智能倉(cāng)儲(chǔ)在白酒行業(yè)的應(yīng)用研究

趙平　毛勁

摘要：基于德國(guó)“工業(yè)4.0”的提出和發(fā)展，闡述了智能倉(cāng)儲(chǔ)的推廣和應(yīng)用，介紹了白酒行業(yè)貨物搬運(yùn)和存儲(chǔ)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，最后論證了立體倉(cāng)庫(kù)在白酒行業(yè)應(yīng)用可行性。

關(guān)鍵詞：“工業(yè)4.0”；立體倉(cāng)庫(kù)；智能倉(cāng)儲(chǔ)；子母車(chē)；WMS

中圖分類(lèi)號(hào)：F25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.07.024

1引言

2013年4月，德國(guó)政府正式推出《德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略》，一個(gè)全球性的話(huà)題瞬間被引爆，而我國(guó)也推出了《中國(guó)制造2025》：從“中國(guó)制造”到“中國(guó)智造”。工業(yè)4.0的智能工廠(chǎng)、智能生產(chǎn)、智能物流三大主題在近幾年得到了較大發(fā)展，特別是汽車(chē)制造業(yè)的智能化工廠(chǎng)和車(chē)間、勞動(dòng)密集型企業(yè)的無(wú)人車(chē)間（如富士康）、物流業(yè)的智能分揀及智能倉(cāng)儲(chǔ)等行業(yè)的推廣和應(yīng)用尤為突出。隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，人口紅利的逐步枯竭，而土地使用成本也越來(lái)越高，白酒行業(yè)的釀酒糧食、包裝盒、原輔材料、成品包裝玻瓶、成品白酒等產(chǎn)品的搬運(yùn)和存儲(chǔ)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文主要論述了智能倉(cāng)儲(chǔ)在白酒行業(yè)應(yīng)用可行性。

2立體倉(cāng)庫(kù)研究及應(yīng)用

立體倉(cāng)庫(kù)也稱(chēng)為高架庫(kù)或高架倉(cāng)庫(kù)，一般是指采用幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架儲(chǔ)存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物入庫(kù)和出庫(kù)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。由于這類(lèi)倉(cāng)庫(kù)能充分利用空間儲(chǔ)存貨物，故常形象地將其稱(chēng)為“立體倉(cāng)庫(kù)”。

1963年，機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所成功研制出第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)；1973年，機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所開(kāi)始研制我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的高達(dá)15米的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，并于1980年投入運(yùn)行。截至2015年，我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量已超過(guò)2000座，分別應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、航空航天、電子、醫(yī)藥、圖書(shū)、食品加工、煙草、印刷、配送中心、機(jī)場(chǎng)、港口等行業(yè)。

立體倉(cāng)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)方式一般為巷道式堆垛機(jī)、穿梭板、巷道式堆垛機(jī)+穿梭板、子母穿梭車(chē)、四向穿梭車(chē)等技術(shù)，一個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)采取什么方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要根據(jù)自身倉(cāng)儲(chǔ)產(chǎn)品及倉(cāng)庫(kù)條件來(lái)確定。而智能倉(cāng)儲(chǔ)是基于立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)、信息管理技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等技術(shù)的有機(jī)融合，與自動(dòng)化車(chē)間或智能車(chē)間無(wú)縫對(duì)接。

3白酒企業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)現(xiàn)狀

目前大部分白酒行業(yè)貨物的搬運(yùn)和存儲(chǔ)基本采用傳統(tǒng)的存儲(chǔ)模式。傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)方式存在諸多弊端：一是倉(cāng)庫(kù)需要搬運(yùn)工、倉(cāng)庫(kù)員等人員較多，用工成本較高且生產(chǎn)旺季需晝夜倒班、交替存取，勞動(dòng)強(qiáng)度大；二是占地面積大，增加場(chǎng)地使用成本；三是生產(chǎn)與倉(cāng)儲(chǔ)銜接不緊密，異地存儲(chǔ)增加了時(shí)間成本；四是倉(cāng)儲(chǔ)分散，轉(zhuǎn)運(yùn)需運(yùn)輸車(chē)輛，增加運(yùn)輸成本。

