个换托机器人，一个入口是尾盘或者空托盘经过叠盘机叠盘后的入口。

  （3）两台换托机器人带有视觉识别功能，还能够最多一次抓取4箱（即一层）进行拆码垛，对应两个码垛位和两台缠膜机。

  （4）换托区域设计一种专用钢制母托盘，用于承载模压托盘，实现精确定位，该母托盘不下线，在换托区域作为承载模压托盘的载具进行流转。

  模压托盘垛由人工叉车叉到模压托盘入口的空钢制母托盘上进行组盘，然后输送至模压托盘拆盘机，拆盘机拆出一个模压托盘，与原钢制母托盘一起输送至码垛位或者码垛位前的等待位进行缓存。换托后整托出口产生的钢制母托盘会自动进入模压托盘拆盘机与下一个拆下模压托盘组盘，以此循环使用，当模压托盘拆盘机中没有模压托盘时，钢制母托盘会自动停在模压托盘垛入口处，附近的报警灯会提示人工补模压托盘垛到入口处。

  成品托盘通过原立体库输送系统的环型穿梭车送至换托出口站台，通过换托机器人将成品箱拆盘（吸盘一次拆/码≤4箱）放置在模压托盘上，325mm高度的标准箱码7层，256mm高的大箱码9层，码满后经缠膜机缠膜后输送到整托出口，由叉车将模压托盘和缠膜后的货物叉走，钢制母托盘留在输送线上接着使用。拆垛后剩余的塑料托盘输送至旁边的叠盘机进行叠盘，够一垛（10个托盘）后送至回库站台由环形穿梭车送至立体库存放。拆垛后的残盘送至回库站台，通过环形穿梭车送回库存放。

  新增的换托设备需要实现用户实际发货效率要求，方案设计有两台换托机器人，两台缠膜机，其余为输送设备，设备效率瓶颈为换托机器人和缠膜机。根据表3中发货量数据来进行推算，换托要求不小于745箱/小时，即拆垛区域来货效率为≥38托/小时（以20箱/托计算），码垛区域出货效率为27托/小时（以28箱/托计算）。

  换托机器人采用一次抓取四箱进行码垛，每个动作周期为20秒，拆盘位换托盘时间约32秒，码盘位换盘时间约22秒，每垛最上层需要3D视觉进行扫描对比，大约需要8秒时间，软件及电控交互反应时间约3秒，在这两个位置换盘过程中，机器人处于等待状态。以此为依据计算换托出库机械手动作效率为106次/小时，即最多可抓取424箱/小时，两台同时作业最多可达到848箱/小时，满足效率要求。

  每台缠膜机效率不低于25托/小时，两台同时作业可达到50托/小时。因此，该优化方案能够很好的满足客户发货效率需求。

  该方案中提出的自动化换托设备主要解决了发货效率和人员工作量及人员数量的投入，具体分析如表4所示。

  根据以上对比分析，能得出，库前发货模式优化升级后发货效率显著提升，人工投入数量和叉车使用数量显而易见地下降，经济效益显著提高。

  本文对某化纤行业中自动化立体库出库发货模式进行深入分析，在利用库前有限的空间和尽可能利用原有设备的基础上提出自动换托方案，并分析了方案中核心设备的效率，该方案能够有效解决出库换托工作量大、效率低的问题，减少人工成本投入。本文提出的解决方案是对原有立体库出库发货的一种优化升级，可以有效解决发货效率低、人工作业量大的问题，预计需要投入250万元完成该升级改造。本方案可以大范围的应用于化纤行业成品箱自动换托发货作业，为该行业产品出库发货提供借鉴，具备极高的市场价值。