科学论坛 ｌ■ Ｃｈｉｎｅ Ｓｃ；ｔｅｎｃ￣Ｇｉｒｄ ｒ＇Ｐ￣ｓｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｖ／ 自动化立体仓库的发展与展望 刘伟钦 （集美大学机械工程学院福建厦门３６１０２１） ［摘要］针对物流机械设备中的典型代表自动化立体仓库阐述了其发展现状，并对自动化立体仓库系统的组成结构进行了深入地分析，在此基础上得出随着科学技 物流机械货物存取 自动小车存取系统 术的不断发展最后必将推动自动化仓库技术向更高阶段即智能自动化方向发展。 ［关键词］自动化立体仓库中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ａ文章编号：１００９—９１４Ｘ（２００８）１２（ａ）一００３８—０２ 一、引言 （一）货物储存系统 物流机械设备是物流系统中的物质基础，伴随着物流的发展与进步，物 流机械设备不断得到提升与发展。物流设备领域中许多新的设备不断涌现， 如四向托盘、高架叉车、自动分拣机、自动引导搬运车（ＡＧＶ）、集装箱 等，极大的减轻了人们的劳动强度，提高了物流运作效率和服务质量，降低 了物流成本，在物流作业中起着重要作用，极大的促进了物流的快速发展。 自动化立体仓库正是融合了众多先进技术的典型代表。 二、自动化立体仓库的发展趋势 自动化立体仓库（ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ）是现 代物流技术领域内一种仓储方式。它是以高层货架为主体，以成套搬运设备 为基础，以计算机控制技术为手段的高效率、大容量存储的机电一体化集成 系统。 货物储存系统是自动化仓储系统的基础，主要由高层货架系统组成。仓 储技术的发展由平面转向高层立体化以后，高层货架为仓库的主体和标志， 货架越高，仓储量越大。货架在物流及仓储中占有非常重要的地位，随着现 代工业的迅猛发展，物流量的大幅增加，为实现仓库的现代化管理，改善仓 库的功能，对货架不仅要求数量多，而且要求具有多种功能，并实现机械 化、自动化要求。主要的货架类型有以下三种：单元式货架、贯通式货架与 旋转式货架。如图ｌ所示。 （二）货物存取系统 自动化仓储系统的货物如何存取，不仅关系到货物的周转效率，而且关 系￣ＵＡＳ／ＲＳ建筑结构的设计方案。存取装置要具有高空存储作业的性能，操 作要安全、准确，既能自动化作业，又能实现遥控作业。货物存取装置主要 有吊车、叉车和堆垛机等。其中堆垛机在现代自动化立体仓库中应用较为广 其发展经历了几个历程：第一代：产生于６Ｏ年代的美国，第一代机械式 立体仓库系统（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｈｉｇｈｒｉｓｅ Ｗａｒｅｈｏｕｓｅ Ｓｙｓｔｅｍ），操作人员通过 泛。巷道式堆垛机（简称堆垛机ｓｔａｃｋｅｒ）是随着立体仓库的出现而发展起来 的专用起重机，其重要用途是在高层货架的巷道内来回穿梭运行，将位于巷 道口的货物存入货格，或者取出货格内的货物运送到巷道口。通常一个巷道 配备一台堆垛机，有时两个或多个巷道共同使用一台堆垛机。 （１）整机沿巷道纵向（列方向）的地面轨道上运行，载货台沿立柱垂向 （层方向）升降，载货台上的货叉机构沿巷道横向（排方向）双向伸缩。这样能 很好地满足ＡＳ／ＲＳ中货物存取的要求，而且货架最低层与地面距离以及最高 层与顶棚距离都较小，巷道的宽度也可以尽量压缩，因此仓库的空间和平面 利用率就高。 （２）堆垛机的纵向和垂向运行采用变频调速控制，使各机构高速运 行、换速平稳、低速停准，提高仓库的使用可靠性和缩短作业时间。 （三）货物输送系统 入／出库输送系统是货架与货物入／出库的联结输送系统。