自動化立體倉庫控制系統在安全管理中的運用

柏承東

（福建省工業設備安裝有限公司，福建三明 365000）

0 引言

自動化立體倉庫控制系統是一種不需要人工操控就能夠按照所給指令來完成存儲和提取貨物的系統。隨著互聯網和大數據被廣泛應用于各行各業中，物流業也正在發生改變，已經進入了智慧物流時代。同時，配合著計算機管理系統，物料的放置越來越趨于合理化，貨物進出速度加快，運行效率顯著提高。它是一個運輸設備管理系統，由計算機控制系統和通信系統兩大部分組成，可以實現在倉庫的任何位置存儲和提取貨物的功能。

計算機應用技術、設備與貨位優化管理、物流監控與通信等相關技術共同構成了自動化立體倉庫控制系統。從這點來看，它是一種運用先進技術的新型倉庫管理系統:不僅可以完成傳統倉庫所具有的基本功能，還兼備貨物分揀、梳理貨位的功能；可以自動存儲、檢索及取出貨物而無需人工處理。因此，它能高效率地利用倉儲空間，快速、合理地存儲物料，及時、準確地提供物品。

1 自動化立體倉庫的安全管理

1.1 倉儲安全管理現狀

雖然目前倉儲物流企業高度重視安全管理，但多數單位存在著把重點放在出現安全事故后的處置問題而非注重事故發生前的預防機制。不過，有相當部分安全事故的處置方式是，上級部門在事故發生后成立調查組，查明事故原因并處理相關責任人員，然后下發整改通知，再開展安全隱患調查。這種例行公事般的處置安全事故的模式可能會在短期內收到成效，但從倉儲安全管理的長期性來看，難以保證不再發生相類似的事故。所以，倉儲物流單位應當把安全管理工作的重點放在事故發生前，一方面運用科學的分析工具預測當前安全形勢，另一方面，建立起預防機制，要做到及時排查并識別出安全隱患，并制定具有針對性的整改措施，以此來避免事故的發生。

1.2 自動化立體倉庫作業過程中的風險

由于自動化立體倉庫在貨物的轉運與存儲中用到了高層貨架，它在降低倉庫投資成本、改善工作環境、提高空間利用率等方面具有明顯的優勢。但是需要看到，其在降低勞動成本、提高物資保障效率的同時，也給作業工人與貨物帶來了風險。主要有如下4 個方面:

（1）設備故障風險:由于機械設備在操作過程中發生損壞、操作人員維護或操作不當，無法對倉儲開展作業。比如傳送帶的機械卡或傳輸電纜，造成機械損壞；傳感元件檢測元件損壞、檢測失靈、計算失真，造成運輸錯誤等。

（2）數據安全風險:主要是倉庫控制系統中數據備份不及時導致數據的丟失，或者操作人員輸入數據不準確造成的記錄數據與實際數據不相符等。

（3）資產安全風險:包括由于在貨物出入庫的過程中沒有清點與核對，出現了少收、多發的情況；貨物超載運輸及存儲過程中貨架的安全出現問題等。

（4）人身安全風險:其主要來源于兩個方面，一是由于人員操作失誤導致高層物品墜落而引起的安全事故，二是立體倉庫在運作過程中因機械設備故障帶來的人身傷害。

如果不考慮自動化立體倉庫的優點，上述風險一旦形成事故，其帶來的負面影響便是:首先，對員工而言，事故造成的人身傷害是不可挽回的，這將使他們未來的生活存在極大的困難；對公司而言，由于倉儲設備存在著安全隱患，將會被起訴。因此，安全事故帶來的負面影響會在公司的經濟層面進一步蔓延。因此，應當用好自動化立體倉庫控制系統，讓倉庫的安全生產管理更加有效。

2 自動化控制系統在倉庫安全生產管理中的實現

2.1 自動化控制系統的組成結構

立體倉庫有3 種自動化控制作業方式，分別是集中式控制、分離式控制和分布式控制。一般來說，立體倉庫的計算機控制系統由三級構成，分別是管理級、中間控制級和直接控制級。首先，管理級的主要功能是對出入倉庫、轉存、存儲過程中的貨物信息進行管理和維護，避免出現信息紊亂的狀態。其次，對中間控制級而言，其主要目的是控制倉庫貨物的通信和操作過程。最后，直接控制層可以對每個機械設備上進行獨立操作，以實現倉庫操作的高度自動化。圖1 是自動化立體倉庫的控制流程。

倉庫自動化控制系統由自動化設備控制系統、倉庫監控系統、倉庫調度系統和倉庫信息管理系統4 個部分組成:自動化設備控制系統負責管控機械設備的運行狀況；倉庫監控系統主要負責對倉庫中設備的具體運行情況進行實時監控；倉庫調度系統主要是對貨物的出、入倉庫及轉運任務實時跟蹤并調度；倉庫信息管理系統的功能是管理倉庫中貨物的各種信息，包括出、入倉庫貨物管理以及貨物數量的庫存信息等。

圖1 自動化立體倉庫控制流程

2.2 自動化設備控制系統

自動設備控制系統可以根據客戶和貨物的具體情況來配置相應的貨物存放區域和位置，還可以根據倉庫中自動化設備的運行情況，合理安排出入庫任務。自動設備控制系統的運行過程如下:首先，根據貨物的具體情況分配倉庫的存放區域和存儲空間；然后，根據倉庫中設備的運行狀況、貨物的位置以及操作方式，合理地安排貨物的出入庫任務。同時，密切監控倉庫中機械設備的運行狀態，以便在倉庫設備的某個模塊或者系統出現故障時，可以及時排查故障，以確保貨物出入庫操作的正常運行。

