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摘要：自動化立體倉庫在現(xiàn)代物流中的應(yīng)用日益廣泛，對倉庫管理和監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展有重要影響。自動化立體倉庫的管理和監(jiān)控系統(tǒng)逐漸受到物流行業(yè)的充分關(guān)注，任務(wù)調(diào)度是其中的重要環(huán)節(jié)，其好壞程度直接關(guān)系到自動化立體倉庫的運轉(zhuǎn)效率和物流的整體性。隨著物流配送的日益發(fā)達，其規(guī)模不斷擴大，立體倉庫管理系統(tǒng)已成為其不可分割的環(huán)節(jié)，對促進現(xiàn)代物流配送智能化有著重要現(xiàn)實意義。本文將根據(jù)現(xiàn)代物流自動化，對立體倉庫體系的規(guī)模、設(shè)計和構(gòu)成加以研究，以改善作業(yè)效能，并促進物流更好的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：貨物自動化；立體倉儲；控制
引言：作為現(xiàn)代物流中心環(huán)節(jié)的物流管理系統(tǒng)，它對現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)的質(zhì)量有著很大的影響。早在20世紀80年代，自動立體倉庫系統(tǒng)就已經(jīng)被歐美等先進國家所廣泛應(yīng)用，但在中國卻受客觀條件的制約，直至本世紀才逐漸興起，并在中國近年來物流服務(wù)的迅速發(fā)展，起到了關(guān)鍵性地位。大電商時代的來臨，為物流服務(wù)的發(fā)展帶來了全新的活力，但同時也使得中國物流業(yè)必須迅速地建立現(xiàn)代物流配送，并建立與之相適應(yīng)的自動立體倉庫體系，提升配送能力，以更好的服務(wù)于現(xiàn)代企業(yè)建設(shè)。
一、立體倉庫研究的意義
在商品的生產(chǎn)、流通以及銷售過程中，時時刻刻都有物流活動的發(fā)生，因此物流活動與人們的生產(chǎn)生活關(guān)系極為密切。在社會經(jīng)濟迅速發(fā)展的大環(huán)境下，現(xiàn)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)濟活動現(xiàn)代化的過程中，想要提升設(shè)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巨大的經(jīng)濟效益。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，目前美國在生產(chǎn)過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銷差價的七成，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，同時表明我國可以通過挖掘物流潛力進而提高總體效益?，F(xiàn)在人們已然逐步意識到除降低生產(chǎn)與銷售成本外，物流是創(chuàng)造經(jīng)濟效益的“第三利潤源泉”，物流發(fā)展將會成為未來經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。因此，為了更加適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)，我們需要對自動化立體倉庫進行深入探究，使其能夠為現(xiàn)代企業(yè)建設(shè)提供更有效率的服務(wù)。
二、立體倉庫的構(gòu)成
智能化的立體車庫，常常指利用幾層、十多層或者數(shù)十層高度的貨物，并通過智能化物料搬運裝置完成貨出、入倉等作業(yè)的車庫，常常由高層貨物控制系統(tǒng)、物料搬運裝置、控制系統(tǒng)和管理裝置以及公用設(shè)施等部分構(gòu)成。自動立體倉庫除具備了傳統(tǒng)倉儲的基本功能之外，還具備了自動儲存物資、自動包裝、自動理貨等的新功能?？梢哉f，自動立體倉庫融合了電子輸送裝置、自動系統(tǒng)、信息收集管理、計算機信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信管理信息系統(tǒng)建設(shè)等先進技術(shù)，可以使信息流和物流進行有機融合，從而全面提高了中小企業(yè)的綜合運輸能力。
