摘要：本文探讨了航空制造业供应链仓储的现状与面临的主要挑战，重点分析了存储空间失衡和物流配送滞后两大问题。这些问题不仅限制了物流效率的提升，还对企业的整体生产能力和市场竞争力产生了负面影响。为应对这些挑战，某航空制造企业引入了先进的立体库系统，通过科学的空间规划、先
摘要：本文探讨了航空制造业供应链仓储的现状与面临的主要挑战，重点分析了存储空间失衡和物流配送滞后两大问题。这些问题不仅限制了物流效率的提升，还对企业的整体生产能力和市场竞争力产生了负面影响。为应对这些挑战，某航空制造企业引入了先进的立体库系统，通过科学的空间规划、先进的存储方案和智能化操作系统，显著提升了物流管理水平，为航空制造业的智能物流建设提供了宝贵经验，为行业的数字化转型树立了标杆，具有重要的参考价值。
关键词：航空制造；物流管理；立体库；空间优化；高效分拣
作者：刘旭
沈阳沈飞民品工业有限公司
一
引言
随着全球航空制造业竞争的日益加剧，航空制造企业面临着技术创新加速与市场需求日益多样化的双重压力。在这一背景下，物流管理作为航空制造业供应链中的关键环节，其效率和管理水平对企业的生产能力、成本控制和市场竞争力具有直接影响。传统的航空制造业物流管理模式通常依赖于分散式的二级库存储和人工操作，这一模式不仅导致仓储空间利用率低下，而且由于操作流程繁琐，尤其在处理体积大、重量重的航空零部件时，往往会影响生产效率，并可能导致交付延误和质量问题。因此，传统物流管理模式的局限性日益显现，亟需通过现代化技术手段进行升级和转型。
在航空制造业面临转型升级的过程中，自动化立体库系统凭借其在大重量金属材料存储和按需分拣配送中的独特优势，成为提升物流管理效率和质量的关键解决方案。立体库通过科学合理的空间规划，结合先进的自动化设备，如堆垛机、智能叉车、龙门吊等专业化装卸设备，不仅能满足航空制造业对高承重、大容量存储的特殊需求，还能有效提高仓储空间利用率，降低人工操作依赖，提升存取操作的安全性与精准度。这种高度自动化和智能化的物流解决方案，能够确保航空零部件在存取过程中的精确性与可靠性，从而增强供应链的响应能力，缩短生产周期，提高生产效率。
本文通过对某航空制造企业智能物流中心管理系统项目的深入分析，探讨了立体库在航空制造业物流优化中的应用价值与实施策略。重点分析了项目的规划设计、技术选择、实施路径、效益分析及管理经验，旨在为航空制造业的智能化转型提供理论支持与实践借鉴。
二
航空制造供应链的现状与挑战
航空制造具有独特的产品特性。由于要应对国际上航空制造布局不断地变化，各个制造企业的生产过程经常是批产和研发并行，产品难以像汽车类企业那样对某一型号产品研发定型后大批量的规模性生产。在现代航空制造企业的运营过程中，物流管理作为供应链的关键环节，承担着原材料采购、零部件存储、生产配送等重要职能。然而，随着航空制造规模的扩大和产品技术要求的提升，众多航空制造企业在物流管理过程中面临着诸多挑战，航空制造产品相关物料的仓储周转具有小批量、多批次；设计更改频繁；物料重量较大；仓储周转频繁，出入库分拣需求较高等特性。这些挑战不仅制约了物流效率的提升，还对企业的整体生产能力和市场竞争力产生了显著的负面影响。
首先，存储空间失衡是航空制造企业物流管理中的突出问题。以某航空制造厂区为例，其总面积约为10000平方米，其中加工区域占据3000平方米，原材料存储区与成品存储区分别占据3000平方米和4000平方米。然而，在实际运营中，各零件车间的二级库存已达到饱和状态，导致下料成品储存区域及绿色通道持续处于超负荷运转状态。更为严峻的是，生产作业区域被迫让渡给下料成品存储，致使正常生产空间遭受严重挤压。
