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摘要：自動(dòng)化立體倉庫在現代物流中的應用日益廣泛，對倉庫管理和監控系統的發(fā)展有重要影響。自動(dòng)化立體倉庫的管理和監控系統逐漸受到物流行業(yè)的充分關(guān)注，任務(wù)調度是其中的重要環(huán)節，其好壞程度直接關(guān)系到自動(dòng)化立體倉庫的運轉效率和物流的整體性。隨著(zhù)物流配送的日益發(fā)達，其規模不斷擴大，立體倉庫管理系統已成為其不可分割的環(huán)節，對促進(jìn)現代物流配送智能化有著(zhù)重要現實(shí)意義。本文將根據現代物流自動(dòng)化，對立體倉庫體系的規模、設計和構成加以研究，以改善作業(yè)效能，并促進(jìn)物流更好的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：貨物自動(dòng)化；立體倉儲；控制
引言：作為現代物流中心環(huán)節的物流管理系統，它對現代物流管理系統的質(zhì)量有著(zhù)很大的影響。早在20世紀80年代，自動(dòng)立體倉庫系統就已經(jīng)被歐美等先進(jìn)國家所廣泛應用，但在中國卻受客觀(guān)條件的制約，直至本世紀才逐漸興起，并在中國近年來(lái)物流服務(wù)的迅速發(fā)展，起到了關(guān)鍵性地位。大電商時(shí)代的來(lái)臨，為物流服務(wù)的發(fā)展帶來(lái)了全新的活力，但同時(shí)也使得中國物流業(yè)必須迅速地建立現代物流配送，并建立與之相適應的自動(dòng)立體倉庫體系，提升配送能力，以更好的服務(wù)于現代企業(yè)建設。
一、立體倉庫研究的意義
在商品的生產(chǎn)、流通以及銷(xiāo)售過(guò)程中，時(shí)時(shí)刻刻都有物流活動(dòng)的發(fā)生，因此物流活動(dòng)與人們的生產(chǎn)生活關(guān)系極為密切。在社會(huì )經(jīng)濟迅速發(fā)展的大環(huán)境下，現代物流業(yè)的發(fā)展也在不斷地擴展與細化，目前在流通領(lǐng)域、生產(chǎn)領(lǐng)域以及商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域都有物流業(yè)的參與。在經(jīng)濟活動(dòng)現代化的過(guò)程中，想要提升設備本身地產(chǎn)能與效益是很困難的，但在物流體系中卻有著(zhù)巨大的經(jīng)濟效益。根據相關(guān)統計顯示，目前美國在生產(chǎn)過(guò)程中用于制造加工的成本占總成本的10%，而運輸、存儲等物流過(guò)程所占總成本的比重為40%；日本物流成本約占商品總承包的10%~20%，約占國民生產(chǎn)總值的10%左右；而我國的物流成本約占商品進(jìn)銷(xiāo)差價(jià)的七成，約占國民生產(chǎn)總值的20%。對比以美國、日本為代表的發(fā)達國家，其物流成本比重約占國民生產(chǎn)總值的10%左右，反映出我國物流管理仍然處在相對落后與粗放的階段，同時(shí)表明我國可以通過(guò)挖掘物流潛力進(jìn)而提高總體效益?，F在人們已然逐步意識到除降低生產(chǎn)與銷(xiāo)售成本外，物流是創(chuàng )造經(jīng)濟效益的“第三利潤源泉”，物流發(fā)展將會(huì )成為未來(lái)經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。因此，為了更加適應現代化生產(chǎn)，我們需要對自動(dòng)化立體倉庫進(jìn)行深入探究，使其能夠為現代企業(yè)建設提供更有效率的服務(wù)。
二、立體倉庫的構成