1、出入庫臺
為最好地實現(xiàn)智能化管理，在全自動化立體庫房中，所有的商品都必須通過出入庫臺檢查，才可以出入庫。并在出入庫臺處，配備了激光條形碼識別設(shè)備，利用激光掃描確定入倉/出庫商品。若是入倉，則經(jīng)過管理臺計算機系統(tǒng)對貨品執(zhí)行分派對應(yīng)的貨位，然后再由對應(yīng)的運輸機配送至特定貨區(qū)的入倉平臺；而相對于出庫的貨品，則經(jīng)過激光條碼識別，在加入運輸系統(tǒng)后，將此貨品送往出倉平臺，并經(jīng)過分揀系統(tǒng)對貨品執(zhí)行分配，然后手動放入包裝箱中，當(dāng)箱內(nèi)的貨品飽和后自動打印相應(yīng)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手動存放在固定貨物區(qū)域內(nèi)的貨物，目前應(yīng)用的巷道碼垛機大致包括了自動，半自動和手動等三類。全自動的碼垛機必須靠監(jiān)視機進行實現(xiàn)，當(dāng)巷道碼垛機工作時，由監(jiān)視機對實施監(jiān)視，當(dāng)有貨物需要存放時，由監(jiān)視機上人員發(fā)出相關(guān)的作業(yè)指令，碼垛機進行應(yīng)答，按照指令，把貨物送往適當(dāng)?shù)牡攸c，并在適當(dāng)?shù)呢浖芴崛∝浳?。而零點五自動和手動的巷道碼垛機，在存放貨物時，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，自動化立體倉庫控制系統(tǒng)為了提升作業(yè)效能，多采用全自動的巷道碼垛機，而零點五自動和手動的碼垛機多作為輔助項目，如修理和調(diào)試。
3、智能運輸車
智能搬運車，是指安裝電氣和光學(xué)引導(dǎo)設(shè)備，可以根據(jù)規(guī)范的導(dǎo)引路線行走，具備車輛自動化編程、?？糠绞竭x擇設(shè)置、安全防護及其各類移載能力的貨運車輛。當(dāng)貨品入倉時，由智能運輸車將貨品物流送到特定的上包臺，當(dāng)出貨時，再將貨品搬運至出貨臺以完成物料分配。
三、應(yīng)用情況及其發(fā)展趨勢分析
1.在應(yīng)用情況層面
1）在出入庫層面
物流倉儲在實施出入庫操作層面，將導(dǎo)入高度智能化的立體倉儲綜合管理系統(tǒng)，并結(jié)合在信息系統(tǒng)當(dāng)中所記載出入庫的物料詳情，以及在智能化的立體倉庫當(dāng)中所記載儲存物料實際狀況，進行人力資源的合理分配。各倉儲單位在接受出入庫的相應(yīng)指令后，將貨品合理分派至其相應(yīng)貨位。倉儲單位中，所有待執(zhí)行任務(wù)將被系統(tǒng)內(nèi)部路徑智能優(yōu)化模塊設(shè)置為相應(yīng)的初始等級，從而可使庫存利用率有效地提高。
2）在數(shù)據(jù)管理層面
大部分自動立體倉庫之中，商品儲存數(shù)量通常包括了商品的編號、數(shù)量、層數(shù)、列數(shù)及行數(shù)、庫存顏色及價格，自動的立體倉庫之下數(shù)據(jù)信息的系統(tǒng)管理一般是由統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息當(dāng)中服務(wù)器所完成，商品之儲存數(shù)量均送到系統(tǒng)控制計算機之中，主控計算機將各部分數(shù)量一次性傳送到下位機器，商品的儲存與管理系統(tǒng)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化都可以做到，在智能化的立體倉庫當(dāng)中采用了倉庫記錄多層次化模式，就可以對倉庫內(nèi)物料進行定期的檢測與管理，倉庫內(nèi)物料數(shù)量與品質(zhì)均得到保證，倉庫內(nèi)情況也能保持在可控狀態(tài)，確保所記錄的信息和實際信息能夠相吻合。自動化的立體倉庫綜合系統(tǒng)把倉庫內(nèi)部貨物盤點工作完成后，系統(tǒng)將有檢測報告生成，檢查結(jié)果可實現(xiàn)全面且直觀展示，倉庫內(nèi)部所有物品可實現(xiàn)高效率化的管理。
