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摘要：自动化立体仓库在现代物流中的应用日益广泛，对仓库管理和监控系统的发展有重要影响。自动化立体仓库的管理和监控系统逐渐受到物流行业的充分关注，任务调度是其中的重要环节，其好坏程度直接关系到自动化立体仓库的运转效率和物流的整体性。随着物流配送的日益发达，其规模不断扩大，立体仓库管理系统已成为其不可分割的环节，对促进现代物流配送智能化有着重要现实意义。本文将根据现代物流自动化，对立体仓库体系的规模、设计和构成加以研究，以改善作业效能，并促进物流更好的发展。
关键词：货物自动化；立体仓储；控制
引言：作为现代物流中心环节的物流管理系统，它对现代物流管理系统的质量有着很大的影响。早在20世纪80年代，自动立体仓库系统就已经被欧美等先进国家所广泛应用，但在中国却受客观条件的制约，直至本世纪才逐渐兴起，并在中国近年来物流服务的迅速发展，起到了关键性地位。大电商时代的来临，为物流服务的发展带来了全新的活力，但同时也使得中国物流业必须迅速地建立现代物流配送，并建立与之相适应的自动立体仓库体系，提升配送能力，以更好的服务于现代企业建设。
一、立体仓库研究的意义
在商品的生产、流通以及销售过程中，时时刻刻都有物流活动的发生，因此物流活动与人们的生产生活关系极为密切。在社会经济迅速发展的大环境下，现代物流业的发展也在不断地扩展与细化，目前在流通领域、生产领域以及商业服务领域都有物流业的参与。在经济活动现代化的过程中，想要提升设备本身地产能与效益是很困难的，但在物流体系中却有着巨大的经济效益。根据相关统计显示，目前美国在生产过程中用于制造加工的成本占总成本的10%，而运输、存储等物流过程所占总成本的比重为40%；日本物流成本约占商品总承包的10%~20%，约占国民生产总值的10%左右；而我国的物流成本约占商品进销差价的七成，约占国民生产总值的20%。对比以美国、日本为代表的发达国家，其物流成本比重约占国民生产总值的10%左右，反映出我国物流管理仍然处在相对落后与粗放的阶段，同时表明我国可以通过挖掘物流潜力进而提高总体效益。现在人们已然逐步意识到除降低生产与销售成本外，物流是创造经济效益的“第三利润源泉”，物流发展将会成为未来经济发展的重要支柱。因此，为了更加适应现代化生产，我们需要对自动化立体仓库进行深入探究，使其能够为现代企业建设提供更有效率的服务。
二、立体仓库的构成
智能化的立体车库，常常指利用几层、十多层或者数十层高度的货物，并通过智能化物料搬运装置完成货出、入仓等作业的车库，常常由高层货物控制系统、物料搬运装置、控制系统和管理装置以及公用设施等部分构成。自动立体仓库除具备了传统仓储的基本功能之外，还具备了自动储存物资、自动包装、自动理货等的新功能。可以说，自动立体仓库融合了电子输送装置、自动系统、信息收集管理、计算机信息系统、网络通信管理信息系统建设等先进技术，可以使信息流和物流进行有机融合，从而全面提高了中小企业的综合运输能力。
1、出入库台
为最好地实现智能化管理，在全自动化立体库房中，所有的商品都必须通过出入库台检查，才可以出入库。并在出入库台处，配备了激光条形码识别设备，利用激光扫描确定入仓/出库商品。若是入仓，则经过管理台计算机系统对货品执行分派对应的货位，然后再由对应的运输机配送至特定货区的入仓平台；而相对于出库的货品，则经过激光条码识别，在加入运输系统后，将此货品送往出仓平台，并经过分拣系统对货品执行分配，然后手动放入包装箱中，当箱内的货品饱和后自动打印相应货品列表，并提醒仓管员。
