自动化立体仓储系统研究

周宪枫 许伟

[摘    要]在对货物进行输送以及存储时，应用自动化立体仓储系统可以省时省力，还可以提高效率，降低成本，对现代物流的影响深远。所以，针对制造业和物流业研究自动化立体仓储系统具有现实意义。文章主要研究了自动化立体仓储系统。

[关键词]自动化;立体;仓储系统

[中图分类号]TP273 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]With the rapid development of manufacturing and logistics industry， both production and storage links have realized automation and even intelligent operation. In the transportation and storage of goods， the application of automatic three-dimensional storage system can save time and effort， improve efficiency and reduce costs， which has a far-reaching impact on modern logistics. Therefore， it is of practical significance to study the automated storage system for manufacturing and logistics industry. This paper focuses on the research of automated storage system.

[Keywords]automation; three-dimensional; storage system

自动化立体仓储系统可以对货物进行存储、提取，也可以运输货物，还可以从企业的实际需要出发添加相应的配套系统，所以使用灵活。自动化立体仓储系统不仅可以自动化操作，而且其存储量非常大，存取货物的效率非常高，在对货物的信息实施管理时有较高的精确度，所以在制造业中，该系统是不可或缺的。

1 自动化立体仓储系统总体方案

自动化仓储系统中，核心部分是自动化仓库的设计，并进行模拟操作，可以了解实际配送情况以及仓储情况。比如在设计仓库时，对于采用的仓储方式以及货架结构需要根据货物的大小以及存储的频率确定，这就需要对货架的规格、仓库的存储数量合理设计，还要对堆垛机进行设计。

2 自动化立体仓储系统的构成

自动化立体仓储系统分为4个部分构成，即自动化立体仓库、自动化成品装箱码垛系统、智能输送系统和总控制器（图1）。

自动化成品装箱码垛系统启动之后，执行操作的是工业机器人，每个机器人都有各自的功能价值，其中一个机器人搬运货物，另一个机器人装箱检测，还有一个机器人进行码垛。传送线所发挥的主要作用是传送货物以及运输载货箱体，对货物的位置检测并准确定位。智能输送系统启动之后，将货物运送到指定的地点，将规定的作业完成，该系统被设置在自动化装箱码垛系统与自动化立体仓库之间，主要发挥桥梁作用。堆垛机是自动化仓库系统的核心，其所发挥的功能是存取货物。当系统启动之后，进入到运行环节，每个设备都能够发挥其功能，按照指令将自身的工作完成。

2.1 仓储系统设计

对自动化立体仓储系统进行设计中，需要合理选择机械设备、电气设备以及各种控制设备。仓库有不同的排列方式，存货量也会有所不同，一般可以采用通道式的排列方式、回流式的排列方式、转移式的排列方式和旁流式的排列方式。其中通道式的排列方式是出库作业不与入库作业同时进行，没有合理利用平面;采用转移式的排列方式，就是一台堆垛机的运行不局限于一个货架，而是在多个货架之间运行，出库作业的效率与入库作业的效率都不是很高;旁流式的排列方式主要是按照不同的工位进行的，对于不同的加工产品需要运行的工艺流程也有所不同，对特定的货位需要特殊安排出库和入库，这种排列方式能够有效衔接生产线，但是会导致系统复杂化;回流式的排列方式是在货架的同一端安排出库系统和入库系统，这样可以使布局紧凑，提高空间的利用率。

2.2 系统所发挥的功能

（1）管理中心是整个系统的核心，主要由上位机完成作业。具体功能是在上位机存储仓库中的货物信息，对工业机器人的反馈信息能够实时接收，还可以及时获得货物在运输过程中所在位置，按照当前信息指令将入库任务完成，入库指标形成，由此监督控制和管理整个仓储系统。

（2）控制中心所发挥的主要功能是当管理中心发出指令之后严格执行，分配有关的系统执行部分，发挥上位机与执行器的桥梁作用。当控制器运行中，可以对化立体仓库系统自动控制，同时控制码垛系统和输送系统，使这些系统都可以自动完成任务，系统的通信工作得以完成。

