自动化立体仓库调研
关于自动化立体仓库的报告
摘要：随着加工制造业领域的拓宽和生产规模的扩大，原材料和半成品及成品的储存成为企业必须解决的重要问题，采用自动化立体仓库已成为必然的选择，因此自动化立体仓库的使用领域将更加广泛。针对自动化立体库的概念、特点及作用进行了介绍，并对发历程及展趋势做了简要分析。
前言
自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分, 它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。和厂级计算机管理信息系统联网以及和生产线紧密相连的自动化立体仓库更是当今CIMS(计算机集成制造系统)及FMS(柔性制造系统)必不可少的关键环节。
一、概述
自动化立体仓库又称自动化高架仓库或自动存储系统（AS/RS系统）。它是一种基于高层货架、采用计算机进行控制管理、自动化存取输送设备自动化进行存取作业的仓储系统。自动化立体仓库是实现高效率物流和大容量储藏的关键系统，在现代化生产和商品流通中具有举足轻重的作用。自动化立体仓库是当代货架储存系统发展的最高阶段，它和自动化分拣系统和自动导向车并称为物流技术现代化的三大标志。
所谓自动化高层货架仓库是指用高层货架储存货物，以巷道堆垛起重机配合周围其他装卸搬运系统进行存取出入库作业，并由计算机全面管理和控制的一种自动化仓库。
广义地说，自动化仓库系统是在不直接进行人工处理的情况下，能自动地存储和取出物料的系统，是一个将毛坯、半成品、配套件或产品、工具等物料自动存取、自动检索的系统，是物流系统的重要组成部分。
自动化高层货架仓库主要由货架、巷道堆垛起重机、出入库配套机械设施和管理控制系统等部分所组成。
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（一）自动化立体仓库的基本优势
1、科学存储，提高物料调节水平。作为仓库，立体仓库首先应具有储存的功能。系统应能对物料进行科学的管理，使物料合理存放，提高处理效率，适应储存和生产的工艺要求。
2、衔接生产，加快物资周转，降低成本。作为生产过程的中间环节，立体仓库应具有原材料、在制品和成品的缓冲存储功能。在自动化和机械化设备处理条件下，自动化程度提高，各种物料库存周期缩短，从而降低了总成本。
3、为企业的生产指挥和决策提供有效的依据。自动化仓库是企业信息系统的重要组成部分，尤其在集成化的环境下物流信息系统和企业信息系统成为有机的整体。企业的领导者根据库存信息制定相应的战略和计划，指挥、监测和调整企业的生产活动。
（二）自动化立体仓库的社会效益和经济效益
1、由于使用高层货架存储货物，存储区可以大幅度地向高空发展，充分利用仓库地面和空间，因此节省了库存占地面积，提高了空间利用率。目前世界上最高的立体仓库已达70m。立体仓库单位面积的存储量是普通仓库的5~10倍。采用高层货架储存并结合计算机管理，可以实现货物的先入先出原则，防止货物的自然老化、变质、生锈或发霉。
2、自动存取AS/RS使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了劳动生产率，降低了操作人员的劳动强度。同时，能方便地纳入企业的物流系统，使企业物流更趋合理化。
3、计算机控制能够始终准确无误地对各种信息进行存储和管理，减少了货物处理和信息处理过程中的差错，而人工管理则做不到这一点。同时，借助于计算机管理还能有效地利用仓库储存能力，便于清点和盘库，合理减少库存，加快资金周转，节约流动资金，从而提高仓库的管理水平。
4、自动化仓库的信息系统可以和企业的生产信息系统联网，实现企业信息管理的自动化。同时，由于使用自动化仓库，促进企业的科学管理，减少了浪费，保证均衡生产，从而也提高了操作人员素质和管理人员的水平。
5、自动化立体仓库对于提升企业形象，具有巨大的社会经济效益。
此外，自动化仓库系统适于建立仓库网络群，协调区域性甚至全国范围的物
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流。有利于建立和推行国家商品物资仓储标准体系，统一仓库业务流程标准，统一单据格式系统和管理权限，规范操作。有利于实现仓库、生产企业的电子化处理，挖掘仓库结点的物资银行功能等新型业务，利于开展电子商务和物流配送。有利于业务的开展和客户的开发，丰富工作手段，提高企业的竞争力。
二、自动化立体仓库的分类
（一）按照建筑物形式分类
按建筑形式可分为整体式和分离式两种。
1、整体式：是指货架除了存储货物以外，还作为建筑物的支撑结构，构成建筑物的一部分，即库房货架一体化结构，一般整体式高度在12米以上。这种仓库结构重量轻，整体性好，抗震好。
2、分离式：分离式中存货物的货架在建筑物内部独立存在。分离式高度在12米以下，但也有15米至20米的。适用于利用原有建筑物作库房，或在厂房和仓库内单建一个高货架的场所。