2、巷道堆垛机
在立体仓库体系中，巷道码垛机主要用来手动存放在固定货物区域内的货物，目前应用的巷道码垛机大致包括了自动，半自动和手动等三类。全自动的码垛机必须靠监视机进行实现，当巷道码垛机工作时，由监视机对实施监视，当有货物需要存放时，由监视机上人员发出相关的作业指令，码垛机进行应答，按照指令，把货物送往适当的地点，并在适当的货架提取货物。而零点五自动和手动的巷道码垛机，在存放货物时，必须由操作员在操作面板上录入相关的作业指令和作业地址，码垛机方可作业。普遍地，自动化立体仓库控制系统为了提升作业效能，多采用全自动的巷道码垛机，而零点五自动和手动的码垛机多作为辅助项目，如修理和调试。
3、智能运输车
智能搬运车，是指安装电气和光学引导设备，可以根据规范的导引路线行走，具备车辆自动化编程、停靠方式选择设置、安全防护及其各类移载能力的货运车辆。当货品入仓时，由智能运输车将货品物流送到特定的上包台，当出货时，再将货品搬运至出货台以完成物料分配。
三、应用情况及其发展趋势分析
1.在应用情况层面
1）在出入库层面
物流仓储在实施出入库操作层面，将导入高度智能化的立体仓储综合管理系统，并结合在信息系统当中所记载出入库的物料详情，以及在智能化的立体仓库当中所记载储存物料实际状况，进行人力资源的合理分配。各仓储单位在接受出入库的相应指令后，将货品合理分派至其相应货位。仓储单位中，所有待执行任务将被系统内部路径智能优化模块设置为相应的初始等级，从而可使库存利用率有效地提高。
2）在数据管理层面
大部分自动立体仓库之中，商品储存数量通常包括了商品的编号、数量、层数、列数及行数、库存颜色及价格，自动的立体仓库之下数据信息的系统管理一般是由统计数据信息当中服务器所完成，商品之储存数量均送到系统控制计算机之中，主控计算机将各部分数量一次性传送到下位机器，商品的储存与管理系统便可以完成。以仓库记录多层次化模式，仓库管理等重要工作的自动化都可以做到，在智能化的立体仓库当中采用了仓库记录多层次化模式，就可以对仓库内物料进行定期的检测与管理，仓库内物料数量与品质均得到保证，仓库内情况也能保持在可控状态，确保所记录的信息和实际信息能够相吻合。自动化的立体仓库综合系统把仓库内部货物盘点工作完成后，系统将有检测报告生成，检查结果可实现全面且直观展示，仓库内部所有物品可实现高效率化的管理。
3）在物资的移动管理层面
物流领域引进智能化的立体仓库综合管理系统，所有库房内实物空间以及数量详情将得到显示，快捷化查询物品得到实现，不同库房相互间实物流转困难得到减少。随着中国国内物流业的日新月异变化发展，在买卖贸易当中流动状态下的商品量持续增长，物流配送工作整体难度递增，依赖于人力传统物流配送模式已经无法适应于时代进步发展下的现实需求，自动化的立体仓库综合系统重要作用得以发挥。智能化的立体仓库综合系统实施了物流管理系统，排放物料方式的实际科学合理性得到了增强，物料管理系统的整体效能也得到提高，详实记载了仓库内部的有关信息，有利于后期物料移动以及数量变动等相关管理工作的有序进行。仓库的管理系统也更加智能，各个库房相互间物品都可以进行有序化的流转及高效化管理，人们可以更加合理利用库房，而且优化配置也可以做到，物流企业可高效化运行，可满足于人们实际生产及其生活层面需求。
4）在物流设计层面
