自動化倉庫系統(tǒng)建設(shè)實施與應(yīng)用

姜艷華

摘? 要：隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，自動化技術(shù)逐漸滲入各個領(lǐng)域中，徹底顛覆了傳統(tǒng)的工作模式，極大地解放了人力勞動成本，給行業(yè)帶來了很大便利。該文主要針對自動化倉庫系統(tǒng)建設(shè)的實施和應(yīng)用情況進(jìn)行了分析。首先介紹了自動化倉庫的基本概念和應(yīng)用條件，然后分析了自動化倉庫設(shè)備的構(gòu)成因素，包括機(jī)器人、Port輸送機(jī)以及控制器等，最后對自動化倉庫的軟件設(shè)計開發(fā)部分進(jìn)行了簡要說明，以期能夠為相關(guān)行業(yè)工作者提供些許參考。

關(guān)鍵詞：自動化倉庫;系統(tǒng)構(gòu)成;倉庫管理軟件;機(jī)器人

中圖分類號：TP23? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

相較于傳統(tǒng)的倉庫管理模式，將自動化技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代倉庫系統(tǒng)可以有效實現(xiàn)物料的自動取出或存儲，雖然前期自動化建設(shè)成本投入高，但是后期作業(yè)效率以及作業(yè)準(zhǔn)確率也是人力無法比擬的，而提高倉庫管理水平能更好地保管物料，為企業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了更好的條件。所以從長期來看，進(jìn)行倉庫自動化系統(tǒng)建設(shè)給企業(yè)帶來的好處遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其投入。隨著新技術(shù)的融入，未來自動化倉庫將朝著更加智能化的方向發(fā)展，應(yīng)用前景十分廣闊。

1 自動化倉庫介紹

1.1 自動化倉庫的基本概念

自動化倉庫是一種以自動化的方式取出與存儲物料的系統(tǒng)。該文所介紹的自動化倉庫系統(tǒng)為立體網(wǎng)格式框架，該系統(tǒng)一共包含13層網(wǎng)格框架，框架內(nèi)放置有相應(yīng)的料箱，頂部設(shè)置有機(jī)器人，物料入庫由控制器控制機(jī)器人將料箱輸送至Port端口完成物料入庫，物料出庫依靠機(jī)器人從頂部向下進(jìn)行料箱定位，在找到對應(yīng)的料箱后，直接采用挖掘方式將料箱移到最上層，并輸送到Port端口完成所需物料的出庫工作。自動化倉庫內(nèi)沒有人為介入，倉庫內(nèi)部不設(shè)置人行過道。系統(tǒng)運行過程的功能主要由2個部分進(jìn)行管控，分別是自動化控制器和倉庫管理系統(tǒng)，前者主要負(fù)責(zé)規(guī)劃料箱存取路徑，以便機(jī)器人有序作業(yè)，而后者則主要負(fù)責(zé)發(fā)出物料出入庫指令，以便控制器執(zhí)行動作有據(jù)可依[1]。自動化倉庫示意圖如圖1所示。

1.2 自動化倉庫的建設(shè)準(zhǔn)備

建設(shè)與使用自動化倉庫需要滿足一定的場景條件。首先，物料出入庫要保持均衡與頻繁，自動化倉庫作業(yè)精度高，速度快，因此與出入庫較為頻繁的物料比較契合，否則自動化倉庫的優(yōu)點就難以展示出來。其次，自動化倉庫要保持均衡作業(yè)，出入庫頻率不能出現(xiàn)過大的變化幅度，如果不滿足這項條件，作業(yè)停頓時間偏長或者出現(xiàn)時緊時松的情況，均會影響到自動化倉庫的使用。再者，自動倉庫中要運用大量的高層貨架，倉庫地坪承載能力必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，初期選址時就應(yīng)考慮率到地質(zhì)問題。此外，因為自動化倉庫的存儲空間比較密集，貨架規(guī)模比較大，所以在建設(shè)過程中還應(yīng)充分考慮到物料聚集可能發(fā)生的反應(yīng)，做好相關(guān)安全防火措施。

自動化倉庫屬于綜合型自動化系統(tǒng)，建設(shè)時涉及多個專業(yè)的技術(shù)，包括計算機(jī)、自動化、傳動、電子、電力與信息識別等。自動化倉庫中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)包括自動尋址、自動識別技術(shù)、堆垛機(jī)自動化控制技術(shù)、監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)與計算機(jī)管理系統(tǒng)[2]。

