無堆垛機立體倉庫工作流程研究

吳鐘鳴

(金陵科技學院 機電工程學院，江蘇 南京 211169)

自動化立體倉庫是通過自動控制技術來實現貨物進出庫的全自動控制，并且倉庫的運行管理也由系統自動完成。目前自動化立體倉庫在工業與物流倉儲領域中應用越來越普遍，其具有的高效率日益受到重視。

1 自動化立體倉庫組成

自動化立體倉庫除存儲庫房、貨架系統外，為了實現貨物的自動存儲和取出，還需要相應的管理、監控以及執行系統。本文所討論為無堆垛機式自動化立體倉庫［1-2］，其自動化立體倉庫的構成如圖1 所示［3-4］。

圖1 自動化立體倉庫結構圖

1.1 貨物編碼與識別設備

目前自動化倉儲系統中的分揀系統的信號輸入與識別通常有四種方式:分別為鍵盤錄入方式;聲音識別輸入方式;光學識別設備及條形碼和激光掃描器配合方式;電子標簽與無線射頻識別技術(RFID)等方式［5-6］。

貨物編碼與識別系統可采用電子標簽與無線射頻識別技術來對貨物進行編碼與識別。電子標簽附著在被識別的物體上(表面或內部)，標簽中存儲了該貨物的相關信息，當帶有電子標簽的貨物或料箱通過讀卡器可識讀范圍時，閱讀器自動以無線方式將電子標簽中的約定識別信息取出來，從而實現自動識別物品或自動收集物品標志信息的功能［6］。貨物料箱在入庫前對貨物進行編碼并輸入電子標簽中，同時相關信息進入監控系統與管理系統，系統指定貨物相應的存放位置，隨后通過貨架輸送系統使貨物到達指定位置。

1.2 貨物輸入與輸出系統

輸入/輸出系統采用滾筒輸送機結構的系統，負責將貨物運往到貨架入口區及將出口貨物輸送到相應位置。貨物分類系統選擇平推式分類輸送機。垂直輸送機為與貨架系統匹配，采用循環運動的垂直輸送機來進行貨箱的垂直上下升降運輸。

1.3 貨位移動式貨架系統

貨架系統采用貨位可移動式貨架，可以分層制造，按需要進行組裝。貨架的貨位是通過一個地址編碼系統來進行編址，其地址系統初始化后存儲于管理系統中。采用射頻技術標識的貨物編號與地址代碼相對應。貨架可按照一定的順序進行貨位輪換作業，將需要出貨的貨物移至出貨口。

1.4 控制系統與管理系統

控制系統采用上下位機方式進行控制，管理系統上位機提供人員操作界面來進行系統運行操作與管理。工業控制計算機作為所有運轉設備的監控設備，與上位管理系統機組成一個完整的監控與管理系統(圖2)。

圖2 控制系統結構圖

自動化倉庫的管理系統包括貨物管理、數據管理、貨位管理及信息管理。入庫時將貨箱合理分配到各個輸送作業區，出庫時按優化算法，或其他排隊原則，提高出庫的效率。系統可隨時打印相關報表，并可隨時查詢貨物存放的位置。

自動化倉庫的信息系統還可以與企業的管理信息系統集成，實現企業信息管理的自動化。同時由于使用自動化倉庫，促進企業的科學管理，減少了浪費，保證均衡生產，提高了操作人員素質和管理人員的水平。自動化立體倉庫的倉儲管理信息準確及時，方便企業時刻掌握庫存情況，根據生產及市場情況及時反應，提高了生產的應變能力和決策能力［5］。

貨架與進出貨控制所有設備均由現場控制單元PLC進行控制，其接收上位機傳送來的信號，驅動相關設備工作，并且也同時將現場工作設備的情況反饋給上位機。

2 工作流程

不論是何種倉庫，主要的工作流程都為入庫、出庫與盤庫等工作。對于自動化立體倉庫而言，作業流程包括信息流程和貨物流程，作業流程反映出倉庫的實時運行狀態。根據倉庫的作業方式和控制順序，自動化立體倉庫的作業流程通?？煞譃?入庫作業流程、庫內搬運作業流程(揀貨)、出庫作業流程、倒庫作業流程及與之配套的數據生成和報表查詢等工作內容［3］。