智能化的立體車(chē)庫，常常指利用幾層、十多層或者數十層高度的貨物，并通過(guò)智能化物料搬運裝置完成貨出、入倉等作業(yè)的車(chē)庫，常常由高層貨物控制系統、物料搬運裝置、控制系統和管理裝置以及公用設施等部分構成。自動(dòng)立體倉庫除具備了傳統倉儲的基本功能之外，還具備了自動(dòng)儲存物資、自動(dòng)包裝、自動(dòng)理貨等的新功能?？梢哉f(shuō)，自動(dòng)立體倉庫融合了電子輸送裝置、自動(dòng)系統、信息收集管理、計算機信息系統、網(wǎng)絡(luò )通信管理信息系統建設等先進(jìn)技術(shù)，可以使信息流和物流進(jìn)行有機融合，從而全面提高了中小企業(yè)的綜合運輸能力。
1、出入庫臺
為最好地實(shí)現智能化管理，在全自動(dòng)化立體庫房中，所有的商品都必須通過(guò)出入庫臺檢查，才可以出入庫。并在出入庫臺處，配備了激光條形碼識別設備，利用激光掃描確定入倉/出庫商品。若是入倉，則經(jīng)過(guò)管理臺計算機系統對貨品執行分派對應的貨位，然后再由對應的運輸機配送至特定貨區的入倉平臺；而相對于出庫的貨品，則經(jīng)過(guò)激光條碼識別，在加入運輸系統后，將此貨品送往出倉平臺，并經(jīng)過(guò)分揀系統對貨品執行分配，然后手動(dòng)放入包裝箱中，當箱內的貨品飽和后自動(dòng)打印相應貨品列表，并提醒倉管員。
2、巷道堆垛機
在立體倉庫體系中，巷道碼垛機主要用來(lái)手動(dòng)存放在固定貨物區域內的貨物，目前應用的巷道碼垛機大致包括了自動(dòng)，半自動(dòng)和手動(dòng)等三類(lèi)。全自動(dòng)的碼垛機必須靠監視機進(jìn)行實(shí)現，當巷道碼垛機工作時(shí)，由監視機對實(shí)施監視，當有貨物需要存放時(shí)，由監視機上人員發(fā)出相關(guān)的作業(yè)指令，碼垛機進(jìn)行應答，按照指令，把貨物送往適當的地點(diǎn)，并在適當的貨架提取貨物。而零點(diǎn)五自動(dòng)和手動(dòng)的巷道碼垛機，在存放貨物時(shí)，必須由操作員在操作面板上錄入相關(guān)的作業(yè)指令和作業(yè)地址，碼垛機方可作業(yè)。普遍地，自動(dòng)化立體倉庫控制系統為了提升作業(yè)效能，多采用全自動(dòng)的巷道碼垛機，而零點(diǎn)五自動(dòng)和手動(dòng)的碼垛機多作為輔助項目，如修理和調試。
3、智能運輸車(chē)
智能搬運車(chē)，是指安裝電氣和光學(xué)引導設備，可以根據規范的導引路線(xiàn)行走，具備車(chē)輛自動(dòng)化編程、?？糠绞竭x擇設置、安全防護及其各類(lèi)移載能力的貨運車(chē)輛。當貨品入倉時(shí)，由智能運輸車(chē)將貨品物流送到特定的上包臺，當出貨時(shí)，再將貨品搬運至出貨臺以完成物料分配。
三、應用情況及其發(fā)展趨勢分析
1.在應用情況層面
1）在出入庫層面
物流倉儲在實(shí)施出入庫操作層面，將導入高度智能化的立體倉儲綜合管理系統，并結合在信息系統當中所記載出入庫的物料詳情，以及在智能化的立體倉庫當中所記載儲存物料實(shí)際狀況，進(jìn)行人力資源的合理分配。各倉儲單位在接受出入庫的相應指令后，將貨品合理分派至其相應貨位。倉儲單位中，所有待執行任務(wù)將被系統內部路徑智能優(yōu)化模塊設置為相應的初始等級，從而可使庫存利用率有效地提高。
2）在數據管理層面
大部分自動(dòng)立體倉庫之中，商品儲存數量通常包括了商品的編號、數量、層數、列數及行數、庫存顏色及價(jià)格，自動(dòng)的立體倉庫之下數據信息的系統管理一般是由統計數據信息當中服務(wù)器所完成，商品之儲存數量均送到系統控制計算機之中，主控計算機將各部分數量一次性傳送到下位機器，商品的儲存與管理系統便可以完成。以倉庫記錄多層次化模式，倉庫管理等重要工作的自動(dòng)化都可以做到，在智能化的立體倉庫當中采用了倉庫記錄多層次化模式，就可以對倉庫內物料進(jìn)行定期的檢測與管理，倉庫內物料數量與品質(zhì)均得到保證，倉庫內情況也能保持在可控狀態(tài)，確保所記錄的信息和實(shí)際信息能夠相吻合。自動(dòng)化的立體倉庫綜合系統把倉庫內部貨物盤(pán)點(diǎn)工作完成后，系統將有檢測報告生成，檢查結果可實(shí)現全面且直觀(guān)展示，倉庫內部所有物品可實(shí)現高效率化的管理。
