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浙江天正电气基于复杂订单需求和业务发展需要，对园区物流进行了顶层规划设计，采用智慧物流解决方案建立了行业中规模较大、功能齐全、应用技术领先，且能更快速满足各种客户需求的智能物流中心，助力仓储容量提升了10倍，物流作业效率提升了50%，成品库存周转提升了20%。
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浙江天正电气股份有限公司（以下简称“天正电气”）为国内低压电器行业龙头企业之一，创建于1999年，于2020年主板上市。先后荣获“中国电气百强企业”、“中国机械百强”、“浙江省质量管理奖”等荣誉称号，2022年获评国家级“绿色工厂”、浙江省“未来工厂”。天正电气主要生产以配电电器、工控电器、智能仪表、电源电器为主的100余系列10万余种规格的工业电器产品，为新能源、通讯、电力、工民建、冶金、石化、机械制造等行业提供优质的低压电器产品和解决方案。
低压电器应用领域量大面广，服务于国计民生中的各个领域，为电力能源安全使用中不可或缺的重要元器件。经济发展对低压电气产品有稳定的市场需求，为国家千亿级产业。近年来随着智能电网与物联网、新能源发展，对智能电器元件与电气集成提出了新的需求。
CORPORATE
园区物流体系建设背景
天正电气地处电气先进制造产业集群浙江省乐清市，有一级分销伙伴与渠道合作伙伴1500余家，服务终端用户20000余家，上游配套供应商500余家，为典型离散型制造企业，有较为复杂与庞大的供应链体系。
天正电气日常生产电器元件SKU有50000余种，日均需处理订单5000余行，且产品体积大小各异，库存产品与定制产品需同时满足。多年来天正电气的物流运营方式是由生产公司将完工后产品以平库方式集中储存于多楼层仓库，然后由仓管员到各楼层对着订单拣货，再由发货员将不同仓管员不同大类产品按客户汇总再复核发运。这种传统的物流仓储、分拣、复核、发运模式，库存占用面积大、工作强度高、无效劳动多、人员效率低，对员工的依赖性强。
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低压电气行业是一个充分竞争的行业，产品需求类型众多，应用场景错综复杂，要赢得市场竞争与快速响应客户需求，必须依靠供应链综合能力与强大的物流管理支撑体系。近年来随着供应链全球化以及国内电商的快速发展，新兴物流技术层出不穷，智能化水平快速提升。但每个企业都有自己的物流特点与应用环境，如何根据企业自身的生产模式合理应用先进物流技术，如何实现投入产出效益最大化，需要企业进行顶层设计与系统规划。
2020年天正电气借智能园区建设契机，综合国内外先进企业经验，以新一代信息技术与先进物流技术深度融合，对智能园区物流体系从图纸阶段做了系统的顶层规划。
园区物流体系规划与建设
园区物流规划❖
天正电气智能园区建筑面积10万余平方米，由行政办公楼，1#2#厂房，3#立库组成，设计阶段就将人流物流分开，零件入库与成品出库各行其道。如图所示：供应商零件从东面进入1#2#厂房，完工后产品统一由东向西流向3#立库，3#立库再与2#厂房1F组成物流中心，实现成品从北面月台出库。全路径实现“一个流”的物流动线，零件入库、生产组织、成品入库、成品拣货、配送出库全过程无缝衔接，互无交叉，无效搬运浪费降至最低。以上大物流规划得益于园区在图纸阶段的顶层规划与系统设计。
园区整体布局规划
物流功能区规划
智能物流中心规划❖
通过对近三年历史销售出库量与销售频次分析将产品划分为ABC三类，并分别以“托盘”、“件（箱）”、“只”为存储与发运单位设计对应的物流方式。整个物流中心建设共分5个区，分别为托盘式立库区（AS/RS）、箱式多穿库区、平面散货区、拣货复核区、集货出库区。1#2#厂房各生产公司完工产品通过AGV小车直接从线边入到立库，或借道立库入到箱式多穿库。出库则根据订单需求分别从托盘立库、箱式多穿库、散货区拣选对应的产品与数量，汇集到集货区实现快速的分拣与配送，实现从传统物流“人找货”模式，到现在的“货到人”智能模式，大幅提升拣货与物流效率。
主要物流设备❖