商品出入库体系构建阶段，要构建智能化的立体仓储综合体系和商品出入仓库的系统设计互相联系，强调中间媒介实际辅助功能的实现，以便于及时了解商品实物物流状况，并有效运用于整个物流体系，从而实现了更多机器替代人工劳动技术与方法的开发运用，使物品的出入库作业总体管理水平有效提高。在仓储体系的内部物流设计层面，基础措施侧重于仓储物流的科学体系设计和商品出入仓有效管理，尤其注重仓储物流的科学体系设计期间，所有物料生产过程与运用记录，均录入于智能化的立体仓储综合管理系统之内。出入库实际管理工作中，在产品入库层面需于货物前区域予以物资入库，加工区的物资入库管理工作必须做好，在仓库货架前区进行的物资入库作业，人员须根据物料类型，对货物巷道区进行分类堆放，并借助机械设备合理堆放在输送带上，再输送至所指定范围内，搬运并合理堆放后才能进行，严控实操过程。出库管理期间，所有作业都等同于入库管理，包括对着前区和加工区域的出库作业，工作人员需和单据相结合，将库房内物料合理筛选出来，再通过堆垛机将出货作业完成。
2.在发展趋势层面
智能的立体仓储进步与发展，是为了适应于社会产业生产和技术的进步发展实际需要，在高度信息化的社会生产形势下，在生产达到高度社会性、专业性、集成化的基础上，是社会产品生产达到更高程的自动化和机械化根本需要，而智能的立体仓储就必须实现互联网和信息化建设。下列为物流领域当中自动化的立体仓库总体系统应用发展趋势阐述：
第一点，更小体型、更高速度存货处理专项系统属于自动化的立体仓库今后一大发展趋势，伴随现代科技持续进步发展，更多现代化的设施设备在外形上将更具人性化及更性能优势[3]。伴随电气控制科技日益成熟化，物流系统当中需高精度化定位堆垛机及高搜索力设施设备，如此确保物品入库实操的时间得以缩短，生产力得以提高，可满足人们对于物流系统实际要求。
第二点，网络及信息技术持续进步发展，人们在生产生活具体方式上得以转变，信息传输及其处理速度得以提升，尤其是现今大数据快速时代背景下，该发展趋势集中体现于自动化的立体仓库当中，故信息传输及处理更高速度也属于自动化的立体仓库引入物流领域当中必然发展趋势，智能化更多设施设备将逐步代替人工，实现高效生产及高精准操作。
四、构建立体仓库的相关管理系统
1、仓库货物管理系统
仓库物流管理工作一般包括货品的出入库状况数据统计管理工作，透过对货品的条码加以扫描，记录有关讯息。而仓库物流管理中，对货品有关信息的统一管理，主要是根据状态转移图的设计思想来实现的，透过监控仓库内各货区的空间占用状况，对出入仓的货品实行统一管理，还需要配备和ERP系统相连的接口。仓储物流管理工作，还需要具备如下功能：当仓库物料不足时，产生预警提醒，并指示剩余数量，同时提示管理者对货品予以补充；提供了数据检索与报告制作等功能，为生产管理系统提供了相应的手段；库存货位分配管理工作；系统维护等。
2、仓库实时监控系统
仓库实时监控系统，在自动化立体仓库中发挥了关键角色，主要依靠它对自动立体仓库中各装置、各部件的工作状况实施监视，并动态地展示堆垛机械和出入库等运输设备的工作情况，并指示各种任务的执行状况，对错误状况实施警告，并可独立地管理各种智能设备的工作状况。而仓库实时监视管理系统，则主要负责计算并分析所接受和发送的命令，表示各种主要任务的参数状态信息，并加以编辑。智能设备在执行每一次作业完成任务后，都需要及时向监视机反映作业成果情况，该成果情况经监视机处理后再反映给管理机，同样也在监控终端上屏幕显示内容。当相关装置由于出现故障而未能完成任务时，故障信息透过监视器终端显示，便于人工作出管理。在智能化的立体仓库管理系统中，实时监控系统是重要基石，而其他控制系统的正常工作，均有赖于此，所以要建立实用的立体仓库管理系统，就需要确保仓库实时监测系统合理应用，可以精确地监控各种自动化装置，并及时地对出错情况进行告警。
3、仓库设备自动控制系统