為了完成貨物的檢測與識別，使用到的傳感器主要有稱重傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器、光電傳感器以及色標傳感器等，用于布置檢測點的位置主要包括入庫臺、出庫臺、立體倉庫貨架、巷道堆垛機等。在操作運行的過程當中，傳感器的主要作用是參與貨物運輸過程中的識別工作。也就是說，貨運托盤會將貨物發送到存儲平臺，經過一系列的傳感器檢測后，巷道堆垛機再將貨物運送至指定位置。反之，也可以指定堆垛機將貨運托盤取出并運送至交付平臺，以完成交付操作。

2.3 倉庫監控系統

自20 世紀60 年代我國建設自動化立體倉庫以來，倉儲物流技術的發展與創新受到學者們的關注與重視。自動化立體倉庫以其在倉儲物流行業中的發揮的重要優勢，被應用得越來越廣泛。倉庫監控系統介于管理級與控制級兩者之間，是自動化立體倉庫控制系統的重要組成模塊；它不僅是實現倉庫管理和監控功能的重要基礎，也對自動化倉庫操作運行的可靠性與安全性產生著重要的影響。

針對倉庫監控系統的設計，大多數國外的應用程序都是基于成熟的組態軟件改進的，例如美國的InTou、德國西門子的Win CC 等。盡管軟件存在著部分缺陷，如腳本容易崩潰、程序過于復雜等，但是其在人機交互方面已經做得很人性化。

對于自動化立體倉庫而言，其在監控系統方面主要有兩點需求——狀態監控功能和設備調試功能。基于這兩點需求，倉庫監控系統的設計應當符合下列要求:①須滿足貨物搬運過程對設備運行狀況的全程監控；②能夠設置堆垛機的工作模式，控制堆垛機各種行為狀態；③控制顯示屏幕，以反映系統運行過程中堆垛機的實時工作狀態；④接收并管理計算機報告在運行過程中發生的故障、作業執行情況和設備狀態等；⑤能夠接收設備位置及狀態等信息，向堆垛機發出操作命令。

2.4 倉庫調度系統

倉庫調度系統的主要功能是，基于倉庫自動化設備的運行軌跡與設備的運行情況，進行動態調整，以實時完成倉庫出入庫貨物管理信息系統的任務跟蹤和出入站任務的管理。因此，為了保證貨物調度的可靠性，在進行貨物調度之前應進行必要的重量和尺寸檢測，目的是為了強化對所存儲貨物的可控性。這時需通過貨物的條形碼來進行校核，因此倉庫調度系統中除了要有貨物出入庫的外形檢測與重量檢測功能外，還應具備貨物條形碼的識別功能。在這個過程中，倉儲調度系統的物流控制通過控制元來進行配置，控制單主要由占用狀態、運行方向、預留類型等屬性組成，能最大限度提高設備之間協同操作的效率。

2.5 倉庫信息管理系統

倉庫信息管理系統由兩個子系統構成:一是倉庫基本信息系統，二是出入倉庫操作系統。前者的主要功能在于，統計倉庫貨物和供應商的基本信息，查詢倉庫的存放區域和位置、備份和還原各種信息以及維護數據庫的基本信息等，為貨物的出入庫操作與貨物轉運提供信息支撐。后者基于狀態轉換的思想來處理數據，即根據倉庫中貨物的實時狀態信息對其進行出入庫執行操作，并提供ERP 接口。對大多數立體倉庫而言，貨物的數據存儲主要包括貨物的價格、庫存量、商品特征以及貨物層數、編碼等方面。為了管理和存儲商品信息，一般的做法是，將所有貨物存儲數據發送至計算機控制系統，然后將這些數據信息傳輸至下一臺計算機。其中，采用多級庫存記錄模式是智能倉儲管理的重要組成部分，其優勢在于，多層次庫存記錄模式能夠實現對倉庫物品的定期檢查和管理，因而可以有效保障倉庫中物品的數量和質量，使倉庫的實際情況始終處于可控狀態，同時也有助于倉庫的記錄信息與實際信息保持一致。因此，利用這種倉庫信息管理系統，可以實現倉庫貨物操作的高度自動化，降低員工的安全風險。

3 結論

貨物在自動化立體倉庫的存儲與轉運已經成為商品在生產、銷售、物流整體流程中的重要環節，是現代倉儲物流行業的顯著標志。自動化立體倉庫的使用，在顯著提高倉庫物資保障效率和工廠生產效率的同時，也提高了倉儲物資的管理水平。自動化立體倉庫控制系統在現代倉儲物流中扮演著重要的角色，并被廣泛應用于各行各業。自動化立體倉庫控制系統技術在這些領域中的應用大大提高了工作效率，節省人力和物力，并減少了差錯的發生。因此，為了提高自動化立體倉庫控制系統在物流行業中的應用程度，應加強對倉儲操作人員的技能培訓，不斷學習掌握自動化立體倉庫控制系統的原理，只有正確使用和維護，才能實現對貨物提取和存儲的有效管理，并進一步降低管理成本和安全風險。