（二）按照货物存取形式分类
按照货物存取形式分为单元货架式、移动货架式和拣选货架式。
1、单元货架式：单元货架式是常见的仓库形式。货物先放在托盘或集装箱内，再装入单元货架的货位上。
2、移动货架式：移动货架式由电动货架组成，货架可以在轨道上行走，由控制装置控制货架合拢和分离。作业时货架分开，在巷道中可进行作业；不作业时可将货架合拢，只留一条作业巷道，从而提高空间的利用率。
3、拣选货架式：拣选货架式中分拣机构是其核心部分，分为巷道内分拣和巷道外分拣两种方式。“人到货前拣选”是拣选人员乘拣选式堆垛机到货格前，从货格中拣选所需数量的货物出库。“货到人处拣选”是将存有所需货物的托盘或货箱由堆垛机至拣选区，拣选人员按提货单的要求拣出所需货物，再将剩余的货物送回原地。
（三）按照货架构造形式分类
可分为单元货格式、贯通式、水平旋转式和垂直旋转式。
1、单元货格式仓库：类似单元货架式，巷道占去了三分之一左右的面积。
2、贯通式：为了提高仓库利用率，可以取消位于各排货架之间的巷道，将
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个体货架合并在一起，使每一层、同一列的货物互相贯通，形成能一次存放多货物单元的通道，而在另一端由出库起重机取货，成为贯通式仓库。根据货物单元在通道内的移动方式，贯通式仓库又可分为重力式货架仓库和穿梭小车式货架仓库。重力式货架仓库每个存货通道只能存放同一种货物，所以它适用于货物品种不太多而数量又相对较大的仓库。梭式小车可以由起重机从一个存货通道搬运到另一通道。
3、水平旋转式仓库的货架：这类仓库本身可以在水平面内沿环形路线来回运行。每组货架由若干独立的货柜组成，用一台链式传送机将这些货柜串连起来。每个货柜下方有支撑滚轮，上部有导向滚轮。传送机运转时，货柜便相应运动。需要提取某种货物时，只需在操作台上给予出库指令。当装有所需货物的货柜转到出货口时，货架停止运转。这种货架对于小件物品的拣选作业十分合适。它简便实用，充分利用空间，适用于作业频率要求不太高的场合。
4、垂直旋转货架式仓库：和水平旋转货架式仓库相似，只是把水平面内的旋转改为垂直面内的旋转。这种货架特别适用于存放长卷状货物，如地毯、地板革、胶片卷、电缆卷等。
三、自动化立体仓库的技术性能
（一）控制系统
技术先进，采用现场控制总线直接通讯的方式，真正做到计算机只监不控，所有的决策、作业调度和现场信息等均由堆垛机、出入库输送机等现场设备通过相互间的通讯来协调完成。
1、每个货位的托盘号分别记录在堆垛机和计算机的数据库里，管理员可利用对比功能来比较计算机的记录和堆垛机里的记录，并进行修改，修改可自动完成和手动完成。
2、系统软、硬件功能齐全，用户界面清晰，便于操作维护。
堆垛机有自动召回原点的功能，即无论任何情况，只要货叉居中且水平运行正常时，可按照下达的命令自动返回原点。这意味着操作人员和维护人员可以尽量不进入巷道。
3、智能的控制系统，可以实现真正的自动盘库功能，避免了以往繁重的人
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工盘库工作，减轻了仓库管理人员的工作强度，同时保证了出库作业的出错率为零。
（二）监控管理系统
监控管理系统包括数据管理、入库管理、出库管理、查询、报表、单据和盘库、报警、监控和动画等模块。
四、自动化立体仓库的组成部分
1、货架:用于存储货物的钢结构。主要有焊接式货架和组合式货架两种基本形式。
2、托盘（货箱）：用于承载货物的器具，亦称工位器具。
3、巷道堆垛机:用于自动存取货物的设备。按结构形式分为单立柱和双立柱两种基本形式；按服务方式分为直道、弯道和转移车三种基本形式。
4、输送机系统:立体库的主要外围设备，负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物移走。输送机种类非常多，常见的有辊道输送机，链条输送机，升降台，分配车，提升机，皮带机等。
5、AGV系统:即自动导向小车。根据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。
6、自动控制系统:驱动自动化立体库系统各设备的自动控制系统。以采用现场总线方式为控制模式为主。
7、储存信息管理系统:亦称中央计算机管理系统。是全自动化立体库系统的核心。典型的自动化立体库系统均采用大型的数据库系统（如ORACLE，SYBASE 等）构筑典型的客户机/服务器体系，可以和其他系统（如ERP系统等）联网或集成。
五、自动化立体仓库的优越性能
自动化立体仓库其优越性是多方面的，对于企业来说,可从以下几个方面得到体现：
1、提高空间利用率
早期立体仓库的构想，其基本出发点就是提高空间利用率，充分节约有限且
