基于現(xiàn)代物流存儲(chǔ)空間的思考

張愛(ài)君

摘要：當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)是全球化和市場(chǎng)化，是集于物流、信息流和資金流于一體的現(xiàn)代物流配送中心，在全球化和市場(chǎng)化的新時(shí)代，現(xiàn)代物流將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易的發(fā)展，但存儲(chǔ)空間的不足在一定程度上制約了其正常發(fā)展。構(gòu)想建設(shè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)加速商品流通，減少商品損壞，降低流通成本，節(jié)約土地資源面積，降低人力資源費(fèi)用支出。此外，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)還能提高貨物的周轉(zhuǎn)率、經(jīng)營(yíng)的靈活性和工作效率。最終以最快速度、最低價(jià)格和最佳服務(wù)來(lái)滿足人們各種需要，進(jìn)而促進(jìn)現(xiàn)代物流行業(yè)又好又快的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：存儲(chǔ)空間? 自動(dòng)化? 立體倉(cāng)庫(kù)? 物流

中圖分類(lèi)號(hào)：F253.9? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?文章編號(hào)：1672-3791（2022）01（b）-0000-00

Thinking Based on Modern Logistics Storage Space

ZHANG Aijun

（Xi'an Kedagaoxin University， Xi'an， Shaanxi Province，710109 China）

Abstract： The current trend of world economic development is globalization and marketization. It is a modern logistics distribution center integrating logistics， information flow and capital flow.In the new era of globalization and marketization， modern logistics will further promote the development of world economy and trade. However， the lack of storage space restricts its normal development to a certain extent. It is envisaged to build an automatic three-dimensional warehouse to accelerate commodity circulation， reduce commodity damage， reduce circulation cost， save land resource area and reduce human resource expenditure. In addition， the automated three-dimensional warehouse can also improve the turnover rate of goods， business flexibility and work efficiency. Finally， it will meet people's various needs with the fastest speed， lowest price and best service， and then promote the modern logistics industry good and fast development.

Key Words： Storage space;Automation;Three-dimensional warehouse; Logistics

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)想是基于有效提高空間利用率，充分節(jié)約有限且寶貴的土地資源，在可利用土地日趨緊張的社會(huì)背景下，空間利用率的問(wèn)題已被國(guó)際社會(huì)高度關(guān)注，與保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排等國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的問(wèn)題緊密的聯(lián)系起來(lái)了。

1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)基本概況

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)是基于促進(jìn)現(xiàn)代物流行業(yè)又好又快發(fā)展，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是一種多層存放貨物的裝置[1]，主要由高層貨物架、巷道堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送設(shè)備、自動(dòng)控制和管理系統(tǒng)組成。出入庫(kù)輔助設(shè)備和巷道堆垛機(jī)能夠完成貨物的出入庫(kù)作業(yè)，自動(dòng)控制和管理系統(tǒng)能夠控制綜合庫(kù)房管理和上級(jí)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)管理的現(xiàn)代化和存取的信息化，能夠按照指令自動(dòng)完成貨物的存取作業(yè)，并對(duì)庫(kù)存的貨物進(jìn)行自動(dòng)化管理[2]。

2? 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)總體結(jié)構(gòu)和工作流程

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是通過(guò)建立多層立體倉(cāng)庫(kù)，利用堆垛機(jī)將貨物運(yùn)送到高層存儲(chǔ)空間，以達(dá)到充分利用空間，減少土地占有面積，提高土地使用率，以此建成先進(jìn)的貨物存儲(chǔ)空間，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平。同時(shí)使用PLC編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行，優(yōu)化存取貨物路徑，節(jié)約運(yùn)送貨物的耗時(shí)，提高運(yùn)送效率。最終建立成一套完整且滿足實(shí)際需求的立體倉(cāng)庫(kù)[3]。

2.1主要設(shè)備介紹

2.1.1 高層貨架

高層貨架是立體倉(cāng)庫(kù)建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接影響著立體倉(cāng)庫(kù)面積和空間的利用率。貨架由多層次立體排放的貨倉(cāng)構(gòu)成，每個(gè)貨倉(cāng)具有其獨(dú)立的物理地址和虛擬地址，達(dá)到方便存取。每個(gè)倉(cāng)位的下方安裝限位開(kāi)關(guān)，堆垛機(jī)安裝運(yùn)行碰觸行程開(kāi)關(guān)，可以將信號(hào)傳輸給PLC并即時(shí)檢測(cè)出堆垛機(jī)的具體位置。每個(gè)貨倉(cāng)的托盤(pán)號(hào)分別儲(chǔ)存在堆垛機(jī)和計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，操作員可利用比對(duì)功能來(lái)比較計(jì)算機(jī)中記錄和堆垛機(jī)中記錄，以此實(shí)現(xiàn)高層貨架的搭建。