其次，物流配送滞后问题在航空制造企业中尤为突出。由于航空零部件的品类繁多、更改频繁，其仓储、配送需要具有更高的适应性和时效性。然而，现实运营中，制造过程的各类物料仓储、配送的严重延误将导致下料、零件生产、装配、试飞的整个制造链条遭受影响，使得原本精密有序的生产流程遭受干扰，各工序环节之间的衔接难以顺畅进行。这种情况不仅影响了生产进度，还导致员工不得不频繁加班，从而影响工作质量和生产安全。
三
航空制造中大型金属物料的立体库存储方案规划与实施
为应对上述挑战，航空制造企业需要引入先进的物流管理工具，以提升物流效率和管理水平。立体库作为一种自动化、智能化的仓储系统，凭借其在航空零部件存储方面的独特优势，成为提升航空制造企业物流管理水平的关键解决方案。
首先，空间规划优化是立体库在航空制造领域的核心优势。以某航空制造厂区为例，企业特意划拨5000平方米的宝贵空间用于立体库建设，充分体现了对物流体系优化的战略重视。立体库的设计特别针对航空制造业的特殊需求，在金属材料尤其是铝板毛料成品的存储方面表现出显著优势，有效解决了传统存储方式带来的空间利用率低下问题。
其次，存储能力提升是立体库系统的突出特征。该系统配备了科学规划的货架布局，充分利用立体空间，设计立体货位2370个，总称重达6000吨。这种大容量、高承重的存储方案充分满足了航空制造企业对大型零部件和原材料的存储需求。
此外，智能化操作系统是立体库的技术核心。系统配置了4条完整的运输轨道，包括天地轨道系统，配合钢制托盘的使用，为航空制造材料的安全运输提供了可靠保障。4台直线双立柱单伸堆垛机的部署，实现了货物存取的高精度和高效率操作。系统支持手动、半自动、自动化三种操作模式，能够灵活适应不同工况下的作业需求。
在运营管理方面，立体库的设计充分考虑了航空制造业的特殊要求。完善的轨道系统和堆垛设备的协同运作，确保了物料运输的精确性和稳定性。多样化的操作模式设计，既保证了系统运行的高度自动化，又为特殊情况下的人工干预预留了空间，体现了系统设计的前瞻性和实用性。
为确保立体库系统的高效运行，设备选型和配置经过严密论证。轨道系统的设计和钢制托盘的选用充分考虑了航空制造材料的重量和尺寸特征，堆垛机的性能参数则针对性地匹配了存取作业的效率需求。这些技术细节的优化，有效提升了整个物流系统的运行效率和可靠性。
综上所述，立体库系统的引入为航空制造企业的物流管理带来了质的飞跃。通过科学的空间规划、先进的存储方案、智能化的操作系统和完善的运营管理，有效解决了企业在物流配送方面面临的诸多挑战。该系统不仅显著提升了空间利用效率和存储能力，还通过自动化、智能化的运作方式，为航空制造企业的高质量发展提供了强有力的支撑。
1.项目实施路径与技术方案
根据航空制造业对大型零部件和原材料存储的特殊需求，项目团队在5000平方米的场地上规划建设了具有显著技术优势的立体库系统。
（1）货架及载料托盘设计
图1 立体库设计效果图
自动化立体库库区(如图1)，长160米，宽26米，有效高度9米。立体库系统包含4条巷道、8排货架、4台直线双立柱单伸堆垛机、1套输送系统、1套电气控制系统及1套计算机管理系统。
根据航空制造过程中的金属材料特性，货架设计为“2排×35列×6层”与“6排×65列×5层”的双区域布局，分别提供420个和1950个货位，总承重能力达6000吨，满足航空制造企业对大型金属材料特别是铝板毛料、金属锻铸件、零件、成品的存储需求。各巷道及托盘存储特性设计，参见表1。
表1 各巷道及托盘存储特性设计
（2）分拣系统设计
图2 龙门吊系统
图3 智能化运输系统环形输送线
分拣系统由龙门吊（如图2）和智能化运输系统环形输送线（如图3）组成。龙门吊系统专门针对300～500kg的高频入库物料，配备吸盘、钢丝绳等多功能吊装工具，显著提升了操作效率；智能化运输系统环形输送线设计，实现三个巷道交叉入库功能，优化了物料流转路径。