3）在物資的移動(dòng)管理層面
物流領(lǐng)域引進(jìn)智能化的立體倉庫綜合管理系統，所有庫房?jì)葘?shí)物空間以及數量詳情將得到顯示，快捷化查詢(xún)物品得到實(shí)現，不同庫房相互間實(shí)物流轉困難得到減少。隨著(zhù)中國國內物流業(yè)的日新月異變化發(fā)展，在買(mǎi)賣(mài)貿易當中流動(dòng)狀態(tài)下的商品量持續增長(cháng)，物流配送工作整體難度遞增，依賴(lài)于人力傳統物流配送模式已經(jīng)無(wú)法適應于時(shí)代進(jìn)步發(fā)展下的現實(shí)需求，自動(dòng)化的立體倉庫綜合系統重要作用得以發(fā)揮。智能化的立體倉庫綜合系統實(shí)施了物流管理系統，排放物料方式的實(shí)際科學(xué)合理性得到了增強，物料管理系統的整體效能也得到提高，詳實(shí)記載了倉庫內部的有關(guān)信息，有利于后期物料移動(dòng)以及數量變動(dòng)等相關(guān)管理工作的有序進(jìn)行。倉庫的管理系統也更加智能，各個(gè)庫房相互間物品都可以進(jìn)行有序化的流轉及高效化管理，人們可以更加合理利用庫房，而且優(yōu)化配置也可以做到，物流企業(yè)可高效化運行，可滿(mǎn)足于人們實(shí)際生產(chǎn)及其生活層面需求。
4）在物流設計層面
商品出入庫體系構建階段，要構建智能化的立體倉儲綜合體系和商品出入倉庫的系統設計互相聯(lián)系，強調中間媒介實(shí)際輔助功能的實(shí)現，以便于及時(shí)了解商品實(shí)物物流狀況，并有效運用于整個(gè)物流體系，從而實(shí)現了更多機器替代人工勞動(dòng)技術(shù)與方法的開(kāi)發(fā)運用，使物品的出入庫作業(yè)總體管理水平有效提高。在倉儲體系的內部物流設計層面，基礎措施側重于倉儲物流的科學(xué)體系設計和商品出入倉有效管理，尤其注重倉儲物流的科學(xué)體系設計期間，所有物料生產(chǎn)過(guò)程與運用記錄，均錄入于智能化的立體倉儲綜合管理系統之內。出入庫實(shí)際管理工作中，在產(chǎn)品入庫層面需于貨物前區域予以物資入庫，加工區的物資入庫管理工作必須做好，在倉庫貨架前區進(jìn)行的物資入庫作業(yè)，人員須根據物料類(lèi)型，對貨物巷道區進(jìn)行分類(lèi)堆放，并借助機械設備合理堆放在輸送帶上，再輸送至所指定范圍內，搬運并合理堆放后才能進(jìn)行，嚴控實(shí)操過(guò)程。出庫管理期間，所有作業(yè)都等同于入庫管理，包括對著(zhù)前區和加工區域的出庫作業(yè)，工作人員需和單據相結合，將庫房?jì)任锪虾侠砗Y選出來(lái)，再通過(guò)堆垛機將出貨作業(yè)完成。
2.在發(fā)展趨勢層面
智能的立體倉儲進(jìn)步與發(fā)展，是為了適應于社會(huì )產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展實(shí)際需要，在高度信息化的社會(huì )生產(chǎn)形勢下，在生產(chǎn)達到高度社會(huì )性、專(zhuān)業(yè)性、集成化的基礎上，是社會(huì )產(chǎn)品生產(chǎn)達到更高程的自動(dòng)化和機械化根本需要，而智能的立體倉儲就必須實(shí)現互聯(lián)網(wǎng)和信息化建設。下列為物流領(lǐng)域當中自動(dòng)化的立體倉庫總體系統應用發(fā)展趨勢闡述：
