自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中貨物高效存取技術(shù)探析

摘要：在自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，貨物高效存取技術(shù)對(duì)提高倉(cāng)儲(chǔ)效率至關(guān)重要。為實(shí)現(xiàn)貨物的高效存取，需要深入了解其應(yīng)用原理，合理設(shè)計(jì)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，包括倉(cāng)儲(chǔ)貨架、搬運(yùn)系統(tǒng)、信息識(shí)別追蹤系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)、監(jiān)控與安全保障系統(tǒng)等。同時(shí)，探討該技術(shù)在不同場(chǎng)景下的實(shí)際應(yīng)用，如大規(guī)模倉(cāng)儲(chǔ)物流中心、電子商務(wù)倉(cāng)儲(chǔ)管理等，以實(shí)現(xiàn)貨物的快速識(shí)別定位、庫(kù)存精準(zhǔn)管理等目標(biāo)，從而提升自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的整體效能。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng) 貨物高效存取技術(shù) 倉(cāng)儲(chǔ)管理 智能調(diào)度

Analysis of Efficient Storage and Access Technology for Goods in Automated Warehousing Systems

DONG Yancong

Qingdao Youjin Electric Equipment Co.， Ltd.， Qingdao， Shandong Province， 266106 China

Abstract： In the automated warehousing system， the technology of efficient storage and retrieval technology for goods is very important to improve warehousing efficiency. In order to achieve efficient storage and retrieval of goods， it is necessary to have a deep understanding of its application principle and reasonable design of various components of the automated warehousing system， including storage shelves， handling systems， information identification and tracking systems， warehousing management systems and monitoring and security assurance systems， etc. At the same time， the practical application of this technology in different scenarios is discussed， such as large-scale warehousing and logistics center， e-commerce warehousing management， etc.， in order to achieve the goals of the rapid identification and positioning of goods， accurate inventory management and other goals， so as to improve the overall efficiency of automated warehousing system.

Key Words： Automated warehousing system; Efficient storage and access technology; Warehousing management; Intelligent scheduling

在現(xiàn)代物流體系中，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)作為提升貨物存取效率、降低運(yùn)營(yíng)成本的重要手段，其重要性日益凸顯。面對(duì)日益增長(zhǎng)的貨物存儲(chǔ)與分揀需求，傳統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)方式已難以滿足高效、精準(zhǔn)的管理要求。因此，探索和應(yīng)用貨物高效存取技術(shù)成為自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵，該技術(shù)不僅能夠有效提升貨物存取速度，還能夠通過(guò)智能化管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)庫(kù)存的精準(zhǔn)控制和預(yù)測(cè)，進(jìn)而提升整個(gè)物流鏈的運(yùn)行效率。因此，深入研究自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中貨物高效存取技術(shù)，具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1貨物高效存取技術(shù)的應(yīng)用原理

貨物高效存取技術(shù)的應(yīng)用原理，主要依賴一系列先進(jìn)的技術(shù)手段和策略，旨在提升存儲(chǔ)和檢索的效率，其中關(guān)鍵技術(shù)包括自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、智能分揀技術(shù)和高效的存儲(chǔ)管理策略^[1]。

自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)通過(guò)采用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)（Automated Storage and Retrieval System，AS/RS），結(jié)合堆垛機(jī)、穿梭車等自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)貨物的快速存取。自動(dòng)化設(shè)備能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的指令，精準(zhǔn)地將貨物從存儲(chǔ)位置取出或送入，大大提高存取效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的存取效率相較于傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)可以提升30%以上。

智能分揀技術(shù)則利用先進(jìn)的圖像識(shí)別、無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）等技術(shù)，對(duì)貨物進(jìn)行快速識(shí)別和分類。這些技術(shù)能夠準(zhǔn)確地讀取貨物的信息，并將其引導(dǎo)至正確的存儲(chǔ)或出庫(kù)路徑，減少了人工分揀的誤差和時(shí)間消耗。智能分揀系統(tǒng)的分揀準(zhǔn)確率通常可以達(dá)到99%以上。