智慧物流中心分为托盘式立体库存储区、箱式多穿库存储区、机器人拆垛区、复核打包区、高速分拣区，主要硬件设备包括：立体库货架（AS/RS）、堆垛机系统、托盘输送系统、机械手拆垛系统、箱式输送系统、多穿库系统、托盘提升机、箱式连续提升机、传送线等；软件系统包括WMS系统与各子系统WCS，RFID与条码系统等，整体方案设计满足了从整托、整箱到拣零多种发货模式，可快速满足不同客户需求，全系统满负荷运行，可实现日出货量30000件（箱）。
主要物流系统功能参数与应用场景
物流运作流程❖
基于仓储配送多订单、多品种、复杂批量的复杂特点，整体智能物流中心设计建设由多个相对独立的物流设备区和系统组成，仓储物流管理采用纯“白盒”模式，即WMS仓储管理系统统一协调和调度各物流设备或物流系统，共同完成所有物流出入库任务。
核心物流运作流程包括：
（1）产品分类存储
根据产品包装、存量价值、销售频次等维度动态计算与确定产品的ABC分类，其中A/B类产品主要存放在托盘式立体库与箱式多穿立体库，以设备自动拣选为主，C类产品主要存放于平库，以人工拣货为主。同时与立库的单双深货位存储模式相结合，大幅提升了仓储货位的利用率和产品出入库效率。
（2）统一波次管理
对接DMC渠道云系统形成订单池，每天固定4-8个波次，每1-2小时将客户订单按照既定规则合并为一个波次，生成托盘立库、箱式多穿库、平库各自的拣货任务，并下发给各设备WCS系统进行执行，在波次中间运行对客户紧急订单进行手动生成波次任务，提升订单处理效率，平衡作业的负荷和资源的使用。
（3）托、箱、零高速拣货
基于最优分配、最优效率、最少搬运、集中作业等原则，通过智能算法将客户订单合并后按ABC产品分类再拆分成整托、整箱、拆零的拣货任务，其中A/B类产品使用自动拣货模式，整托任务从托盘立库出来经输送线直接到出库口，整箱任务从拆垛手拆托或者多穿库自动取，经箱线分拣口直接出来，拆零任务采用“货到人”的方式，原料箱自动到拣货工位，人工拿取拍灯完成拣货过程。C类产品采用人工拣货模式，将平库科学规划小单元库区，建立波次接力拣货任务模型，就近投放拣货容器到输送带进行接力传递，缩短了传统人工拣货搬运距离。
项目创新点
系统规划，集成创新❖
低压电气是离散型制造业的典型代表，具有系列多、产品外形差异大、客户需求多样的特点。本方案充分考虑低压电器产品的特点，结合先进的物流设备与系统解决方案，建立了行业中规模较大、功能齐全、应用技术领先，且能更快速满足各种客户群体的物流项目。
本智能物流中心项目应用的技术与整体方案具有工业设计领先、系统功能全面、创新集成运用等特点，在硬件投入中更是选择国内外先进的物流设备，应用先进的管理系统，建成为成品自动入库、存储、出库、拆零拣选等功能于一体的物流中心。应用数字孪生技术，将仓库物理空间和各设备运行状态映射到数字空间，采集设备实时数据，同步各个终端数据，实现实时场景3D呈现及设备管理的功能。
项目全部设备做到按需定制开发，融入企业元素，进行统一工业风格设计，满足功能的同时也做到更美观，更具天正特色，真正做到工业美。
多层穿梭车立库系统❖
应用大规模多层穿梭车立体库系统，实现了周转箱与纸箱的混合存储，兼容多种箱规，同时可以根据需要灵活调度，特别适合复杂多变的订单需求，实现快速、准确、高效、自动化地完成选拣作业。具有密集存储、快速存取、高效拣选、智能调度、多任务协同、灵活配置等独特优势。与自动化立体仓库（AS/RS）或轻型料箱式立体仓库（miniload）相比，箱式多层穿梭车立体仓库最大的优势在于提高货物单元的存取效率，单个多穿巷道的最大存取效率可达1000箱/h甚至更多，是miniload立体仓库系统的3-5倍，更是托盘堆垛机立体仓库的15-20倍。
多层穿梭车作业图
三维仿真与数字孪生技术❖
项目在规划实施初期做了全面的三维仿真与软件数据分析，模拟各种不同的订单发运情况，更进行高峰负荷期出入库压力测试，确保整个物流系统硬件设施配备比例合理，各环节运行效率匹配。
应用数字孪生技术，真实将物理空间运行情况同步映射到数字空间，实时采集设备数据，实现实时场景3D展现及设备管理的功能。中央控制室数据大屏，可以实时展示设备运行情况，订单与发运情况。
数字孪生场景
取得的经济效益
仓储容量提升10倍❖
智能物流中心打破了传统库房的设计理念，通过高层立体货架的搭建和高速存取堆垛机的组合，在2500m2的平面上，实现50000m3的体积与近10000个托盘式货位的可存储空间，相比常规库房提升了10倍的存储能力。