3）在物資的移動管理層面
物流領(lǐng)域引進智能化的立體倉庫綜合管理系統(tǒng)，所有庫房內(nèi)實物空間以及數(shù)量詳情將得到顯示，快捷化查詢物品得到實現(xiàn)，不同庫房相互間實物流轉(zhuǎn)困難得到減少。隨著中國國內(nèi)物流業(yè)的日新月異變化發(fā)展，在買賣貿(mào)易當(dāng)中流動狀態(tài)下的商品量持續(xù)增長，物流配送工作整體難度遞增，依賴于人力傳統(tǒng)物流配送模式已經(jīng)無法適應(yīng)于時代進步發(fā)展下的現(xiàn)實需求，自動化的立體倉庫綜合系統(tǒng)重要作用得以發(fā)揮。智能化的立體倉庫綜合系統(tǒng)實施了物流管理系統(tǒng)，排放物料方式的實際科學(xué)合理性得到了增強，物料管理系統(tǒng)的整體效能也得到提高，詳實記載了倉庫內(nèi)部的有關(guān)信息，有利于后期物料移動以及數(shù)量變動等相關(guān)管理工作的有序進行。倉庫的管理系統(tǒng)也更加智能，各個庫房相互間物品都可以進行有序化的流轉(zhuǎn)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，可滿足于人們實際生產(chǎn)及其生活層面需求。
4）在物流設(shè)計層面
商品出入庫體系構(gòu)建階段，要構(gòu)建智能化的立體倉儲綜合體系和商品出入倉庫的系統(tǒng)設(shè)計互相聯(lián)系，強調(diào)中間媒介實際輔助功能的實現(xiàn)，以便于及時了解商品實物物流狀況，并有效運用于整個物流體系，從而實現(xiàn)了更多機器替代人工勞動技術(shù)與方法的開發(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(nèi)部物流設(shè)計層面，基礎(chǔ)措施側(cè)重于倉儲物流的科學(xué)體系設(shè)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(shè)計期間，所有物料生產(chǎn)過程與運用記錄，均錄入于智能化的立體倉儲綜合管理系統(tǒng)之內(nèi)。出入庫實際管理工作中，在產(chǎn)品入庫層面需于貨物前區(qū)域予以物資入庫，加工區(qū)的物資入庫管理工作必須做好，在倉庫貨架前區(qū)進行的物資入庫作業(yè)，人員須根據(jù)物料類型，對貨物巷道區(qū)進行分類堆放，并借助機械設(shè)備合理堆放在輸送帶上，再輸送至所指定范圍內(nèi)，搬運并合理堆放后才能進行，嚴控實操過程。出庫管理期間，所有作業(yè)都等同于入庫管理，包括對著前區(qū)和加工區(qū)域的出庫作業(yè)，工作人員需和單據(jù)相結(jié)合，將庫房內(nèi)物料合理篩選出來，再通過堆垛機將出貨作業(yè)完成。
2.在發(fā)展趨勢層面
智能的立體倉儲進步與發(fā)展，是為了適應(yīng)于社會產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)和技術(shù)的進步發(fā)展實際需要，在高度信息化的社會生產(chǎn)形勢下，在生產(chǎn)達到高度社會性、專業(yè)性、集成化的基礎(chǔ)上，是社會產(chǎn)品生產(chǎn)達到更高程的自動化和機械化根本需要，而智能的立體倉儲就必須實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)和信息化建設(shè)。下列為物流領(lǐng)域當(dāng)中自動化的立體倉庫總體系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展趨勢闡述：
第一點，更小體型、更高速度存貨處理專項系統(tǒng)屬于自動化的立體倉庫今后一大發(fā)展趨勢，伴隨現(xiàn)代科技持續(xù)進步發(fā)展，更多現(xiàn)代化的設(shè)施設(shè)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(tǒng)當(dāng)中需高精度化定位堆垛機及高搜索力設(shè)施設(shè)備，如此確保物品入庫實操的時間得以縮短，生產(chǎn)力得以提高，可滿足人們對于物流系統(tǒng)實際要求。