2 倉庫設(shè)備構(gòu)成

2.1 控制器

控制器主要由自動化倉庫服務(wù)器和備份服務(wù)器組成，細(xì)化又分為多臺小型計算機(jī)，分別進(jìn)行分級控制，這樣不僅有利于快速實時化處理信息，而且還能最大程度地保障倉庫運行的連續(xù)性，即便其中一臺計算機(jī)產(chǎn)生故障，其他的計算機(jī)也仍然還會繼續(xù)保持正常作業(yè)，不會出現(xiàn)中斷的情況?？刂破骺梢哉f是自動化倉庫的核心控制部分，相當(dāng)于人的大腦。

通過倉庫控制系統(tǒng)實現(xiàn)物料配送以及調(diào)度需求，設(shè)計監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，可發(fā)揮出協(xié)調(diào)的作用。通過監(jiān)控系統(tǒng)來統(tǒng)一調(diào)度各個設(shè)備的運行方向、運行路徑與運行任務(wù)，使其進(jìn)行物資配送與搬運工作，依照倉儲管理信息系統(tǒng)提出的作業(yè)命令，監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)在合理配合與保持最短運行時間的原則，確定作業(yè)先后順序，進(jìn)行優(yōu)化組合，將優(yōu)化調(diào)整后的作業(yè)命令輸送給各個控制系統(tǒng)，實時監(jiān)控主運行設(shè)備、作業(yè)信息與作業(yè)進(jìn)程。

2.2 機(jī)器人

機(jī)器人在存取物料中有著重要的作用，可在任意時間將物品送到任意位置，能夠在接受到控制器的指令后，自主獨立地進(jìn)行導(dǎo)航，系統(tǒng)算法計算后通過網(wǎng)絡(luò)傳輸指令給機(jī)器人，確定機(jī)器人的行動路徑，利用導(dǎo)航系統(tǒng)指示運送貨品到目的地。值得注意的是，在這種立體網(wǎng)格式自動倉庫模式中，如果所需存取的物料位于網(wǎng)格的底層，則需要機(jī)器人進(jìn)行挖掘處理，先將上部料箱移開，在完成指定料箱的存取動作之后，還要將移開的料箱歸位。機(jī)器人接收控制器發(fā)出的信號，獲取料箱的位置信息，執(zhí)行存取操作，對應(yīng)料箱位置的存貨信息隨之改變。

2.3 Port輸送機(jī)及端口

當(dāng)有物料需要放入自動化倉庫或從自動化倉庫提取物料時，機(jī)器人將料箱從自動化倉庫送入端口緩沖區(qū)，Port 輸送機(jī)負(fù)責(zé)將料箱送入端口，操作人員可以對料箱進(jìn)行操作，將物料放入料箱或從料箱取出物料，然后Port輸送機(jī)將料箱送回緩沖區(qū)，機(jī)器人便可以將料箱送回自動化倉庫。

3 自動化倉庫的軟件

3.1 自動化倉庫控制程序

自動化倉庫客戶控制程序是一種供超級用戶使用的應(yīng)用程序，操作人員可以通過人為控制程序?qū)ψ詣踊瘋}庫設(shè)備進(jìn)行操作和維護(hù)。操作人員可使用客戶控制程序來檢查Grid、機(jī)器人和Port等各種不同的自動化參控部件的配置和性能，對部件進(jìn)行維護(hù)也需要通過自動化倉庫客戶控制程序來控制部件的操作，比如對機(jī)器人的維護(hù)和檢測需要通過自動化客戶控制程序，將機(jī)器人狀態(tài)設(shè)置為維修狀態(tài)并移到維修區(qū)。安全方面，自動化倉庫運行時，操作人員進(jìn)入自動化倉庫及機(jī)器人出入自動化倉庫分別需要經(jīng)過維修門和機(jī)器人，自動化倉庫系統(tǒng)運行時，2個門必須處于關(guān)閉狀態(tài)，如果要打開，都必須通過自動化倉庫客戶控制程序來打開這2個門，打開的同時系統(tǒng)停止運行，此時操作人員方可進(jìn)入自動化倉庫內(nèi)進(jìn)行檢查維修。

3.2 倉庫管理系統(tǒng)

