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摘要：自動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展有重要影響。自動化立體倉庫的管理和監控系統逐漸受到物流行業的充分關注，任務調度是其中的重要環節，其好壞程度直接關系到自動化立體倉庫的運轉效率和物流的整體性。隨著物流配送的日益發達，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節，對促進現代物流配送智能化有著重要現實意義。本文將根據現代物流自動化，對立體倉庫體系的規模、設計和構成加以研究，以改善作業效能，并促進物流更好的發展。
關鍵詞：貨物自動化；立體倉儲；控制
引言：作為現代物流中心環節的物流管理系統，它對現代物流管理系統的質量有著很大的影響。早在20世紀80年代，自動立體倉庫系統就已經被歐美等先進國家所廣泛應用，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的迅速發展，起到了關鍵性地位。大電商時代的來臨，為物流服務的發展帶來了全新的活力，但同時也使得中國物流業必須迅速地建立現代物流配送，并建立與之相適應的自動立體倉庫體系，提升配送能力，以更好的服務于現代企業建設。
一、立體倉庫研究的意義
在商品的生產、流通以及銷售過程中，時時刻刻都有物流活動的發生，因此物流活動與人們的生產生活關系極為密切。在社會經濟迅速發展的大環境下，現代物流業的發展也在不斷地擴展與細化，目前在流通領域、生產領域以及商業服務領域都有物流業的參與。在經濟活動現代化的過程中，想要提升設備本身地產能與效益是很困難的，但在物流體系中卻有著巨大的經濟效益。根據相關統計顯示，目前美國在生產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，約占國民生產總值的20%。對比以美國、日本為代表的發達國家，其物流成本比重約占國民生產總值的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。現在人們已然逐步意識到除降低生產與銷售成本外，物流是創造經濟效益的“第三利潤源泉”，物流發展將會成為未來經濟發展的重要支柱。因此，為了更加適應現代化生產，我們需要對自動化立體倉庫進行深入探究，使其能夠為現代企業建設提供更有效率的服務。
二、立體倉庫的構成
智能化的立體車庫，常常指利用幾層、十多層或者數十層高度的貨物，并通過智能化物料搬運裝置完成貨出、入倉等作業的車庫，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，還具備了自動儲存物資、自動包裝、自動理貨等的新功能。可以說，自動立體倉庫融合了電子輸送裝置、自動系統、信息收集管理、計算機信息系統、網絡通信管理信息系統建設等先進技術，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的綜合運輸能力。
1、出入庫臺
為最好地實現智能化管理，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備，利用激光掃描確定入倉/出庫商品。若是入倉，則經過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，則經過激光條碼識別，在加入運輸系統后，將此貨品送往出倉平臺，并經過分揀系統對貨品執行分配，然后手動放入包裝箱中，當箱內的貨品飽和后自動打印相應貨品列表，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手動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，半自動和手動等三類。全自動的碼垛機必須靠監視機進行實現，當巷道碼垛機工作時，由監視機對實施監視，當有貨物需要存放時，由監視機上人員發出相關的作業指令，碼垛機進行應答，按照指令，把貨物送往適當的地點，并在適當的貨架提取貨物。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的作業指令和作業地址，碼垛機方可作業。普遍地，自動化立體倉庫控制系統為了提升作業效能，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，如修理和調試。
3、智能運輸車
智能搬運車，是指安裝電氣和光學引導設備，可以根據規范的導引路線行走，具備車輛自動化編程、停靠方式選擇設置、安全防護及其各類移載能力的貨運車輛。當貨品入倉時，由智能運輸車將貨品物流送到特定的上包臺，當出貨時，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，所有待執行任務將被系統內部路徑智能優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、庫存顏色及價格，自動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行定期的檢測與管理，倉庫內物料數量與品質均得到保證，倉庫內情況也能保持在可控狀態，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把倉庫內部貨物盤點工作完成后，系統將有檢測報告生成，檢查結果可實現全面且直觀展示，倉庫內部所有物品可實現高效率化的管理。
3）在物資的移動管理層面
物流領域引進智能化的立體倉庫綜合管理系統，所有庫房內實物空間以及數量詳情將得到顯示，快捷化查詢物品得到實現，不同庫房相互間實物流轉困難得到減少。隨著中國國內物流業的日新月異變化發展，在買賣貿易當中流動狀態下的商品量持續增長，物流配送工作整體難度遞增，依賴于人力傳統物流配送模式已經無法適應于時代進步發展下的現實需求，自動化的立體倉庫綜合系統重要作用得以發揮。智能化的立體倉庫綜合系統實施了物流管理系統，排放物料方式的實際科學合理性得到了增強，物料管理系統的整體效能也得到提高，詳實記載了倉庫內部的有關信息，有利于后期物料移動以及數量變動等相關管理工作的有序進行。倉庫的管理系統也更加智能，各個庫房相互間物品都可以進行有序化的流轉及高效化管理，人們可以更加合理利用庫房，而且優化配置也可以做到，物流企業可高效化運行，可滿足于人們實際生產及其生活層面需求。
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系，強調中間媒介實際輔助功能的實現，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，從而實現了更多機器替代人工勞動技術與方法的開發運用，使物品的出入庫作業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體系設計期間，所有物料生產過程與運用記錄，均錄入于智能化的立體倉儲綜合管理系統之內。出入庫實際管理工作中，在產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，在倉庫貨架前區進行的物資入庫作業，人員須根據物料類型，對貨物巷道區進行分類堆放，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行，嚴控實操過程。出庫管理期間，所有作業都等同于入庫管理，包括對著前區和加工區域的出庫作業，工作人員需和單據相結合，將庫房內物料合理篩選出來，再通過堆垛機將出貨作業完成。