第二點，網(wǎng)絡(luò)及信息技術(shù)持續(xù)進步發(fā)展，人們在生產(chǎn)生活具體方式上得以轉(zhuǎn)變，信息傳輸及其處理速度得以提升，尤其是現(xiàn)今大數(shù)據(jù)快速時代背景下，該發(fā)展趨勢集中體現(xiàn)于自動化的立體倉庫當(dāng)中，故信息傳輸及處理更高速度也屬于自動化的立體倉庫引入物流領(lǐng)域當(dāng)中必然發(fā)展趨勢，智能化更多設(shè)施設(shè)備將逐步代替人工，實現(xiàn)高效生產(chǎn)及高精準(zhǔn)操作。
四、構(gòu)建立體倉庫的相關(guān)管理系統(tǒng)
1、倉庫貨物管理系統(tǒng)
倉庫物流管理工作一般包括貨品的出入庫狀況數(shù)據(jù)統(tǒng)計管理工作，透過對貨品的條碼加以掃描，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(tǒng)一管理，主要是根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設(shè)計思想來實現(xiàn)的，透過監(jiān)控倉庫內(nèi)各貨區(qū)的空間占用狀況，對出入倉的貨品實行統(tǒng)一管理，還需要配備和ERP系統(tǒng)相連的接口。倉儲物流管理工作，還需要具備如下功能：當(dāng)倉庫物料不足時，產(chǎn)生預(yù)警提醒，并指示剩余數(shù)量，同時提示管理者對貨品予以補充；提供了數(shù)據(jù)檢索與報告制作等功能，為生產(chǎn)管理系統(tǒng)提供了相應(yīng)的手段；庫存貨位分配管理工作；系統(tǒng)維護等。
2、倉庫實時監(jiān)控系統(tǒng)
倉庫實時監(jiān)控系統(tǒng)，在自動化立體倉庫中發(fā)揮了關(guān)鍵角色，主要依靠它對自動立體倉庫中各裝置、各部件的工作狀況實施監(jiān)視，并動態(tài)地展示堆垛機械和出入庫等運輸設(shè)備的工作情況，并指示各種任務(wù)的執(zhí)行狀況，對錯誤狀況實施警告，并可獨立地管理各種智能設(shè)備的工作狀況。而倉庫實時監(jiān)視管理系統(tǒng)，則主要負責(zé)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(shù)狀態(tài)信息，并加以編輯。智能設(shè)備在執(zhí)行每一次作業(yè)完成任務(wù)后，都需要及時向監(jiān)視機反映作業(yè)成果情況，該成果情況經(jīng)監(jiān)視機處理后再反映給管理機，同樣也在監(jiān)控終端上屏幕顯示內(nèi)容。當(dāng)相關(guān)裝置由于出現(xiàn)故障而未能完成任務(wù)時，故障信息透過監(jiān)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(tǒng)中，實時監(jiān)控系統(tǒng)是重要基石，而其他控制系統(tǒng)的正常工作，均有賴于此，所以要建立實用的立體倉庫管理系統(tǒng)，就需要確保倉庫實時監(jiān)測系統(tǒng)合理應(yīng)用，可以精確地監(jiān)控各種自動化裝置，并及時地對出錯情況進行告警。
3、倉庫設(shè)備自動控制系統(tǒng)
在立體倉庫主要有兩種自動化裝置堆垛機和出入庫搬運裝置控制系統(tǒng)，這兩類裝置均有其單獨的自主控制器。堆垛機械自動控制系統(tǒng)主要由控制器、通信接口、電子控制裝置、傳感測量系統(tǒng)、車速與定位、控制軟件等構(gòu)成，其的核心內(nèi)容是車速、定位測量和控制系統(tǒng)。PLC對堆垛機械人的操作首先進行了作業(yè)指令的選擇，以決定作業(yè)方法為全自動還是零點五自動或手動，然后設(shè)定具體的作業(yè)指令，是取商品還是存商品，最后設(shè)定具體的行位置與列位置。然后，監(jiān)控碼垛機的定位，通過碼垛機的前進方向設(shè)置認址片，PLC以此來確定碼垛機與裝卸量臺的定位，從而監(jiān)控碼垛機達到預(yù)定地點。