自动化立体仓库控制系统在安全管理中的运用

柏承东

（福建省工业设备安装有限公司，福建三明 365000）

0 引言

自动化立体仓库控制系统是一种不需要人工操控就能够按照所给指令来完成存储和提取货物的系统。随着互联网和大数据被广泛应用于各行各业中，物流业也正在发生改变，已经进入了智慧物流时代。同时，配合着计算机管理系统，物料的放置越来越趋于合理化，货物进出速度加快，运行效率显著提高。它是一个运输设备管理系统，由计算机控制系统和通信系统两大部分组成，可以实现在仓库的任何位置存储和提取货物的功能。

计算机应用技术、设备与货位优化管理、物流监控与通信等相关技术共同构成了自动化立体仓库控制系统。从这点来看，它是一种运用先进技术的新型仓库管理系统:不仅可以完成传统仓库所具有的基本功能，还兼备货物分拣、梳理货位的功能；可以自动存储、检索及取出货物而无需人工处理。因此，它能高效率地利用仓储空间，快速、合理地存储物料，及时、准确地提供物品。

1 自动化立体仓库的安全管理

1.1 仓储安全管理现状

虽然目前仓储物流企业高度重视安全管理，但多数单位存在着把重点放在出现安全事故后的处置问题而非注重事故发生前的预防机制。不过，有相当部分安全事故的处置方式是，上级部门在事故发生后成立调查组，查明事故原因并处理相关责任人员，然后下发整改通知，再开展安全隐患调查。这种例行公事般的处置安全事故的模式可能会在短期内收到成效，但从仓储安全管理的长期性来看，难以保证不再发生相类似的事故。所以，仓储物流单位应当把安全管理工作的重点放在事故发生前，一方面运用科学的分析工具预测当前安全形势，另一方面，建立起预防机制，要做到及时排查并识别出安全隐患，并制定具有针对性的整改措施，以此来避免事故的发生。

1.2 自动化立体仓库作业过程中的风险

由于自动化立体仓库在货物的转运与存储中用到了高层货架，它在降低仓库投资成本、改善工作环境、提高空间利用率等方面具有明显的优势。但是需要看到，其在降低劳动成本、提高物资保障效率的同时，也给作业工人与货物带来了风险。主要有如下4 个方面:

（1）设备故障风险:由于机械设备在操作过程中发生损坏、操作人员维护或操作不当，无法对仓储开展作业。比如传送带的机械卡或传输电缆，造成机械损坏；传感元件检测元件损坏、检测失灵、计算失真，造成运输错误等。

（2）数据安全风险:主要是仓库控制系统中数据备份不及时导致数据的丢失，或者操作人员输入数据不准确造成的记录数据与实际数据不相符等。

（3）资产安全风险:包括由于在货物出入库的过程中没有清点与核对，出现了少收、多发的情况；货物超载运输及存储过程中货架的安全出现问题等。

（4）人身安全风险:其主要来源于两个方面，一是由于人员操作失误导致高层物品坠落而引起的安全事故，二是立体仓库在运作过程中因机械设备故障带来的人身伤害。

如果不考虑自动化立体仓库的优点，上述风险一旦形成事故，其带来的负面影响便是:首先，对员工而言，事故造成的人身伤害是不可挽回的，这将使他们未来的生活存在极大的困难；对公司而言，由于仓储设备存在着安全隐患，将会被起诉。因此，安全事故带来的负面影响会在公司的经济层面进一步蔓延。因此，应当用好自动化立体仓库控制系统，让仓库的安全生产管理更加有效。

2 自动化控制系统在仓库安全生产管理中的实现

2.1 自动化控制系统的组成结构

立体仓库有3 种自动化控制作业方式，分别是集中式控制、分离式控制和分布式控制。一般来说，立体仓库的计算机控制系统由三级构成，分别是管理级、中间控制级和直接控制级。首先，管理级的主要功能是对出入仓库、转存、存储过程中的货物信息进行管理和维护，避免出现信息紊乱的状态。其次，对中间控制级而言，其主要目的是控制仓库货物的通信和操作过程。最后，直接控制层可以对每个机械设备上进行独立操作，以实现仓库操作的高度自动化。图1 是自动化立体仓库的控制流程。

仓库自动化控制系统由自动化设备控制系统、仓库监控系统、仓库调度系统和仓库信息管理系统4 个部分组成:自动化设备控制系统负责管控机械设备的运行状况；仓库监控系统主要负责对仓库中设备的具体运行情况进行实时监控；仓库调度系统主要是对货物的出、入仓库及转运任务实时跟踪并调度；仓库信息管理系统的功能是管理仓库中货物的各种信息，包括出、入仓库货物管理以及货物数量的库存信息等。