隨著人工成本和場(chǎng)地使用成本的上漲，貨物儲(chǔ)存成本占生產(chǎn)總成本的比例在不斷升高，酒類(lèi)產(chǎn)品的利潤(rùn)越來(lái)越薄，競(jìng)爭(zhēng)力逐步減弱，很多白酒企業(yè)也由于各種原因處于停產(chǎn)半停產(chǎn)的狀態(tài)。為改變當(dāng)前現(xiàn)狀，各大酒企正積極探索和引進(jìn)智能倉(cāng)儲(chǔ)，加強(qiáng)智能倉(cāng)儲(chǔ)在白酒行業(yè)的推廣和應(yīng)用，以不斷提升自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

隨著國(guó)內(nèi)用地使用成本、貨物轉(zhuǎn)運(yùn)成本、用工成本的逐年攀升，物流中國(guó)已提前到來(lái)。中國(guó)長(zhǎng)三角、珠三角等早已在上世紀(jì)90年代開(kāi)始大范圍使用立體貨架，至本世紀(jì)初，智能倉(cāng)儲(chǔ)以技術(shù)成熟、效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、無(wú)人化帶來(lái)的低成本、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢(shì)早已在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)的行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)得到普及，無(wú)人智能倉(cāng)儲(chǔ)方式得到了一批先進(jìn)企業(yè)青睞，隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，智能倉(cāng)儲(chǔ)將逐步取代傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)儲(chǔ)存方式。

4立體倉(cāng)庫(kù)的組成及功能實(shí)現(xiàn)

智能倉(cāng)儲(chǔ)主要由貨物儲(chǔ)存、貨物傳送存取、管理控制三大系統(tǒng)組成，主要應(yīng)用智能控制理論進(jìn)行管理、控制以及監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)貨物的存取和運(yùn)行，達(dá)到存儲(chǔ)空間的節(jié)省和貨物搬運(yùn)的節(jié)能高效，最終使倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)功能達(dá)到最優(yōu)化。目前市面上應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)且技術(shù)較為成熟的立體倉(cāng)庫(kù)為堆垛機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)，但隨著自動(dòng)化、智能化程度的提升，穿梭車(chē)立體倉(cāng)庫(kù)迅速興起并推廣，逐步趨于成熟，本文主要論述穿梭車(chē)立體倉(cāng)庫(kù)在白酒行業(yè)中的推廣和應(yīng)用。

子母車(chē)立體倉(cāng)庫(kù)一般由立體貨架、輸送線(xiàn)、信息讀寫(xiě)裝置、子母車(chē)、認(rèn)址條碼、AGV車(chē)、貨物提升機(jī)、母車(chē)提升機(jī)、電器控制系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)（WMS及WCS）、手持終端等組成。系統(tǒng)具備自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)輸送、貨物升降、貨物智能存取、自動(dòng)生成執(zhí)行存取方案、三維模擬顯示監(jiān)控、設(shè)備自救、設(shè)備故障報(bào)警、系統(tǒng)功能增減、系統(tǒng)功能按需定制等功能。

立體貨架結(jié)構(gòu)主要由貨架主體、母車(chē)軌道、子車(chē)巷道防護(hù)網(wǎng)等組成，貨架主體需滿(mǎn)足滿(mǎn)庫(kù)存時(shí)對(duì)貨架結(jié)構(gòu)承載力的要求，為托盤(pán)貨物提供立體貨位，貨位布置與控制系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，滿(mǎn)足子母穿梭車(chē)存取貨物對(duì)精確定位的要求。

輸送線(xiàn)由滾筒式輸送機(jī)、鏈條式輸送機(jī)、移栽機(jī)等組成，可實(shí)現(xiàn)不同方向的出人庫(kù)輸送，系統(tǒng)軟件設(shè)定傳輸路徑、速度、節(jié)拍，變頻控制運(yùn)行速度，并有安全防護(hù)措施，保證人員和貨物的安全。

貨物提升機(jī)主要由機(jī)架、轎廂、導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、傳感器、電器控制系統(tǒng)等組成，具有保護(hù)裝置和強(qiáng)制減速開(kāi)關(guān)，有巷道障礙物檢測(cè)裝置，遇到障礙物主動(dòng)停止。