（3）执行部分所发挥的主要功能是接受控制中心的控制，控制执行设备的运行中将设定的动作完成，从而实現所需的操作过程。

3 货架的设计

固定货架需要使用统一的货箱装运货物，即便是不同类型的货物也能够存放在货架上，采用设计方式更便于使用。在设计仓库的过程中，要考虑到货物的大小，还要详细了解货物周围的空间以及货架的结构。如果周边的空间非常小，就不能充分利用货架空间。在空间非常小的情况下，进行货物储存的时候无法顺利实施。仓库的高度要合理设计，操作上部货物的时候要与货架之间保持距离，操作下部货叉的时候也不能距离货架太近。

将货仓的高度确定为300mm，要求货仓底部的间隙设定为500mm，货仓顶部的间隙设定为100mm。

自动化立体仓库的形式是7层、4列，货仓的规格是300mm×250mm×300mm。

L=4×300+5×50+200=1650mm;

B=250+2×50=350mm;

H=500+100+300×7+50×7=3050mm。

4 堆垛機的设计

现在的堆垛机有很多种，根据货架结构可以选择两种形式：单柱堆垛机和双柱堆垛机。单柱堆垛机结构所具备的特点是，装载平台的提升运动可以在一根立柱上完成;而双柱堆垛机所具备的特点是，需要将两根立柱安装在装载平台上，其中的一根立柱可以承载装载平台，使其处于水平运动状态，另一个立柱则可以促使装载平台进行提升运动。

堆垛机总体结构设计;设计自由度装载平台，所涵盖的内容包括提升机构、货叉以及水平行走机构;对设计的机构校核强度，使强度和刚度都符合要求。自动化仓库可以自动化运行，堆垛机是重要的体现。在进行堆垛机设计中，在设计机械结构时，根据具体的需要合理设计堆垛机的整体结构，并设计水平行走装置、装载平台以及提升机构。

5 自动化立体化仓库存储策略

5.1 专用存储模式

专用存储模式所发挥的作用是针对每一类货物都设计一个专用的货位区，每个货位所能够存储的货物都是指定的。做到存储模式针对特定的货物，这种存储模式的一个重要优势是可以明确分类货物，管理上更加方便，而且降低了操作难度。但是，这种存储模式也存在缺点，在存储的时候做到了精细化，但是效率比较低，如果某个种类的货物短缺，就会出现空置货位的现象，造成浪费，导致立体仓库不能合理利用。

5.2 分类存储模式

这种存储模式所具备的特点是对货物分类存储，按照货物的存取频率对获取的位置合理规划，存储的位置具有很强的灵活性。这种存储模式的使用频率高，接近于堆垛机的起始位置。如果存取频率不是很高，就会远离堆垛机的起始位置，也就是说，距离仓库的顶部非常近。这种仓储模式有着清晰的区域规划，管理非常便利，这是其优点。分类存储模式缺点，是不能高效利用仓库的整体空间，需要投入的成本也高。

5.3 共享存储模式

该仓储系统的设计中，货位运送有采用了上位机监控的方式，包括准确的货位以及出库时间和入库时间都能够获取，所应用的是基于共享模式建立起来的分类随机存储模式，划分立体仓库进行存取频率高低的区域，之后可以根据需要随机存取，分类存储模式的优点体现出来，突出了共享存储模式的优点，货位可以很明确地分类，货位有更高的使用效率。

在保证作业效率的前提下，需要严格遵循几项原则。在货位将货物存放好之后，不能对整个立体仓库的稳定性造成不良影响，要使生产效率提高，货物的质量有所保证，就要做到先入库的先出库，使货物的周转效率提高。

6 结束语

在存储货物时，使用自动化立体仓储系统可以提高系统的运转效率，而且流水线作业效率也极大提高。所以，研究自动化仓储系统对于制造业和物流业而言具有现实意义，不仅能够提高经济效益，还可以创造社会效益。

参考文献

[1] 秦萍.基于PLC控制自动化立体仓储系统设计探究[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2020（10）：189-190，193.

[2] 卢浩博，郑勇.现代物流与自动化立体仓库系统的构成探究[J].产业创新研究，2020，49（20）：123-124.

[3] 曹雷.自动化立体仓库系统的设计与实现[D].沈阳：中国科学院大学（中国科学院沈阳计算技术研究所）硕士学位论文，2020.