人力成本减少210万元/年❖
智能物流中心通过托盘式立库系统、箱式多穿系统、自动传输系统及高速分拣线，集自动入库、仓储、分拣、发运于一体，减少了传统人工装卸、分拣及发运，从“人拣货”模式到“货到人”模式，纯劳力人员优化40%，年度人力成本减少210万元。
物流作业效率提升50%❖
智能物流中心在存储方面建立了货位分配优化模型，运用人工智能算法结合产品存取频率、单位时间存放量、存放种类等因素动态得出货位分配优化策略，大幅提升了自动化立体仓货位的利用率和产品出入库效率；在分拣环节应对小批量、多区域、多频次的订单模式，采用了接力拣选策略、大小波次并行策略、最优拣货路径策略，以及最优订单分配模型，大大改善了人工拣选熟练度问题、任务分配不均衡等问题，对比人工拣选效率提升50%以上。
成品库存周转提升20%❖
智能物流中心通过标准容器、RFID技术、5G、WMS系统等技术，实现了对成品批次的精细化管理，有效地提升了先进先出的效率，库存产品呆滞率从2%降低至1%，周转天数从35天缩短到28天，提高资金利用率的同时，保障了成品库龄的新鲜度，有效降低了呆滞损耗成本。
行业可借鉴的经验
本项目用精益的理念充分考量资金投入与功能实现经济性指标，创新解决了复杂需求下的智能成品仓储、分拣与配送，适合面对终端客户的小批量、多批次与大批量发运共存订单模式，新一代信息技术与先进物流技术互为匹配，实现成本与效率最优，兼顾安全与节能，有很强的推广价值，为行业解决物流仓储分拣提供了较好的参考方案，具体情况如下：
系统规划，精益设计❖
本项目严格依照8020定律，满足了发运量80%以上的产品实现全自动化出库，20%以下的少量产品人工协助，完美实现的人机协作，箱线简短，设备集中，用最合理的设备和结构完成了具备自动存取、拆零拣选、打包复核等多种功能的整体智能化设备。
随需应变，满足复杂订单模式
本项目考虑到了未来直接面向终端客户，电器行业订单分散、拆零度高的特点，整合了多种仓储作业形态，能实现整托出入库、整箱出入库、货到人拆零拣选、多订单打包的业务模式，更贴合实际的业务需求。
信息系统定制开发，自主可控❖
重新升级了WMS系统，与堆垛机、AGV、RGV、传输线、电子标签等自动化设备进行对接，调整了多项业务逻辑和系统算法，定义了各项任务分配原则，物流存放均匀原则、出口优先存放原则、单伸位优先存放原则、称重均匀等原则；灵活配置了各项补货作业规则，包括闲时补货和作业间补货规则；任务和设备运行实时显示，分配最优线路，异常区域自动避开，避免出现瓶颈，合理的波次分拣优化，最大程度地达成了设备效率、人员效率与业务需求的完美结合。
从工厂到物流装车，整合度高❖
本项目在各个制造部的楼层都设置有立库入库口，成品生产下线后可以直接从产线末端扫码入库，由托盘式立库完成入库任务，同时账务交接给物流；物流内部订单通过智能立库系统处理完后，按照发运规则从各个高速分拣口汇集到对应的待发区，直接装车到第三方物流公司，减少了各个环节的账实对接工作，最大限度提高了作业效率。
从设计到作业，落实节能减排❖
本项目在物流系统关键设备如输送机的所有关键元器件，如电机减速机、可编程序控制器、变频器等均采用世界一流产品，并设置了完善的安全策略，包括机械安全对策、电气安全对策、系统安全对策等等。
本项目核心硬件设备，能动态调整速度，不影响效率的情况下，运行和提升异步启动，降低峰值电流，调度系统充分考虑目标任务的位置和当前位置的任务优化，降低设备空车运行，综合节能15%。
未来改进方向
公司将进一步应用人工智能、物流机器人、视觉识别等技术，进行业务场景的融合创新，关注提升系统的稳定性、可靠性。展望未来，根据物流技术的发展趋势，关注从“自动化”到“高柔性自动化”，面对低成本、个性化、灵活多样需求给物流系统带来的巨大挑战，运用工业物联网、大数据分析、机器学习等技术，对出入库与储运方式不断进行仿真优化，进一步提高柔性自动化物流技术水平；在解决柔性的同时不断提升标准化，规范最小订单量，减少包装型号，优化发运流程，不断迭代物流软件系统，进一步提升物流运营效率。
本文作者：方初富 | 浙江天正电气股份有限公司
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