第一點(diǎn)，更小體型、更高速度存貨處理專(zhuān)項系統屬于自動(dòng)化的立體倉庫今后一大發(fā)展趨勢，伴隨現代科技持續進(jìn)步發(fā)展，更多現代化的設施設備在外形上將更具人性化及更性能優(yōu)勢[3]。伴隨電氣控制科技日益成熟化，物流系統當中需高精度化定位堆垛機及高搜索力設施設備，如此確保物品入庫實(shí)操的時(shí)間得以縮短，生產(chǎn)力得以提高，可滿(mǎn)足人們對于物流系統實(shí)際要求。
第二點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )及信息技術(shù)持續進(jìn)步發(fā)展，人們在生產(chǎn)生活具體方式上得以轉變，信息傳輸及其處理速度得以提升，尤其是現今大數據快速時(shí)代背景下，該發(fā)展趨勢集中體現于自動(dòng)化的立體倉庫當中，故信息傳輸及處理更高速度也屬于自動(dòng)化的立體倉庫引入物流領(lǐng)域當中必然發(fā)展趨勢，智能化更多設施設備將逐步代替人工，實(shí)現高效生產(chǎn)及高精準操作。
四、構建立體倉庫的相關(guān)管理系統
1、倉庫貨物管理系統
倉庫物流管理工作一般包括貨品的出入庫狀況數據統計管理工作，透過(guò)對貨品的條碼加以?huà)呙?，記錄有關(guān)訊息。而倉庫物流管理中，對貨品有關(guān)信息的統一管理，主要是根據狀態(tài)轉移圖的設計思想來(lái)實(shí)現的，透過(guò)監控倉庫內各貨區的空間占用狀況，對出入倉的貨品實(shí)行統一管理，還需要配備和ERP系統相連的接口。倉儲物流管理工作，還需要具備如下功能：當倉庫物料不足時(shí)，產(chǎn)生預警提醒，并指示剩余數量，同時(shí)提示管理者對貨品予以補充；提供了數據檢索與報告制作等功能，為生產(chǎn)管理系統提供了相應的手段；庫存貨位分配管理工作；系統維護等。
2、倉庫實(shí)時(shí)監控系統
倉庫實(shí)時(shí)監控系統，在自動(dòng)化立體倉庫中發(fā)揮了關(guān)鍵角色，主要依靠它對自動(dòng)立體倉庫中各裝置、各部件的工作狀況實(shí)施監視，并動(dòng)態(tài)地展示堆垛機械和出入庫等運輸設備的工作情況，并指示各種任務(wù)的執行狀況，對錯誤狀況實(shí)施警告，并可獨立地管理各種智能設備的工作狀況。而倉庫實(shí)時(shí)監視管理系統，則主要負責計算并分析所接受和發(fā)送的命令，表示各種主要任務(wù)的參數狀態(tài)信息，并加以編輯。智能設備在執行每一次作業(yè)完成任務(wù)后，都需要及時(shí)向監視機反映作業(yè)成果情況，該成果情況經(jīng)監視機處理后再反映給管理機，同樣也在監控終端上屏幕顯示內容。當相關(guān)裝置由于出現故障而未能完成任務(wù)時(shí)，故障信息透過(guò)監視器終端顯示，便于人工作出管理。在智能化的立體倉庫管理系統中，實(shí)時(shí)監控系統是重要基石，而其他控制系統的正常工作，均有賴(lài)于此，所以要建立實(shí)用的立體倉庫管理系統，就需要確保倉庫實(shí)時(shí)監測系統合理應用，可以精確地監控各種自動(dòng)化裝置，并及時(shí)地對出錯情況進(jìn)行告警。
3、倉庫設備自動(dòng)控制系統
在立體倉庫主要有兩種自動(dòng)化裝置堆垛機和出入庫搬運裝置控制系統，這兩類(lèi)裝置均有其單獨的自主控制器。堆垛機械自動(dòng)控制系統主要由控制器、通信接口、電子控制裝置、傳感測量系統、車(chē)速與定位、控制軟件等構成，其的核心內容是車(chē)速、定位測量和控制系統。PLC對堆垛機械人的操作首先進(jìn)行了作業(yè)指令的選擇，以決定作業(yè)方法為全自動(dòng)還是零點(diǎn)五自動(dòng)或手動(dòng)，然后設定具體的作業(yè)指令，是取商品還是存商品，最后設定具體的行位置與列位置。