图4 小托盘设计图
图5 大托盘设计图
自动化立体库的2#～4#巷道共6排货架，采用小托盘（如图4）进行出入库管理，通过环形输送线设计可实现三个巷道交叉入库功能，优化了物料流转路径。
入库流程：①工人把在机床加工之后的物料码放在木托盘上，运输至库前区或缓存区，等待配盘并包装；②根据系统指令，堆垛机把位于货架上的指定货位上的托盘（空托盘）取下，经过巷道口输送机、主流缓存线输送机输送到指定的入库口输送机上；③叉车把已配盘并码放包装好的木托盘按指令摆放在入库输送机上；④扫描二维码确认（一物一码扫码入库），再经主流缓存线输送机、巷道口输送机、堆垛机把托盘摆放到系统指定的货架货位上，完成入库动作并记录在系统中完成作业。
出库流程：①根据系统指令，堆垛机把位于货架上的托盘取下，经过巷道口输送机、主流缓存线输送机、整盘出入库口输送机输送到行吊工作指定位置；②行吊把在输送机上的托盘中的物料，吊到库前周转区（或出库周转车），扫描二维码（一物一码扫码入库），系统自动记录托盘物料已经出库。
图6 大托盘专用通道
自动化立体库的1#巷道有2排货架，采用大托盘（如图5）进行出入库管理，区别于小托盘的环线设计，针对大托盘设置专用巷道（如图6），实现存储空间的合理化分配。
入库流程：①根据系统指令，堆垛机把位于货架上的指定货位上的托盘（空托盘）取下，经过电动出入库台车输送到行吊工作指定位置；②叉车叉取空托盘摆放在指定位置（机床旁或库前区），工人把在机床加工之后的物料码放在托盘上并包装；
③叉车把码放包装好的托盘摆放在电动出入库台车上；④扫描二维码确认（一物一码扫码入库），再经堆垛机把托盘摆放到系统指定的货架货位上，完成入库动作并记录在系统中完成作业。
出库流程：①根据系统指令，堆垛机把位于货架上的托盘取下，经过巷道口电动出入库台车输送到行吊工作指定位置；
②行吊把在电动出入库台车上的托盘中的物料，吊到库前周转区（或出库周转车），扫描二维码（一物一码扫码入库），系统自动记录托盘物料已经出库。
（3）堆垛机和天地轨的应用
图7 堆垛机和天地轨设计图
表2 堆垛机设计参数
堆垛机是立体仓库中的主要起重运输设备。4台直线双立柱单伸堆垛机和4条天地轨道
系统（如图7），在WMS和WCS系统的控制下可以高效地实现自动化的存取货物。堆垛机是立体仓库中的主要起重运输设备，由行走机构、升降机构及货叉机构组成，堆垛机的设计参数，参见表2。
（4）立体库软件信息系统架构设计
项目采用分层架构设计，构建了完整的智能物流管理平台。系统集成层实现了与企业核心系统的无缝对接，涵盖ERP、WCS、MBPP、RCS等多个系统的数据接口。系统集成层采用Java语言及J2EE技术框架，基于ABP_J2EE开发平台进行开发，以确保平台的灵活性和可扩展性。为保障系统的数据可靠性和安全性，集成层使用了ORACLE数据库，确保了数据处理过程中的高效性和高可靠性。
功能模块层包括多个关键管理系统，分别是仓储管理系统（WMS）、制造执行系统（MES）和配送管理系统（LES）。其中，WMS系统负责精确管理航空制造物料的库存，确保库存数据的实时更新与准确性；MES系统则实现了生产过程的实时监控与管理，确保生产进度和质量的高效控制；LES系统通过优化配送路径和管理流程，提高了航空制造企业物料配送的效率，缩短了配送时间并减少了成本。
2.项目成果与效益分析
（1）航空零部件分拣效率提升
通过引入定制化的自动化堆垛机和智能输送线系统，项目实现了航空零部件的高效分拣，使出货分拣效率达到80盘/小时。该系统特别针对航空制造业中体积大、重量重的金属材料和精密零件的特点，采用了多功能吊装工具和智能识别技术，显著提升了分拣的准确性和作业效率，有效降低了对航空零部件的损坏风险。