母車(chē)提升機(jī)除載重量及提升速度與貨物提升機(jī)不同，其余功能類(lèi)似，主要用于子母車(chē)換層時(shí)使用。

子母車(chē)是由穿梭子車(chē)和穿梭母車(chē)組合而成，穿梭母車(chē)在橫向母車(chē)軌道內(nèi)行走，滑觸線(xiàn)供電；穿梭子車(chē)在貨位放置巷道行走，子車(chē)使用電池供電，子車(chē)在母車(chē)上充電。子車(chē)、母車(chē)通過(guò)輪行測(cè)距、認(rèn)址條碼能準(zhǔn)確定位地址，紅外線(xiàn)判斷障礙物，可提前減速停止。子母車(chē)可實(shí)現(xiàn)托盤(pán)貨物從人庫(kù)提升機(jī)到指定貨位、從指定貨位到出庫(kù)提升機(jī)的連線(xiàn)快速直線(xiàn)運(yùn)輸。認(rèn)址條碼用于子母車(chē)在軌道上精確定位。

信息讀寫(xiě)設(shè)置是在托盤(pán)內(nèi)鑲嵌RFID芯片，芯片可讀可寫(xiě)；在出入庫(kù)輸送端、子車(chē)、AGV車(chē)等設(shè)備位置設(shè)置信息讀取裝置，將獲取的信息反饋給系統(tǒng)。

AGV車(chē)指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車(chē)，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運(yùn)車(chē)，以可充電之蓄電池為其動(dòng)力來(lái)源。AGV車(chē)用于不適合使用輸送線(xiàn)運(yùn)送的部位，代替輸送線(xiàn)運(yùn)送貨物，其導(dǎo)航方式通常為使用磁條導(dǎo)航和激光導(dǎo)航。

手持終端（SPA）相當(dāng)于移動(dòng)終端，可進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的顯示與控制?，F(xiàn)場(chǎng)分布觸摸屏設(shè)置操作密碼保護(hù)，重要的操作需要密碼錄入確認(rèn)后才能進(jìn)入操作界面，可實(shí)現(xiàn)權(quán)限更改。

電氣控制系統(tǒng)為完成現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的控制、通信等任務(wù)，其功能主要有控制方式切換、信息查詢(xún)、停電保護(hù)等功能。

信息管理系統(tǒng)（WMS及WCS）主要包括計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)調(diào)度系統(tǒng)等。倉(cāng)儲(chǔ)管理軟件WMS為主要控制系統(tǒng)，其向下控制WCS，先上傳輸數(shù)據(jù)與ERP、金蝶財(cái)務(wù)軟件等，也可與生產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件MES系統(tǒng)連接。

如圖1，整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)控制方式如下：倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WMS）為整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的中樞，它相當(dāng)于人的大腦，向倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)（WCS）下達(dá)任務(wù)和命令，同時(shí)對(duì)接企業(yè)ERP和財(cái)務(wù)軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可接收移動(dòng)終端（SPA）信號(hào)向下傳遞任務(wù)和命令，也可通過(guò)LED顯示屏顯示庫(kù)存情況。而倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)（WCS）為運(yùn)算執(zhí)行單元，通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)控制最低一級(jí)執(zhí)行單元（如：輸送機(jī)、子母車(chē)等，其自身控制方式為PLC可編程控制器控制）的工作，起為承上啟下的作用。

實(shí)時(shí)三維模擬顯示監(jiān)控系統(tǒng)是為提高倉(cāng)儲(chǔ)安全管理水平，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)、安全技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的安全監(jiān)控管理系統(tǒng)。其作用是監(jiān)視整個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)中各部分的運(yùn)行情況，動(dòng)態(tài)顯示子母車(chē)和出入庫(kù)傳輸設(shè)備以及各貨物的運(yùn)行位置，顯示所有任務(wù)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，出錯(cuò)報(bào)警情況，并能直接獨(dú)立地控制倉(cāng)庫(kù)中所有設(shè)備的運(yùn)行。其監(jiān)控組態(tài)軟件能對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)安全監(jiān)控系統(tǒng)中的異常情況進(jìn)行實(shí)用化的智能場(chǎng)景監(jiān)測(cè)分析和智能化管理，實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)有效的獲取和控制，是倉(cāng)儲(chǔ)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、智能化的核心技術(shù)。

5結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)在白酒行業(yè)的應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究，其主要思路是來(lái)源于智能車(chē)間和智能物流的技術(shù)。這個(gè)應(yīng)用主要適合于自動(dòng)化智能化較高的生產(chǎn)車(chē)間，這樣才能將生產(chǎn)倉(cāng)儲(chǔ)相融合，為全面實(shí)現(xiàn)智能化車(chē)間做好鋪墊。我們還需要不斷嘗試和實(shí)驗(yàn)，積累經(jīng)驗(yàn)，以便更加科學(xué)地設(shè)計(jì)出真正的智能車(chē)間和智能工廠(chǎng)。