2.1.2 堆垛機(jī)及托盤(pán)

堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心部件，通過(guò)手動(dòng)操作、半自動(dòng)操作或全自動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)把貨物從一處搬運(yùn)到另一處。堆垛機(jī)的中央有一個(gè)可以上下移動(dòng)和伸縮的托盤(pán)，堆垛機(jī)和托盤(pán)的移動(dòng)均靠直流減速電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。堆垛機(jī)和托盤(pán)下有巷道來(lái)保證堆垛機(jī)與貨架在豎直方向上平行，堆垛機(jī)的高度和高層貨架相同。為了增加穩(wěn)定性，采用兩條平行導(dǎo)軌。堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)有沿巷道的水平移動(dòng)、升降臺(tái)的垂直上下升降和貨叉的伸縮。通過(guò)堆垛機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中與高層貨架上的行程開(kāi)關(guān)的接觸，由PLC判斷堆垛機(jī)所在位置，一旦找到需要的貨位，在水平和垂直方向上制動(dòng)，貨叉將貨物自動(dòng)推入貨格，或?qū)⒇浳飶呢浉裰腥〕鯷4]。

為了避免出現(xiàn)意外造成事故，在巷道的左右盡頭與升降臺(tái)上下盡頭都安裝有限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)限位開(kāi)關(guān)被碰觸后，系統(tǒng)顯示出錯(cuò)，自行結(jié)束當(dāng)前任務(wù)，并自動(dòng)修正返回初始位置等待糾錯(cuò)。

2.2總體結(jié)構(gòu)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)安裝有西門(mén)子組態(tài)軟件WinCC6.0，在機(jī)上運(yùn)行編制的HMI監(jiān)控程序可實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的直觀監(jiān)控。工控機(jī)與PLC之間通過(guò)USB-MPI適配器連接，應(yīng)用西門(mén)子編程軟件（Step 7v5.4）編制運(yùn)行于PLC上的控制程序。高層立體貨架及其他輔助裝置的運(yùn)行狀態(tài)由傳感器實(shí)時(shí)采集并送入PLC的DI模塊?？刂瞥绦蚋鶕?jù)工藝流程及控制要求自動(dòng)運(yùn)算通過(guò)DO模塊輸出控制信號(hào)，最終控制堆垛機(jī)及托盤(pán)的運(yùn)行。

2.3工作流程

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的工作過(guò)程可以分為以下幾步。

（1）在堆垛機(jī)的初始位置放入托盤(pán)及貨物，并在操作界面下的輸入框內(nèi)輸入倉(cāng)位號(hào)，輸入倉(cāng)位號(hào)碼后進(jìn)行虛擬地址檢測(cè)，分別確定水平位置和垂直位置。在尋找到地址之后還要進(jìn)行一次檢測(cè)，以便檢查錯(cuò)誤，校正誤差，點(diǎn)確定后，由工控機(jī)向PLC傳輸指令，PLC按程序確定堆垛機(jī)運(yùn)作方案后自動(dòng)控制堆垛機(jī)運(yùn)作。

（2）水平電機(jī)啟動(dòng)，堆垛機(jī)水平運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)作過(guò)程中通過(guò)堆垛機(jī)碰觸行程開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的反饋信號(hào)判斷堆垛機(jī)是否到達(dá)指定與單元格相同的列數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)制定列數(shù)時(shí)，堆垛機(jī)水平制動(dòng)，豎直升降機(jī)啟動(dòng)，以相同的原理到達(dá)與指定單元格相同的行數(shù)。此時(shí)貨物已到達(dá)指定單元格的入口處。

（3）這時(shí)PLC根據(jù)之前“存/取”貨物的指令控制升降臺(tái)“向上/向下”運(yùn)動(dòng)一小段距離，一邊托盤(pán)插入收回，貨叉再將貨物送入單元格內(nèi)，并“向下/向上”即“放下/抬起”貨物，之后收回貨叉。

（4）同理在行程開(kāi)關(guān)的信號(hào)下回到初始位置，完成貨物的“存/取”。

綜上，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的工作流程可以歸納為如圖2所示。

3.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用前景

3.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的特點(diǎn)

（1）通過(guò)計(jì)算機(jī)智能化管理，實(shí)現(xiàn)了存儲(chǔ)空間中的帳、物、卡管理一致，物料堆放位置精準(zhǔn)，加快了存取的響應(yīng)速度;（2）實(shí)現(xiàn)了物料與搬運(yùn)設(shè)備的有機(jī)聯(lián)通，確保了物料的及時(shí)供給;（3）有效減少庫(kù)存量，加快資金周轉(zhuǎn);（4）提高空間利用率，縮小平面廠房的建設(shè)面積;（5）降低工件損壞和物料丟失率;（6）拓寬物料存放范圍;（7）減少管理人員，降低費(fèi)用支出;（8）建設(shè)耗資相對(duì)較大，適合批量生產(chǎn)建設(shè)。

