基于现代物流存储空间的思考

张爱君

摘要：当前世界经济发展的趋势是全球化和市场化，是集于物流、信息流和资金流于一体的现代物流配送中心，在全球化和市场化的新时代，现代物流将会进一步促进世界经济和贸易的发展，但存储空间的不足在一定程度上制约了其正常发展。构想建设自动化立体仓库加速商品流通，减少商品损坏，降低流通成本，节约土地资源面积，降低人力资源费用支出。此外，自动化立体仓库还能提高货物的周转率、经营的灵活性和工作效率。最终以最快速度、最低价格和最佳服务来满足人们各种需要，进而促进现代物流行业又好又快的发展。

关键词：存储空间  自动化  立体仓库  物流

中图分类号：F253.9    文献标识码：A   文章编号：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

自动化立体仓库的构想是基于有效提高空间利用率，充分节约有限且宝贵的土地资源，在可利用土地日趋紧张的社会背景下，空间利用率的问题已被国际社会高度关注，与保护环境、节能减排等国际社会普遍关注的问题紧密的联系起来了。

1 自动化立体仓库基本概况

自动化立体仓库的建设是基于促进现代物流行业又好又快发展，自动化立体仓库是一种多层存放货物的装置[1]，主要由高层货物架、巷道堆垛机、出入库输送设备、自动控制和管理系统组成。出入库辅助设备和巷道堆垛机能够完成货物的出入库作业，自动控制和管理系统能够控制综合库房管理和上级管理系统联网，最终实现管理的现代化和存取的信息化，能够按照指令自动完成货物的存取作业，并对库存的货物进行自动化管理[2]。

2  自动化立体仓库总体结构和工作流程

自动化立体仓库是通过建立多层立体仓库，利用堆垛机将货物运送到高层存储空间，以达到充分利用空间，减少土地占有面积，提高土地使用率，以此建成先进的货物存储空间，提高企业生产管理水平。同时使用PLC编程实现自动控制立体仓库的运行，优化存取货物路径，节约运送货物的耗时，提高运送效率。最终建立成一套完整且满足实际需求的立体仓库[3]。

2.1主要设备介绍

2.1.1 高层货架

高层货架是立体仓库建设的一项重要内容，它直接影响着立体仓库面积和空间的利用率。货架由多层次立体排放的货仓构成，每个货仓具有其独立的物理地址和虚拟地址，达到方便存取。每个倉位的下方安装限位开关，堆垛机安装运行碰触行程开关，可以将信号传输给PLC并即时检测出堆垛机的具体位置。每个货仓的托盘号分别储存在堆垛机和计算机的数据库中，操作员可利用比对功能来比较计算机中记录和堆垛机中记录，以此实现高层货架的搭建。

2.1.2 堆垛机及托盘

堆垛机是自动化立体仓库的核心部件，通过手动操作、半自动操作或全自动操作实现把货物从一处搬运到另一处。堆垛机的中央有一个可以上下移动和伸缩的托盘，堆垛机和托盘的移动均靠直流减速电机来驱动。堆垛机和托盘下有巷道来保证堆垛机与货架在竖直方向上平行，堆垛机的高度和高层货架相同。为了增加稳定性，采用两条平行导轨。堆垛机的运动有沿巷道的水平移动、升降台的垂直上下升降和货叉的伸缩。通过堆垛机在运行过程中与高层货架上的行程开关的接触，由PLC判断堆垛机所在位置，一旦找到需要的货位，在水平和垂直方向上制动，货叉将货物自动推入货格，或将货物从货格中取出[4]。

为了避免出现意外造成事故，在巷道的左右盡头与升降台上下尽头都安装有限位开关，当限位开关被碰触后，系统显示出错，自行结束当前任务，并自动修正返回初始位置等待纠错。

2.2总体结构

自动化立体仓库的硬件结构框图如图1所示，工业控制计算机安装有西门子组态软件WinCC6.0，在机上运行编制的HMI监控程序可实现整套系统的直观监控。工控机与PLC之间通过USB-MPI适配器连接，应用西门子编程软件（Step 7v5.4）编制运行于PLC上的控制程序。高层立体货架及其他辅助装置的运行状态由传感器实时采集并送入PLC的DI模块。控制程序根据工艺流程及控制要求自动运算通过DO模块输出控制信号，最终控制堆垛机及托盘的运行。