在立体仓库主要有两种自动化装置堆垛机和出入库搬运装置控制系统，这两类装置均有其单独的自主控制器。堆垛机械自动控制系统主要由控制器、通信接口、电子控制装置、传感测量系统、车速与定位、控制软件等构成，其的核心内容是车速、定位测量和控制系统。PLC对堆垛机械人的操作首先进行了作业指令的选择，以决定作业方法为全自动还是零点五自动或手动，然后设定具体的作业指令，是取商品还是存商品，最后设定具体的行位置与列位置。然后，监控码垛机的定位，通过码垛机的前进方向设置认址片，PLC以此来确定码垛机与装卸量台的定位，从而监控码垛机达到预定地点。为了确保码垛机正确抵达指定的货区，还应引入模糊控制方式，经过对码垛机的位移估算，并采用加减速控。而出入库运输机械设备的手动系统主要由主继电器、通讯电路、输入输出和显示器控制装置、传感器监测装置、物流运动监控软件等构成。而目前使用广泛地出入库运输机械设备手动系统主要是PLC集中控制器，如图一所示，这一类继电器的核心部件为PLC，上位机透过接入PLC来信息，并收集各传感装置的信息，对PLC控制部件执行输出控制管理，以便于实时监测各种自动化装置，同时将信号及时反映给上位机。
4、出入库系统
货架的出口和货架之间的连接运输体系，即为出入库体系，一个完善的出入库运输体系，通常由若干段的辊型和链型物料运输系统构成。货品从入仓平台入仓，必须经由输入控制系统运至同一巷道入口，而从超市货架出仓，则必须经由输出控制系统运至同一出货平台。对出入库体系来说，系统内的货品箱并不是仅仅需要运输至一个地点的，所以在建立出入库体系时，就必须根据任务不断上箱，还需要按照物流的目标位置加以精确分配，把货物运输至各个的巷道入口。在自动化立体仓库中出入库体系的方案设计或者使用何种运输机械，都需要按照库房的总体布置、库房的功用和物流的种类等具体情况确定。出入库体系的输出速率及其分岔、合流节点的数量等，都应当以保证库房的作业效率为准则来制定。
五、立体仓库系统的设计
1、确定仓库类型
在立体仓库管理系统的设计中，首先要确定设计标准，然后经过调查获取设计数据和有关资料，再找出各限制要求，并加以分析。此外，设计师还应针对仓库系统的设计标准，仔细调研项目的可能性、以及影响设计流程的其它各种因素。通过调查提出各种可能的货物单元形状和尺寸，并按照实际需求
求进行最合理的选择。通常对于仓储中商品类型简单，且数量较多时，应选用重力型货架仓储；但如果商品类型多，且规格小，则应选用旋转型货架仓储。
2、确定仓库整体布置
仓储管理系统的总体布局，要综合考虑了货物区域、出入仓运输系统、物流整理区域和中心控制室的位置安排。如果要求作业高效，则可以选用二端型布局，因为这样布置较为简单，可以同时将入仓和出货分离作业，有利于整体的管理，但对库房平面的总体使用率较少；如果库房所占用平面面积较小，则宜选用同端式，在同一侧执行出入仓作业，可以比较紧凑的使用有限度的平面面积，但同时出入仓作业或许会互相影响，更考核管理系统的管理控制能力；而如果库房较靠近加工区，则选用旁流型库房，在近货架一侧建立若干个进出入库通道，这样仓库布局，对货柜区的管理要求就比较复杂。
结束语：综上所述，由于现代信息化的蓬勃发展，各行各业都开始采用先进的科学管理方法，逐步趋向信息化，并达到了较好的效益。在现代物流信息化方面，由于自动立体仓库管理系统采用动态储存，大大提高了现代物流的存取节奏，也改善了作业效能与空间效率。而建立与公司实际发展情况相适应的自动立体仓库管理系统，对完善物料管理系统，提升公司营运效能也有着重要意义。
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