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宝贵的土地。在西方有些发达国家，提高空间利用率的观点已有更广泛深刻的含义，节约土地，已和节约能源、环境保护等更多的方面联系起来。有些甚至把空间的利用率作为系统合理性和先进性考核的重要指标来对待。
立体库的空间利用率和其规划紧密相连。一般来说，自动化高架仓库其空间利用率为普通平库的2-5倍。这是相当可观的。
2、便于形成先进的物流系统，提高企业生产管理水平
传统仓库只是货物储存的场所，保存货物是其唯一的功能，是一种“静态储存”。自动化立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且可以和仓库以外的生产环节进行有机的连接，并通过计算机管理系统和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个环节，短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成一个自动化的物流系统，这是一种“动态储存”，也是当今自动化仓库发展的一个明显的技术趋势。
以上所述的物流系统又是整个企业生产管理大系统（从订货、必要的设计和规划、计划编制和生产安排、制造、装配、试验、发运等）的一个子系统，建立物流系统和企业大系统间的实时连接，是自动化高架仓库发展的另一个明显的技术趋势。
六、自动化立体仓库的系统优点
1、节约仓库占地面积，使仓库的空间实现了充分的利用。由于自动化立体仓库采用大型仓储货架的拼装，又加上自动化管理技术使得货物便于查找，因此建设自动化立体仓库就比传统仓库的占地面积小，但是空间利用率大。在发达国家，提高空间的利用率已经作为系统合理性和先进性的重要考核指标。在提倡节能环保的今天，自动化立体仓库在节约占地资源上有着很好的效果，也是必将使未来仓储发展的一大趋势。
2、自动化管理提高了仓库的管理水平。自动化立体仓库采用计算机对货品信息进行准确无误的信息管理，减少了在存储货物中可能会出现的差错，提高了工作效率。同时，立体自动化仓库在入库出库的货品运送中实现机动化，搬运工
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作安全可靠，减少了货品的破损率，还能通过特殊设计使一些对环境有特殊要求的货品能有很好的保存环境，比如有毒、易爆的货品，也减少了人在搬运货品时可能会受到的伤害。
3、自动化立体仓库可以形成先进的生产链，促进了生产力的进步。专业人士指出，由于自动化立体仓库的存取效率高，因此可以有效地连接仓库外地生产环节，可以在存储中形成自动化的物流系统，从而形成有计划有编排的生产链，使生产能力得到了大幅度的提升。
七、自动化立体仓库的发展现状
在人力资本高企的今天，降低企业的各项成本，实现自动化管理成为企业研究的一个重要战略课题。对于制造业来说，物流成本在其成本中比重是相当大的，统计数据显示，物流费用通常占制造成本50%以上的比例，因此，物料和仓储管理以及成本控制已经成为影响产品市场竞争力的关键，和企业的效益密不可分。
由于自动化立体仓库的作业效率及自动化的技术水平可以使得企业物流效
率大幅提升，立体库的基本技术也日益成熟，因此越来越多的企业开始采用自动化立体仓库。很多企业不仅建设中大型的立体库，也根据需要建设了很多中小型自动化立体库。
据《2013-2017年中国自动化立体仓库行业投资需求和发展前景分析报告》显示，2012年是中国自动化立体库得到较快发展的一年。2012年初，由于众多物流系统工程项目的纷纷开工，自动化立体库项目建设市场一片繁荣，据不完全统计，2012年建设的具有较大规模的立体仓库在建项目有130多座，截至2012年12月，全国自动化立体库保有量超过1200座。
随着国家经济的持续向好和对自动化立体仓库需求较高的烟草、医药、机械等行业的持续快速增长，未来自动化立体仓库面临着较大的市场需求。以医药行业为例，据国家统计局数据显示，截至2012年，我国工业总产值在2000万以上的企业数量为6075家，以10%的需求量计算，医药行业对自动化立体仓库的需求量就有607套，而保有量不足200套，市场前景可观。
从这市场前景看，接下来相当长的时间内我国自动化立体仓库的发展将会大有作为，仓储领域也正等着迎接一场纵向空间的革新。
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八、结束语
随着我国流通体制改革的不断深化，对外贸易的不断发展，要求仓库的建设和管理要适应新形势的需要，还需进一步快速发展。首先应加强仓储理论研究和宣传，提高有关人士对仓库建设在物流、在国民经济发展中重要性的认识。其次，要改革现行的仓储管理体制，同时加快完善仓库功能多元化。
随着国民经济的发展，经济体制的日趋完善，生产水平的大大提高，自动化立体仓库将得到更好的使用和发展。因此，仓储自动化的普及是我国仓储业的未来趋势。
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