2.3工作流程

自动化立体仓库的工作过程可以分为以下几步。

（1）在堆垛机的初始位置放入托盘及货物，并在操作界面下的输入框内输入仓位号，输入仓位号码后进行虚拟地址检测，分别确定水平位置和垂直位置。在寻找到地址之后还要进行一次检测，以便检查错误，校正误差，点确定后，由工控机向PLC传输指令，PLC按程序确定堆垛机运作方案后自动控制堆垛机运作。

（2）水平电机启动，堆垛机水平运动，在运作过程中通过堆垛机碰触行程开关产生的反馈信号判断堆垛机是否到达指定与单元格相同的列数，当到达制定列数时，堆垛机水平制动，竖直升降机启动，以相同的原理到达与指定单元格相同的行数。此时货物已到达指定单元格的入口处。

（3）这时PLC根据之前“存/取”货物的指令控制升降台“向上/向下”运动一小段距离，一边托盘插入收回，货叉再将货物送入单元格内，并“向下/向上”即“放下/抬起”货物，之后收回货叉。

（4）同理在行程开关的信号下回到初始位置，完成货物的“存/取”。

综上，自动化立体仓库的工作流程可以归纳为如图2所示。

3.自动化立体仓库的应用前景

3.1自动化立体仓库的特点

（1）通过计算机智能化管理，实现了存储空间中的帐、物、卡管理一致，物料堆放位置精准，加快了存取的响应速度;（2）实现了物料与搬运设备的有机联通，确保了物料的及时供给;（3）有效减少库存量，加快资金周转;（4）提高空间利用率，缩小平面厂房的建设面积;（5）降低工件损坏和物料丢失率;（6）拓宽物料存放范围;（7）减少管理人员，降低费用支出;（8）建设耗资相对较大，适合批量生产建设。

3.2自动化立体仓库的优点

3.2.1提高空间利用率

建设自动化立体仓库的目的就是为了提高空间利用率，最大限度地节约有限且珍贵的土地资源。在西方发达国家，提高空间土地资源利用率已被人们高度重视。将土地资源的管理与应用写入相关法律规定中，以确保土地资源确实应用在刀刃上。通过计算可以得出，自动化立体仓库其空间利用率为普通平面存储空间的2～5倍，具有广泛的利用价值。

3.2.2货物存储实现动态管理

传统仓库仅为货物存放场所，存放货物是其唯一的功能，是一种“静态储存空间”。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自动存取，而且还可以与仓库以外的生产环节有机联通，通过计算机智能管理系统和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产加工的重要组成部分，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加工，进而形成一个自动化的物流系统，这是一种“动态储存空间”，这也是新时代现代物流行业发展的一个方向[5-6]。

3.2.3减少管理人员，节约管理费用

按照当前构想理念，一个大型自动化立体仓库只需1～2名操作人员和1名维修人员，这将大大减少企业雇佣工人带来的费用开支，降低了使用成本。

3.2.4系统方便修正

采用PLC模块化控制程序，自动化立体仓库运行过程中只需调用子程序模块，这样大大降低了程序设计的复杂程度，方便了程序进行调整，而且为仓库的拓展提供了便利的条件。整个程序包括主程序模块、手动按键子程序模块、紧急停止按键子程序模块、初始化程序模块、存取仓位号赋值程序模块、空仓位号赋值程序模块、托盘平移运动程序模块和托盘升降运动程序模块。

总之，自动化立体仓库的建设在一定程度上将会促进现代物流系统的快速发展，它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、实现仓储自动化、提高人员素质、降低储运损耗、减少物料周转和加快资金流通等诸多优点，必将成为行业中的一个亮点。

4.结语

自动化立体仓库的构想与发展，是建立在现代工业与科学技术相融合的基础之上。现代化大生产会促进工业生产社会化、专业化和集中化。生产的高度机械化和自动化必然要求物资的供应与分发及时、迅速和准确，这也就迎合了自动化立体仓库构想建设的初衷。

参考文献

[1] 秦凯，周骥平，潘殿生，等.管材存储自动化立体仓库的开发设计[J].制造业自动化，2021，43（5）：84-88.

[2] 冯慧.自动化立体仓库货位分配研究[J]. 物流技术，2021，40（4）：86-89.

[3] 张慎.石家庄卷烟物流配送中心场内物流系统优化[D].石家庄：河北科技大学，2017.

[4] 张洪波.自动化立体仓库设计与实现[J].新型工业化，2021，11（6）：22-24.

[5] 邹红运，苏亮，张勇德，等.浅谈自动化立体仓库控制系统选择[J].新型工业化，2021，11（5）：184-185.

[6] 杜宇，于旭，宁丹阳，等. 自动化立体仓库的系统设计及应用验证[J].组合机床与自动化加工技术，2020（4）：114-117，122.

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