自動化倉庫的運作離不開倉庫管理系統(tǒng)，倉庫管理系統(tǒng)通過信息技術(shù)完成倉庫的各項業(yè)務(wù)，如采購入庫、生產(chǎn)入庫、生產(chǎn)領(lǐng)料、銷售發(fā)貨等，并與當(dāng)前的企業(yè)信息管理系統(tǒng)協(xié)同運行，共同完成倉庫相關(guān)的信息管理與控制。

控制系統(tǒng)易于測試，維修與檢查都可便捷進(jìn)行。通過電子計算機(jī)可向倉庫物資儲備、發(fā)送與訂貨以及作業(yè)定額管理工作提供必要的信息，監(jiān)督與指揮倉庫的作業(yè)組織、作業(yè)手段、作業(yè)人員。另外，通過計算機(jī)實現(xiàn)對倉庫的控制，還可解決手工管理臺賬的問題，將倉庫的各種數(shù)據(jù)資料與賬目信息存儲到計算機(jī)中，在有使用需要時立即將其調(diào)出，信息不會產(chǎn)生差錯，可針對倉庫的情況進(jìn)行分析，快速掌握倉庫整體庫存信息，及時降低庫存量，提升貨物的流通速度，保障自動化倉庫的生產(chǎn)效益。

自動化倉庫管理系統(tǒng)主要有4個功能。1）向控制器發(fā)送信號，通知控制器將指定的料箱送到指定的端口。2）向控制器發(fā)送信號，通知控制器將停放在端口的料箱送回立體網(wǎng)格內(nèi)。3）記錄每個料箱內(nèi)的物料信息，如物料號、批號、數(shù)量、入庫日期。4）支持倉庫的日常業(yè)務(wù)，如采購入庫、生產(chǎn)入庫、生產(chǎn)領(lǐng)料、銷售發(fā)貨、庫存移位、盤虧盤盈的調(diào)整等倉庫的日常業(yè)務(wù)。

在調(diào)度這些業(yè)務(wù)時會將需要的料箱調(diào)度到端口。以采購入庫的操作為例，通過計算查找出空的料箱，并向控制器發(fā)出調(diào)取料箱到指定端口的指令，待控制器將料箱調(diào)到端口后，操作員將物料放入料箱，并在倉庫管理系統(tǒng)內(nèi)點擊完成放料的操作，倉庫管理系統(tǒng)會向控制系統(tǒng)發(fā)出將料箱放回網(wǎng)格的指令，同時倉庫管理系統(tǒng)會與企業(yè)信息管理系統(tǒng)交互，將采購入庫的信息傳入企業(yè)信息管理系統(tǒng)，完成入庫操作。

自動化倉庫的管理系統(tǒng)還肩負(fù)性能優(yōu)化的任務(wù)。由于系統(tǒng)是立體網(wǎng)格，前一天計算出第二天需要的銷售發(fā)貨或生產(chǎn)領(lǐng)料的物料，并在夜間將需要的物料先移到上層，第二天操作時會大大縮短提取物料的時間，提高了運行效率。針對物料的尺寸規(guī)格大小不一、相差懸殊的情況，每個料箱可以設(shè)置隔板，將一個料箱分割為2個～16個分料箱。同一個料箱內(nèi)的多個分料箱如果存儲的物料活動頻率不一樣，會導(dǎo)致每天需要移動的料箱過多，自動化倉庫的自動計算可以在做入庫時，將相同活動頻率的物料放在同一個料箱內(nèi)，這樣減少了料箱無效移動的次數(shù)，提高了系統(tǒng)的運行效率。

4 結(jié)語

該文主要研究了自動化倉庫的建設(shè)情況，首先對自動化倉庫進(jìn)行了深入分析，而后闡述了倉庫中使用的關(guān)鍵設(shè)備，包括機(jī)器人、Port輸送機(jī)與控制器等，確定設(shè)備的應(yīng)用性能與使用要點，軟件開發(fā)中主要對倉庫管理系統(tǒng)與配送系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了介紹，通過管理系統(tǒng)來滿足庫存管理的需求，啟用控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督調(diào)度與物料配送，以此來完成自動化倉庫系統(tǒng)的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]于新平.自動化立體倉庫系統(tǒng)與控制分析[J].中國儲運， 2019 （8）：127-129.

[2] 余黎.自動化立體倉庫在物流工程中的應(yīng)用及發(fā)展[J]. 黑龍江科技信息，2019（7）：177-178.