（2）航空物料出入库效率优化
项目实现了出入库效率提升260%的显著成效，这主要得益于立体库系统的科学规划与智能化运作。系统通过4台直线双立柱单伸堆垛机的协同运转，配合环形输送线的创新设计，实现了航空原材料、半成品和成品的高效周转。特别是在处理300～500kg的高频入库航空物料时，专用龙门吊系统的投入使用，极大地提升了重型航空物料的处理能力。
（3）航空制造物料存储空间效能提升
通过“2排×35列×6层”与“6排×65列×5层”的科学化立体存储方案（如图10），项目使库房仓储空间利用率提升400%。该存储方案特别考虑了航空制造业对大型金属材料，尤其是铝板毛料的存储需求，通过合理的货位规划和分区管理，既确保了总计6000吨的承重能力，又实现了存储空间的高效利用，为航空制造企业的产能扩张提供了有力支撑。
（4）航空制造生产线配送效率增长
项目实现了生产线配送效率提升200%的优异成果，这得益于智能物流管理系统对航空制造业生产特点的深度适配。系统通过实时监控与动态调度，确保了航空零部件的精准配送，有效解决了航空制造业生产线对高价值、高精密度零部件及时供应的刚性需求，显著提升了生产线的连续性和稳定性。
（5）综合经济效益与管理价值
项目的实施带来了显著的经济效益和管理提升。在经济效益方面，通过自动化设备的引入和物流流程的优化，有效降低了人工成本和运营成本。在管理价值方面，项目构建了涵盖仓储管理系统（WMS）、制造执行系统（MES）、配送管理系统（LES）的一体化管理平台，实现了航空制造企业物流管理的数字化转型，为企业实现“智能制造2025”战略目标奠定了坚实基础。
（6）项目管理实践分析
在范围管理层面，鉴于航空制造业物流系统的复杂性，项目团队实施了严格的范围管理措施。通过深入调研，明确了从二级库整合到立体库集中管理的具体实施范围，制定了详细的功能需求矩阵，确保系统能够满足航空零部件存储、运输的特殊要求。同时，建立了科学的变更控制流程，保证项目目标与航空制造企业战略的一致性。
（7）管理转型与效益提升
本项目实现了航空制造企业物流管理模式的根本性转变。通过由分散式二级库管理向集中式立体库管理的转变，实现了配送路线的优化整合，显著降低了运输成本。集中管理模式的建立不仅降低了人力资源需求，更提升了整体管理效率。在具体指标上，项目实现了出货分拣效率提升至80盘/小时、出入库效率提升260%、库房空间利用率提升400%、生产线配送效率提升200%等显著成效。
四
结论
通过对某航空制造企业物流管理现状与挑战的深入分析，以及立体库系统的规划与实施案例研究，本文得出以下结论。航空制造企业在物流管理中普遍面临存储空间不足和物流配送效率低下的问题，这些问题严重制约了企业的生产效率和市场竞争力。针对这些挑战，立体库系统作为一种先进的自动化、智能化仓储解决方案，通过优化空间规划、提升存储能力和引入智能化操作系统，显著改善了企业的物流管理水平。立体库的实施不仅提高了仓储空间的利用率和物料存取效率，还通过智能化的运输和分拣系统，实现了物流过程的高效、精准管理，极大地提升了生产线的配送效率和整体运营效益。综上所述，立体库系统和智能物流中心管理系统的引入，为航空制造企业的物流管理带来了显著的改进和提升，为企业的高质量发展提供了强有力的支持。此类智能化物流解决方案将在航空制造业乃至其他高精尖制造领域中具有广泛的应用前景和重要的参考价值。
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编辑、排版：王茜
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来源：猫生三崽