图1 自动化立体仓库控制流程

2.2 自动化设备控制系统

自动设备控制系统可以根据客户和货物的具体情况来配置相应的货物存放区域和位置，还可以根据仓库中自动化设备的运行情况，合理安排出入库任务。自动设备控制系统的运行过程如下:首先，根据货物的具体情况分配仓库的存放区域和存储空间；然后，根据仓库中设备的运行状况、货物的位置以及操作方式，合理地安排货物的出入库任务。同时，密切监控仓库中机械设备的运行状态，以便在仓库设备的某个模块或者系统出现故障时，可以及时排查故障，以确保货物出入库操作的正常运行。

为了完成货物的检测与识别，使用到的传感器主要有称重传感器、电容式传感器、电感式传感器、光电传感器以及色标传感器等，用于布置检测点的位置主要包括入库台、出库台、立体仓库货架、巷道堆垛机等。在操作运行的过程当中，传感器的主要作用是参与货物运输过程中的识别工作。也就是说，货运托盘会将货物发送到存储平台，经过一系列的传感器检测后，巷道堆垛机再将货物运送至指定位置。反之，也可以指定堆垛机将货运托盘取出并运送至交付平台，以完成交付操作。

2.3 仓库监控系统

自20 世纪60 年代我国建设自动化立体仓库以来，仓储物流技术的发展与创新受到学者们的关注与重视。自动化立体仓库以其在仓储物流行业中的发挥的重要优势，被应用得越来越广泛。仓库监控系统介于管理级与控制级两者之间，是自动化立体仓库控制系统的重要组成模块；它不仅是实现仓库管理和监控功能的重要基础，也对自动化仓库操作运行的可靠性与安全性产生着重要的影响。

针对仓库监控系统的设计，大多数国外的应用程序都是基于成熟的组态软件改进的，例如美国的InTou、德国西门子的Win CC 等。尽管软件存在着部分缺陷，如脚本容易崩溃、程序过于复杂等，但是其在人机交互方面已经做得很人性化。

对于自动化立体仓库而言，其在监控系统方面主要有两点需求——状态监控功能和设备调试功能。基于这两点需求，仓库监控系统的设计应当符合下列要求:①须满足货物搬运过程对设备运行状况的全程监控；②能够设置堆垛机的工作模式，控制堆垛机各种行为状态；③控制显示屏幕，以反映系统运行过程中堆垛机的实时工作状态；④接收并管理计算机报告在运行过程中发生的故障、作业执行情况和设备状态等；⑤能够接收设备位置及状态等信息，向堆垛机发出操作命令。

2.4 仓库调度系统

仓库调度系统的主要功能是，基于仓库自动化设备的运行轨迹与设备的运行情况，进行动态调整，以实时完成仓库出入库货物管理信息系统的任务跟踪和出入站任务的管理。因此，为了保证货物调度的可靠性，在进行货物调度之前应进行必要的重量和尺寸检测，目的是为了强化对所存储货物的可控性。这时需通过货物的条形码来进行校核，因此仓库调度系统中除了要有货物出入库的外形检测与重量检测功能外，还应具备货物条形码的识别功能。在这个过程中，仓储调度系统的物流控制通过控制元来进行配置，控制单主要由占用状态、运行方向、预留类型等属性组成，能最大限度提高设备之间协同操作的效率。

2.5 仓库信息管理系统

仓库信息管理系统由两个子系统构成:一是仓库基本信息系统，二是出入仓库操作系统。前者的主要功能在于，统计仓库货物和供应商的基本信息，查询仓库的存放区域和位置、备份和还原各种信息以及维护数据库的基本信息等，为货物的出入库操作与货物转运提供信息支撑。后者基于状态转换的思想来处理数据，即根据仓库中货物的实时状态信息对其进行出入库执行操作，并提供ERP 接口。对大多数立体仓库而言，货物的数据存储主要包括货物的价格、库存量、商品特征以及货物层数、编码等方面。为了管理和存储商品信息，一般的做法是，将所有货物存储数据发送至计算机控制系统，然后将这些数据信息传输至下一台计算机。其中，采用多级库存记录模式是智能仓储管理的重要组成部分，其优势在于，多层次库存记录模式能够实现对仓库物品的定期检查和管理，因而可以有效保障仓库中物品的数量和质量，使仓库的实际情况始终处于可控状态，同时也有助于仓库的记录信息与实际信息保持一致。因此，利用这种仓库信息管理系统，可以实现仓库货物操作的高度自动化，降低员工的安全风险。

3 结论

货物在自动化立体仓库的存储与转运已经成为商品在生产、销售、物流整体流程中的重要环节，是现代仓储物流行业的显著标志。自动化立体仓库的使用，在显著提高仓库物资保障效率和工厂生产效率的同时，也提高了仓储物资的管理水平。自动化立体仓库控制系统在现代仓储物流中扮演着重要的角色，并被广泛应用于各行各业。自动化立体仓库控制系统技术在这些领域中的应用大大提高了工作效率，节省人力和物力，并减少了差错的发生。因此，为了提高自动化立体仓库控制系统在物流行业中的应用程度，应加强对仓储操作人员的技能培训，不断学习掌握自动化立体仓库控制系统的原理，只有正确使用和维护，才能实现对货物提取和存储的有效管理，并进一步降低管理成本和安全风险。