在存儲(chǔ)管理策略方面，采用自動(dòng)分層存儲(chǔ)（Automated Tiered Storage management，ATS）技術(shù)，根據(jù)貨物的訪問(wèn)頻率和重要性，將數(shù)據(jù)在不同層級(jí)的存儲(chǔ)介質(zhì)間遷移。例如[A3]"：將高頻訪問(wèn)的貨物存放在高速存儲(chǔ)設(shè)備上，如固態(tài)硬盤（Solid State Drive，SSD），而將低頻訪問(wèn)的貨物存放在低速但成本較低的存儲(chǔ)設(shè)備上，如機(jī)械硬盤（Hard Disk Drive，HDD）。

2自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與構(gòu)成

2.1倉(cāng)儲(chǔ)貨架與存儲(chǔ)單元

在自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，倉(cāng)儲(chǔ)貨架與存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)直接決定存儲(chǔ)密度與存取效率^[2]。高密度存儲(chǔ)貨架的設(shè)計(jì)需要遵循特定標(biāo)準(zhǔn)，如橫梁式貨架，其每層承載能力可達(dá)數(shù)噸，常見的是2～5 t[A4]"，具體數(shù)值取決于鋼材質(zhì)量與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。貨架高度可達(dá)30[A5]" m以上，這一高度有助于提高單位面積的存儲(chǔ)量，貨架的貨位尺寸依據(jù)貨物尺寸設(shè)定，以0.8 m×1.2 m×1.5 m（長(zhǎng)×寬×高）為常見規(guī)格。

在智能存儲(chǔ)單元配置方面，托盤是重要的組成部分，其尺寸標(biāo)準(zhǔn)有1 200 mm×1 000 mm等。一個(gè)存儲(chǔ)單元可容納多個(gè)貨物，依據(jù)貨物大小和重量而定，如小型電子產(chǎn)品，一個(gè)存儲(chǔ)單元可以存放50～100件。存儲(chǔ)單元與貨架的配合要精準(zhǔn)，確保貨物存儲(chǔ)穩(wěn)定且易于存取，貨物在存儲(chǔ)單元內(nèi)的排列方式遵循最大化空間利用原則，采用分層、分格的布局方式。

2.2自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)

自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)是自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的核心動(dòng)力，主要由自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)器人、輸送帶與分揀系統(tǒng)構(gòu)成。自動(dòng)化搬運(yùn)機(jī)器人，如自動(dòng)導(dǎo)引車（Automated Guided Vehicle，AGV）[A6]"和自主移動(dòng)機(jī)器人（Autonomous Mobile Robot，AMR），能夠沿預(yù)設(shè)路徑或根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境信息靈活調(diào)整路線，執(zhí)行貨物的搬運(yùn)任務(wù)。AGV配備高精度激光導(dǎo)航系統(tǒng)，定位精度達(dá)到±5[A7]" mm，行駛速度最高可達(dá)2 m/s[A8]"，大幅縮短了搬運(yùn)時(shí)間。AMR則更加靈活，能夠自主避障，適應(yīng)復(fù)雜多變的倉(cāng)庫(kù)環(huán)境。輸送帶與分揀系統(tǒng)則負(fù)責(zé)貨物的快速傳輸與精準(zhǔn)分類，高速分揀線每小時(shí)可以處理超過(guò)20 000件包裹，通過(guò)集成的動(dòng)態(tài)稱重、尺寸測(cè)量和RFID讀取模塊，實(shí)現(xiàn)貨物的即時(shí)識(shí)別與路徑規(guī)劃，分揀準(zhǔn)確率高達(dá)99.9%。

2.3信息識(shí)別與追蹤系統(tǒng)

信息識(shí)別與追蹤系統(tǒng)是確保貨物高效存取的關(guān)鍵，其中RFID與條碼技術(shù)在信息識(shí)別與追蹤方面發(fā)揮著不可替代的作用。RFID標(biāo)簽的讀取距離依據(jù)頻段有所不同，低頻RFID讀取距離在10 cm以內(nèi)，高頻RFID讀取距離可達(dá)1 m左右，超高頻RFID讀取距離可達(dá)10 m以上。其數(shù)據(jù)傳輸速率能達(dá)到幾十到幾百kbps不等。條碼的密度也有標(biāo)準(zhǔn)，一維條碼的信息密度相對(duì)較低，二維條碼如QR碼能夠存儲(chǔ)更多信息^[3]。