输送机是按照 电器开关按钮来控制机械设备进行出入库作业，实现了搬运的机械化；第二 代：７Ｏ年代末，随着ＰＬＤ，ＡＳ／ＲＳ，ＡＧＶＳ，Ｂａｒｃｏｄｅ Ｓｃａｎｎｅｒ等设备在立体仓库 的应用，实现了控制自动化；第三代：８０年代末，计算机技术在自动化立体 仓库的应用，诞生了集成化立体仓库系统，形成了由管理级，监控级，控制 级组成的三级分布式控制结构，上位管理机协制整个仓库系统的出入库 作业和库存管理，并且与下位工厂计算机信息关联网相联结，实现管理微机 化；：９Ｏ年代，智能型立体仓库系统，可实现对出入库任务和 仓库信息的全自动处理，而且还可根据生产计划报表分析、制定出所需材料 与劳动力，并依据物资的现有库存量提出适当的建议等；第五代：目前向“ ３Ｉ”（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ，ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）仓库系统过渡。 三、自动化立体仓库的组成结构 自动化仓储系统从结构上看主要由四个部分组成：货物储存系统、货物 存取系统、货物输送系统、控制和管理系统。 规定路线连续地或间歇地运送散料物料和成件物品的搬运机械，最常用的是 辊式输送机和链式输送机输送机系统是由两个以一ｋ输送机及其附件组成一个 比较复杂的工艺输送系统，完成物料的搬运、装卸分拣等功能。 自动化仓库中的货物输送装置主要有传送带、各种流动小车及ＡＧＶ等， 短距离的传送还可以采用机器人。 ＡＧＶ是自动化仓库中的一种比较先进的货物输送装置，是装有电磁或者 光学导引装置的运输车辆，能够沿着规定的导引路线行驶，将货物送到规定 的地方。２Ｏ世纪６Ｏ年代初，美国在ＡＳ／ＲＳ中首先使用自动导引小车，经过多 年的研究和推广应用，自动导引小车的结构、技术性能和应用水均有了较大 的提高。自动导引小车广泛用于柔性生产系统（ＦＭＳ）、柔性搬运系统和 ＡＳ／ＲＳ中。 机器人作为自动化仓库的输送己经比较普遍，它们的应用既减轻了手工 搬运的劳动量，又提高了ＡＳ／ＲＳ的输送效率。 （四）控制与管理系统 图１ 自动化立体仓库三维简图 根据自动化立体仓库的不同情况，可采用不同的控制方式。现代化的 ３８｛拜技博览 科学论坛 Ｃｈｉｎｏ Ｓ，ｃｉｅｎｃ￣ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒ￣＇ｌｅｗ ●Ｉ ＡＳ／ＲＳ控制系统采用分布式控制，即由管理计算机、控制计算机和直接 控制堆垛机、入／出库输送机等现场设备的控制器组成控制系统。 管理计算机是ＡＳ／ＲＳ的管理中心，承担着入／出库管理、盘库管理、查 询、打印及显示、ＡＳ／ＲＳ经济技术指标的计算分析等功能，包括在线管理和 离线管理。 智能集成到物流系统中。目前，智能仓储系统的基本原理已经在一些实际的 物流系统中逐步得到实现。可以预见，２１世纪智能仓储技术将具有广阔的 应用前景。 控制计算机是ＡＳ／ＲＳ的控制中心，它沟通并协调管理计算机、堆垛 机、入／出库输送机等设备之间的联系，控制和监视整个ＡＳ／ＲＳ的运行，并根 据管理计算机或者自动键盘的命令组织流程以及监视现场设备运行情况和现 场设备状态、监视物流流向及收发货显示，与管理计算机、堆垛机和现场设 备通信联系，还具有对设备进行故障检测及查询显示等功能。 四、自动化立体仓库发展展望 自动存取系统（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ） 作为ＡＳ／ＲＳ的一种可替代的系统，ＡＶＳ／ＲＳｓ作为一种新型的货物存取系统，在 各个方面都体现出了更强的性能，２０００年后在欧洲等发达国家逐渐受到关 注。由于堆垛机能同时进行水平和垂直运动，存取效率较高，所以传统的自 ｂ 一： 动化仓库一般采用堆垛机存取货物（一般称为ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ：ＡＳ／ＲＳｓ）。然而堆垛机只能服务单一的巷道，若发生故 障，那么该巷道则无法进行出入库操作，进而使整个仓库运行效率受到影 响。而对于自动小车存取系统（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ：Ａｖｓ／ＲＳ）而言，它是利用轨道导引小车（ｒａｉ卜ｇｕｉｄｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅｓ： ＲＧＶｓ）在物流仓库货位问的轨道上作水平运动实现货物的出入库操作，其垂 直运动是依靠安置在仓库边缘的升降机系统来完成的，这是区别于ＡＳ／ＲＳ系统 的一个主要特征。