2.在發展趨勢層面
智能的立體倉儲進步與發展，是為了適應于社會產業生產和技術的進步發展實際需要，在高度信息化的社會生產形勢下，在生產達到高度社會性、專業性、集成化的基礎上，是社會產品生產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互聯網和信息化建設。下列為物流領域當中自動化的立體倉庫總體系統應用發展趨勢闡述：
第一點，更小體型、更高速度存貨處理專項系統屬于自動化的立體倉庫今后一大發展趨勢，伴隨現代科技持續進步發展，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操的時間得以縮短，生產力得以提高，可滿足人們對于物流系統實際要求。
第二點，網絡及信息技術持續進步發展，人們在生產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代背景下，該發展趨勢集中體現于自動化的立體倉庫當中，故信息傳輸及處理更高速度也屬于自動化的立體倉庫引入物流領域當中必然發展趨勢，智能化更多設施設備將逐步代替人工，實現高效生產及高精準操作。
四、構建立體倉庫的相關管理系統
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，透過對貨品的條碼加以掃描，記錄有關訊息。而倉庫物流管理中，對貨品有關信息的統一管理，主要是根據狀態轉移圖的設計思想來實現的，透過監控倉庫內各貨區的空間占用狀況，對出入倉的貨品實行統一管理，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，產生預警提醒，并指示剩余數量，同時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、倉庫實時監控系統
倉庫實時監控系統，在自動化立體倉庫中發揮了關鍵角色，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視，并動態地展示堆垛機械和出入庫等運輸設備的工作情況，并指示各種任務的執行狀況，對錯誤狀況實施警告，并可獨立地管理各種智能設備的工作狀況。而倉庫實時監視管理系統，則主要負責計算并分析所接受和發送的命令，表示各種主要任務的參數狀態信息，并加以編輯。智能設備在執行每一次作業完成任務后，都需要及時向監視機反映作業成果情況，該成果情況經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。當相關裝置由于出現故障而未能完成任務時，故障信息透過監視器終端顯示，便于人工作出管理。在智能化的立體倉庫管理系統中，實時監控系統是重要基石，而其他控制系統的正常工作，均有賴于此，所以要建立實用的立體倉庫管理系統，就需要確保倉庫實時監測系統合理應用，可以精確地監控各種自動化裝置，并及時地對出錯情況進行告警。
3、倉庫設備自動控制系統
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，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主要由控制器、通信接口、電子控制裝置、傳感測量系統、車速與定位、控制軟件等構成，其的核心內容是車速、定位測量和控制系統。PLC對堆垛機械人的操作首先進行了作業指令的選擇，以決定作業方法為全自動還是零點五自動或手動，然后設定具體的作業指令，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，通過碼垛機的前進方向設置認址片，PLC以此來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。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備的手動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系統主要是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控制部件執行輸出控制管理，以便于實時監測各種自動化裝置，同時將信號及時反映給上位機。
4、出入庫系統
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構成。貨品從入倉平臺入倉，必須經由輸入控制系統運至同一巷道入口，而從超市貨架出倉，則必須經由輸出控制系統運至同一出貨平臺。對出入庫體系來說，系統內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，就必須根據任務不斷上箱，還需要按照物流的目標位置加以精確分配，把貨物運輸至各個的巷道入口。在自動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、合流節點的數量等，都應當以保證庫房的作業效率為準則來制定。
五、立體倉庫系統的設計
1、確定倉庫類型
在立體倉庫管理系統的設計中，首先要確定設計標準，然后經過調查獲取設計數據和有關資料，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。通過調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，且數量較多時，應選用重力型貨架倉儲；但如果商品類型多，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，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，可以比較緊湊的使用有限度的平面面積，但同時出入倉作業或許會互相影響，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進出入庫通道，這樣倉庫布局，對貨柜區的管理要求就比較復雜。
結束語：綜上所述，由于現代信息化的蓬勃發展，各行各業都開始采用先進的科學管理方法，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，由于自動立體倉庫管理系統采用動態儲存，大大提高了現代物流的存取節奏，也改善了作業效能與空間效率。而建立與公司實際發展情況相適應的自動立體倉庫管理系統，對完善物料管理系統，提升公司營運效能也有著重要意義。
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