傳感器網(wǎng)絡(luò)由多種傳感器組成，溫度傳感器的精度可達(dá)±0.1 ℃，濕度傳感器的精度能夠達(dá)到±2% RH。傳感器對(duì)倉(cāng)庫(kù)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦環(huán)境參數(shù)超出設(shè)定范圍，如溫度高于30℃或濕度低于40%RH，就會(huì)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。信息識(shí)別與追蹤系統(tǒng)要確保貨物信息的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，通過(guò)對(duì)貨物的全程跟蹤，實(shí)現(xiàn)庫(kù)存管理的精確化。

2.4倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（WMS）

倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（Warehouse Management System，WMS）[A9]"作為自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的中樞大腦，集成了庫(kù)存管理、任務(wù)調(diào)度與優(yōu)化、數(shù)據(jù)分析與報(bào)告三大核心模塊[A10]"。（1）庫(kù)存管理模塊采用先進(jìn)的算法預(yù)測(cè)貨物需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整庫(kù)存水平，減少積壓與缺貨現(xiàn)象。（2）任務(wù)調(diào)度與優(yōu)化模塊根據(jù)訂單需求、貨物位置、搬運(yùn)設(shè)備狀態(tài)等多維度信息，智能生成最優(yōu)搬運(yùn)路徑與作業(yè)序列，確保作業(yè)高效有序。例如：采用遺傳算法優(yōu)化搬運(yùn)任務(wù)分配，相較于傳統(tǒng)方法，可以減少約20%的搬運(yùn)時(shí)間。（3）數(shù)據(jù)分析與報(bào)告模塊則利用大數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，深度挖掘倉(cāng)庫(kù)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，生成各類運(yùn)營(yíng)報(bào)告，包括庫(kù)存周轉(zhuǎn)率、作業(yè)效率、設(shè)備利用率等關(guān)鍵指標(biāo)，為決策提供數(shù)據(jù)支持。WMS系統(tǒng)的全面應(yīng)用，使倉(cāng)庫(kù)管理更加智能化、精細(xì)化，有效提升了整體運(yùn)營(yíng)效率。

2.5監(jiān)控系統(tǒng)與安全保障

監(jiān)控系統(tǒng)與安全保障機(jī)制是自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的堅(jiān)強(qiáng)后盾^[3]。實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)通過(guò)高清攝像頭與各類傳感器，全天候監(jiān)控倉(cāng)庫(kù)內(nèi)外環(huán)境，一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)、水浸、人員闖入等異常情況，立即觸發(fā)報(bào)警，并通過(guò)短信、郵件等多種方式通知管理人員，確保迅速響應(yīng)。安全防護(hù)措施包括物理防護(hù)與軟件防護(hù)兩部分，物理防護(hù)包括防火門、煙霧探測(cè)器、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等，軟件防護(hù)則側(cè)重網(wǎng)絡(luò)安全，采用防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)等技術(shù)手段，防止數(shù)據(jù)泄露與網(wǎng)絡(luò)攻擊。應(yīng)急處理預(yù)案的制定與定期演練，確保在緊急情況下能夠迅速啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，有效控制事態(tài)發(fā)展，保護(hù)人員安全與貨物完整。

3貨物高效存取技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1大規(guī)模倉(cāng)儲(chǔ)物流中心