然后，監控碼垛機的定位，通過(guò)碼垛機的前進(jìn)方向設置認址片，PLC以此來(lái)確定碼垛機與裝卸量臺的定位，從而監控碼垛機達到預定地點(diǎn)。為了確保碼垛機正確抵達指定的貨區，還應引入模糊控制方式，經(jīng)過(guò)對碼垛機的位移估算，并采用加減速控。而出入庫運輸機械設備的手動(dòng)系統主要由主繼電器、通訊電路、輸入輸出和顯示器控制裝置、傳感器監測裝置、物流運動(dòng)監控軟件等構成。而目前使用廣泛地出入庫運輸機械設備手動(dòng)系統主要是PLC集中控制器，如圖一所示，這一類(lèi)繼電器的核心部件為PLC，上位機透過(guò)接入PLC來(lái)信息，并收集各傳感裝置的信息，對PLC控制部件執行輸出控制管理，以便于實(shí)時(shí)監測各種自動(dòng)化裝置，同時(shí)將信號及時(shí)反映給上位機。
4、出入庫系統
貨架的出口和貨架之間的連接運輸體系，即為出入庫體系，一個(gè)完善的出入庫運輸體系，通常由若干段的輥型和鏈型物料運輸系統構成。貨品從入倉平臺入倉，必須經(jīng)由輸入控制系統運至同一巷道入口，而從超市貨架出倉，則必須經(jīng)由輸出控制系統運至同一出貨平臺。對出入庫體系來(lái)說(shuō)，系統內的貨品箱并不是僅僅需要運輸至一個(gè)地點(diǎn)的，所以在建立出入庫體系時(shí)，就必須根據任務(wù)不斷上箱，還需要按照物流的目標位置加以精確分配，把貨物運輸至各個(gè)的巷道入口。在自動(dòng)化立體倉庫中出入庫體系的方案設計或者使用何種運輸機械，都需要按照庫房的總體布置、庫房的功用和物流的種類(lèi)等具體情況確定。出入庫體系的輸出速率及其分岔、合流節點(diǎn)的數量等，都應當以保證庫房的作業(yè)效率為準則來(lái)制定。
五、立體倉庫系統的設計
1、確定倉庫類(lèi)型
在立體倉庫管理系統的設計中，首先要確定設計標準，然后經(jīng)過(guò)調查獲取設計數據和有關(guān)資料，再找出各限制要求，并加以分析。此外，設計師還應針對倉庫系統的設計標準，仔細調研項目的可能性、以及影響設計流程的其它各種因素。通過(guò)調查提出各種可能的貨物單元形狀和尺寸，并按照實(shí)際需求
求進(jìn)行最合理的選擇。通常對于倉儲中商品類(lèi)型簡(jiǎn)單，且數量較多時(shí)，應選用重力型貨架倉儲；但如果商品類(lèi)型多，且規格小，則應選用旋轉型貨架倉儲。
2、確定倉庫整體布置
倉儲管理系統的總體布局，要綜合考慮了貨物區域、出入倉運輸系統、物流整理區域和中心控制室的位置安排。如果要求作業(yè)高效，則可以選用二端型布局，因為這樣布置較為簡(jiǎn)單，可以同時(shí)將入倉和出貨分離作業(yè)，有利于整體的管理，但對庫房平面的總體使用率較少；如果庫房所占用平面面積較小，則宜選用同端式，在同一側執行出入倉作業(yè)，可以比較緊湊的使用有限度的平面面積，但同時(shí)出入倉作業(yè)或許會(huì )互相影響，更考核管理系統的管理控制能力；而如果庫房較靠近加工區，則選用旁流型庫房，在近貨架一側建立若干個(gè)進(jìn)出入庫通道，這樣倉庫布局，對貨柜區的管理要求就比較復雜。
結束語(yǔ)：綜上所述，由于現代信息化的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)都開(kāi)始采用先進(jìn)的科學(xué)管理方法，逐步趨向信息化，并達到了較好的效益。在現代物流信息化方面，由于自動(dòng)立體倉庫管理系統采用動(dòng)態(tài)儲存，大大提高了現代物流的存取節奏，也改善了作業(yè)效能與空間效率。而建立與公司實(shí)際發(fā)展情況相適應的自動(dòng)立體倉庫管理系統，對完善物料管理系統，提升公司營(yíng)運效能也有著(zhù)重要意義。
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