2.1 入庫流程

入庫流程是自動化立體倉庫工作的一個重要步驟，該流程負責從貨物的清點、標識、生成相應報表、產生相對應貨位信息，進入貨架區對應貨位的過程。

入庫貨物在到達立體倉庫時，首先要在準備區進行入庫清點，核對種類、數量、包裝。核對無誤后輸入貨物相關信息，由管理機根據入庫數據自動生成貨物電子標簽，結合貨架區的實時貨位信息生成產生貨物存放位置。貼上電子標簽的貨物進入分檢流程，并由輸送系統進入貨架區，進入射頻識別的讀卡器能量范圍時，電子標簽攜帶的信息被系統讀入，并傳遞給監控系統，控制系統根據貨位坐標參數，產生一個控制信號。在監控系統控制下，現場工作單元開始工作，貨架系統將接收到的貨位傳送到目的地址，一批貨物輸送完畢后，系統等待接收下一作業命令?？刂葡到y同時把作業完成信息返回給管理系統數據庫進行入庫管理［3-6］。工作流程如圖3 所示。

圖3 自動化立體倉庫入庫流程

2.2 出庫流程

出庫作業流程如圖4 所示。管理員在收到貨物需求信息后，根據要求將貨物信息輸入管理系統，管理系統自動進行庫存查詢，并按照某種出入庫原則生成出庫作業單。該出庫命令由網絡傳輸到監控系統中，控制系統根據當前出庫作業狀態，安排輸送系統進行出貨。出貨完畢管理系統更新庫存數據庫中的貨物信息和貨位占用情況，完成出庫管理。

圖4 自動化立體倉庫出庫作業流程

2.3 揀貨工作流程

由于本文中所采用的無堆垛機的自動化立體倉庫，故所有的揀貨工作流程由貨架自動完成(圖5)。貨架采用的是貨位輪換的方式來進行的。

圖5 自動化立體倉庫揀貨工作流程

2.4 盤庫流程

倉庫的盤庫目的是為了保持管理系統中貨物數據和實際庫存數量的一致，準確掌握貨物資源狀況。盤庫處理通過對每種產品的實際清點來核實庫存產品數據的準確性，并及時修正庫存賬目，達到賬物一致的目的。

對于采用堆垛機的自動化立體倉庫，盤庫期間堆垛機將要進行空操作，堆垛機遍歷每一個貨位。在操作時，即對巷道堆垛機發出盤庫指令，堆垛機按順序將本巷道內的貨物逐次運送到巷道外，產品不下堆垛機，待得到回庫的命令后，再將本盤貨物送回原位并取出下一貨位貨物，如此循環，直到本巷道所有托盤產品全部清點完成，或接收到監控系統下達的盤庫暫停的命令，這時系統進入正常工作狀態。

本文中的自動化立體倉庫系統，要進行盤庫操作時，系統接受相關指令后，現場控制單元控制貨架進行貨位轉換，進而開展相關操作，文獻［2］對于貨架系統的運行進行了論述。盤庫時可同一類貨物集中存放，也可進行其他操作，無堆垛機立體倉庫的盤庫效率要高于堆垛機式立體倉庫。

3 結語

分析了自動化立體倉庫的功能及工作特點，并對無堆機自動化立體倉庫的組成進行了介紹。無堆垛機式自動化立體倉庫的進貨流程、出貨流程、揀貨及盤庫工作流程相對于采用堆垛機的自動化立體倉庫而言，在工作效率等方面是有優勢的。

［1］吳鐘鳴，鞠全勇，盧軍鋒，等.新型自動化立體倉庫控制系統研究［J］.金陵科技學院學報，609，(03):16-5.

［2］吳鐘鳴，鞠全勇，盧軍鋒，等.自動化立體倉庫貨位可移動式貨架研究［J］.價值工程，610，(31):34-35.

［3］潘蕓.基于現代物流的自動化立體倉庫研究［D］.蘇州:蘇州大學，608.

［4］馮愛蘭.物流技術裝備［M］.北京:人民交通出版社，62-72.

［5］裴少峰.物流技術與裝備學［M］.廣州:中山大學出版社，107-108.

［6］朱茗，基于射頻識別的自動化立體倉庫信息管理系統［D］.北京:北京工商大學.