ＡＶＳ／ＲＳ主要包括轨道导引小车系统（ｒａｉｌ—ｇｕｉｄｅｄ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ｓｙｓｔｅｍ：ＲＧＶｓ）、升降机系统和货架以及货物缓存区，如图２所示 随着现代工业生产的发展，柔性制造系统（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ 一图２ 自动小车存取系统结构简图 Ｓｙｓｔｅｍｓ）、计算机集成制造系统（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ）和工厂自动化（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）对自动化仓储提出更高的要 求，搬运仓储技术要具有更可靠、更实时的信息，工厂和仓库中的物流必须 参考文献： ［】］张建斌，孙启鹏．我国物流设备发展趋势［Ｊ］．经济物流，２００４，（８）：２８— ３０． 伴随着并行的信息流。射频数据通信、条形码技术、扫描技术和数据采集越 来越多的应用于仓库堆垛机、自动导引车和传送带等运输设备上，移动式机 器人也作为柔性物流工具在柔性生产中、仓储和产品发送中日益发挥重要作 ［２］陈雯，凌定成．现代生产物流技术［Ｊ］．科技资讯，２００７，（２）：１８６— １８７． 用。实现系统柔性化，采用灵活的传输设备和物流线路是实现物流和仓储自 动化的趋势。 ［３］ＭＡＬ她０ＲＧ Ｃ Ｊ． Ｃ０ｎｃｅｐｔｕａｌｉｚｉｎｇ ｔｏｏｌｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｒｅｔｒｉｅｖａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００２，４０（８）：１８０７—１８２２． 人工智能技术的发展必将推动自动化仓库技术向更高阶段即智能自动化 方向发展，在智能自动化物流阶段，生产计划做出后，自动生成物料和人力 需求，查看存货单和购货单，规划并完成物流。如果物料不够，无法满足生 产要求，系统会自动推荐修改计划以便生产出等值产品。这种系统是将人工 作者简介： 刘伟钦，男，集美大学机械工程学院。 （上接第２８页） 且应尽量避免碰撞钢筋、止螺栓、吊环、预埋件等。浇注时，应控制砼的均 通过以上总结可看出，由于水工构筑物自身的特殊性，决定了其施工的 难度和复杂性。但是，作为监理工程师和甲方代表，只要把握住了水工构筑 物施工阶段各个环节应控制的关键点，并严格遵循监理工程程序，搞好其质 量监理和监督检查工作，保质保量的完成工程任务。 匀性和密实性。应防止砼分层离析，砼由料斗、漏斗内卸出进行浇注时，其 自由倾落高度不得超过１．５ｍ，否则应采用串筒下料，以防产生石子堆积，影 响质量。浇注砼时，应经常观察模板、钢筋、支架、预埋件和预留洞的情 况，当发现有变形，移位时，应立即停止浇注，并应在砼凝结前修整完好。 在浇注壁板与顶板时应在壁板浇注完毕后，停歇卜１．５ｄ，时，使砼获得初步 沉实后再继续浇注，以防止壁板联接处出现裂缝。在已硬化的施工缝上浇注 砼前，应清除垃圾、水泥薄膜、表面上松动的砂石和软弱砼层，同时还应加 以凿毛，用水冲洗干净并充分湿润。浇注时，把残留在砼表面的积水应予以 清除，注意清理时，不得碰撞钢板止水带及钢筋，并清除其上的油污。施工 缝处的振捣工作应加强，使其紧密结合。 （五）砼的养护 参考文献： ［１］ＧＢ５００１０—２００２混凝土结构设计规范． ［２］ＧＢ５０２０４—２００２混凝土结构工程施工质量验收规范 为保证已浇注好的砼进行养护，既已大多采用覆盖浇水自然养护，覆盖 草袋应在砼浇注完毕后４ｄ，时进行，防水砼养护时长不得少于１４天，砼的养 护用水应与浇注用水相同，当日平均气温低于５℃时，不得浇水。 ［３］ＧＢＪ１０７—８７混凝土强度检验评定标准． ［４］ＧＢ５０１０８—２００１地下工程防水技术规范． ［５］ＧＢ５０２０９—２００２建筑地面工程施工质量验收规范． 科技博览ｌ３９