3.2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)

3.2.1提高空間利用率

建設(shè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的目的就是為了提高空間利用率，最大限度地節(jié)約有限且珍貴的土地資源。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，提高空間土地資源利用率已被人們高度重視。將土地資源的管理與應(yīng)用寫(xiě)入相關(guān)法律規(guī)定中，以確保土地資源確實(shí)應(yīng)用在刀刃上。通過(guò)計(jì)算可以得出，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)其空間利用率為普通平面存儲(chǔ)空間的2～5倍，具有廣泛的利用價(jià)值。

3.2.2貨物存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)管理

傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)僅為貨物存放場(chǎng)所，存放貨物是其唯一的功能，是一種“靜態(tài)儲(chǔ)存空間”。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用先進(jìn)的自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備，不僅能使貨物在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)按需自動(dòng)存取，而且還可以與倉(cāng)庫(kù)以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)有機(jī)聯(lián)通，通過(guò)計(jì)算機(jī)智能管理系統(tǒng)和自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備使倉(cāng)庫(kù)成為企業(yè)生產(chǎn)加工的重要組成部分，企業(yè)外購(gòu)件和自制生產(chǎn)件進(jìn)入自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存是整個(gè)生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)，短時(shí)儲(chǔ)存是為了在指定的時(shí)間自動(dòng)輸出到下一道工序進(jìn)行生產(chǎn)加工，進(jìn)而形成一個(gè)自動(dòng)化的物流系統(tǒng)，這是一種“動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存空間”，這也是新時(shí)代現(xiàn)代物流行業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向[5-6]。

3.2.3減少管理人員，節(jié)約管理費(fèi)用

按照當(dāng)前構(gòu)想理念，一個(gè)大型自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)只需1～2名操作人員和1名維修人員，這將大大減少企業(yè)雇傭工人帶來(lái)的費(fèi)用開(kāi)支，降低了使用成本。

3.2.4系統(tǒng)方便修正

采用PLC模塊化控制程序，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行過(guò)程中只需調(diào)用子程序模塊，這樣大大降低了程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，方便了程序進(jìn)行調(diào)整，而且為倉(cāng)庫(kù)的拓展提供了便利的條件。整個(gè)程序包括主程序模塊、手動(dòng)按鍵子程序模塊、緊急停止按鍵子程序模塊、初始化程序模塊、存取倉(cāng)位號(hào)賦值程序模塊、空倉(cāng)位號(hào)賦值程序模塊、托盤(pán)平移運(yùn)動(dòng)程序模塊和托盤(pán)升降運(yùn)動(dòng)程序模塊。

總之，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)在一定程度上將會(huì)促進(jìn)現(xiàn)代物流系統(tǒng)的快速發(fā)展，它具有節(jié)約用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、消除差錯(cuò)、實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化、提高人員素質(zhì)、降低儲(chǔ)運(yùn)損耗、減少物料周轉(zhuǎn)和加快資金流通等諸多優(yōu)點(diǎn)，必將成為行業(yè)中的一個(gè)亮點(diǎn)。

4.結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)想與發(fā)展，是建立在現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)相融合的基礎(chǔ)之上?，F(xiàn)代化大生產(chǎn)會(huì)促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)社會(huì)化、專(zhuān)業(yè)化和集中化。生產(chǎn)的高度機(jī)械化和自動(dòng)化必然要求物資的供應(yīng)與分發(fā)及時(shí)、迅速和準(zhǔn)確，這也就迎合了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)構(gòu)想建設(shè)的初衷。

參考文獻(xiàn)

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Thinking of storage space based on modern logistics

Abstract：The current trend of world economic development is globalization and marketization. It is a modern logistics distribution center that integrates logistics， information flow and capital flow. In the new era of globalization and marketization， modern logistics will further promote the development of world economy and trade， but the shortage of storage space restricts its normal development to a certain extent. The paper conceives the construction of automated warehouse to accelerate commodity circulation， reduce commodity damage， reduce circulation cost， save land resource area and reduce human resource expenditure. In addition， the automated warehouse can also improve the turnover rate of goods， operating flexibility and efficiency. Finally with the fastest speed， the lowest price and the best service to meet people’s needs， and thus promote the modern logistics industry good and fast development.

Key words： Storage Space， Automation， Three-dimensional warehouse