為了確保碼垛機正確抵達指定的貨區(qū)，還應(yīng)引入模糊控制方式，經(jīng)過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(shè)備的手動系統(tǒng)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(jiān)測裝置、物流運動監(jiān)控軟件等構(gòu)成。而目前使用廣泛地出入庫運輸機械設(shè)備手動系統(tǒng)主要是PLC集中控制器，如圖一所示，這一類繼電器的核心部件為PLC，上位機透過接入PLC來信息，并收集各傳感裝置的信息，對PLC控制部件執(zhí)行輸出控制管理，以便于實時監(jiān)測各種自動化裝置，同時將信號及時反映給上位機。
4、出入庫系統(tǒng)
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(tǒng)構(gòu)成。貨品從入倉平臺入倉，必須經(jīng)由輸入控制系統(tǒng)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(tǒng)運至同一出貨平臺。對出入庫體系來說，系統(tǒng)內(nèi)的貨品箱并不是僅僅需要運輸至一個地點的，所以在建立出入庫體系時，就必須根據(jù)任務(wù)不斷上箱，還需要按照物流的目標(biāo)位置加以精確分配，把貨物運輸至各個的巷道入口。在自動化立體倉庫中出入庫體系的方案設(shè)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等具體情況確定。出入庫體系的輸出速率及其分岔、合流節(jié)點的數(shù)量等，都應(yīng)當(dāng)以保證庫房的作業(yè)效率為準(zhǔn)則來制定。
五、立體倉庫系統(tǒng)的設(shè)計
1、確定倉庫類型
在立體倉庫管理系統(tǒng)的設(shè)計中，首先要確定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，然后經(jīng)過調(diào)查獲取設(shè)計數(shù)據(jù)和有關(guān)資料，再找出各限制要求，并加以分析。此外，設(shè)計師還應(yīng)針對倉庫系統(tǒng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，仔細調(diào)研項目的可能性、以及影響設(shè)計流程的其它各種因素。通過調(diào)查提出各種可能的貨物單元形狀和尺寸，并按照實際需求
求進行最合理的選擇。通常對于倉儲中商品類型簡單，且數(shù)量較多時，應(yīng)選用重力型貨架倉儲；但如果商品類型多，且規(guī)格小，則應(yīng)選用旋轉(zhuǎn)型貨架倉儲。
2、確定倉庫整體布置
倉儲管理系統(tǒng)的總體布局，要綜合考慮了貨物區(qū)域、出入倉運輸系統(tǒng)、物流整理區(qū)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單，可以同時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(cè)執(zhí)行出入倉作業(yè)，可以比較緊湊的使用有限度的平面面積，但同時出入倉作業(yè)或許會互相影響，更考核管理系統(tǒng)的管理控制能力；而如果庫房較靠近加工區(qū)，則選用旁流型庫房，在近貨架一側(cè)建立若干個進出入庫通道，這樣倉庫布局，對貨柜區(qū)的管理要求就比較復(fù)雜。
結(jié)束語：綜上所述，由于現(xiàn)代信息化的蓬勃發(fā)展，各行各業(yè)都開始采用先進的科學(xué)管理方法，逐步趨向信息化，并達到了較好的效益。在現(xiàn)代物流信息化方面，由于自動立體倉庫管理系統(tǒng)采用動態(tài)儲存，大大提高了現(xiàn)代物流的存取節(jié)奏，也改善了作業(yè)效能與空間效率。而建立與公司實際發(fā)展情況相適應(yīng)的自動立體倉庫管理系統(tǒng)，對完善物料管理系統(tǒng)，提升公司營運效能也有著重要意義。
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