在大規(guī)模倉(cāng)儲(chǔ)物流中心，貨物高效存取技術(shù)的應(yīng)用尤為關(guān)鍵，借助部署自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)（AS/RS）、高速分揀線及智能搬運(yùn)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)貨物的快速存取與精準(zhǔn)分揀^[4]。AS/RS系統(tǒng)利用堆垛機(jī)與穿梭車，實(shí)現(xiàn)貨物在高層貨架上的自動(dòng)化存取，存儲(chǔ)密度較傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)提高約50%。高速分揀線采用先進(jìn)的圖像識(shí)別與動(dòng)態(tài)稱重技術(shù)，每小時(shí)可以處理超過(guò)30 000件包裹，分揀準(zhǔn)確率高達(dá)99.99%。結(jié)合WMS系統(tǒng)的智能調(diào)度功能，實(shí)現(xiàn)多設(shè)備間的協(xié)同作業(yè)，提高整體作業(yè)效率。在大規(guī)模倉(cāng)儲(chǔ)物流中心，高效存取技術(shù)的應(yīng)用使得貨物處理能力大幅提升，滿足電商、制造業(yè)等多個(gè)行業(yè)的快速配送需求。

3.3制造業(yè)生產(chǎn)線對(duì)接倉(cāng)儲(chǔ)

在制造業(yè)生產(chǎn)線對(duì)接倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景中，貨物高效存取技術(shù)的應(yīng)用確保生產(chǎn)流程的順暢與高效。自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)通過(guò)AS/RS系統(tǒng)與智能搬運(yùn)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)原材料、半成品和成品的自動(dòng)化存取與搬運(yùn)^[5]。系統(tǒng)利用RFID技術(shù)與傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)貨物狀態(tài)與位置，確保生產(chǎn)線上所需物料的及時(shí)供應(yīng)，結(jié)合WMS系統(tǒng)的智能調(diào)度功能，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)調(diào)整貨物存取順序，提高生產(chǎn)效率。在制造業(yè)生產(chǎn)線對(duì)接倉(cāng)儲(chǔ)中，高效存取技術(shù)的應(yīng)用使生產(chǎn)周期縮短約20%，庫(kù)存周轉(zhuǎn)率提升至4～5次/a，有效降低了生產(chǎn)成本與庫(kù)存積壓風(fēng)險(xiǎn)。

3.4冷鏈物流貨物存取

冷鏈物流對(duì)貨物存取效率與溫度控制有著嚴(yán)格的要求，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)借助集成溫濕度傳感器與智能調(diào)控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)環(huán)境參數(shù)，確保貨物處于最佳存儲(chǔ)狀態(tài)。系統(tǒng)利用RFID標(biāo)簽與二維碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)貨物的快速識(shí)別與定位，減少人工揀選的時(shí)間與誤差。同時(shí)，結(jié)合自動(dòng)化搬運(yùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物的快速存取與搬運(yùn)，減少在庫(kù)時(shí)間，降低溫度波動(dòng)對(duì)貨物品質(zhì)的影響。在冷鏈物流貨物存取中，高效存取技術(shù)的應(yīng)用使得貨物損耗率降低至1%以下，同時(shí)提高了貨物存取效率與客戶滿意度。

4結(jié)語(yǔ)

貨物高效存取技術(shù)在自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的應(yīng)用，顯著提升倉(cāng)儲(chǔ)效率與管理水平，滿足不同場(chǎng)景下對(duì)貨物快速存取與精準(zhǔn)管理的需求。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)將更加智能化、自主化，貨物高效存取技術(shù)也將持續(xù)優(yōu)化與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)更高水平的自動(dòng)化與智能化管理，為現(xiàn)代物流行業(yè)的高效運(yùn)作與可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

參考文獻(xiàn)[A11]

[1]倪震飛.智能倉(cāng)儲(chǔ)中的機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)儲(chǔ)運(yùn)，2024（9）：165-166.

[2]李洋.棒料自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)解決方案\"智\"領(lǐng)行業(yè)發(fā)展[J].現(xiàn)代制造，2024（3）：18.

[3]李方達(dá)，姚恩濤，曾九玉.蜂窩式倉(cāng)儲(chǔ)托盤存取技術(shù)研究[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2023（6）：76-82.

[4] 胡意敏.自動(dòng)化柔性倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)理論模型設(shè)計(jì)及仿真研究[D].昆明：云南財(cái)經(jīng)大學(xué)，2023.

[5] 張婷婷.自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)儲(chǔ)位分配和訂單揀選優(yōu)化方法研究[D].南京：東南大學(xué)，2022.