一、自動倉儲系統(tǒng)及其分類
1．自動倉儲系統(tǒng)的定義
自動倉儲系統(tǒng)的廣義的較為完整的概念是：可對集裝單元貨物實現(xiàn)自動化裝卸車、自動化堆拆碼、自動化存取并進行自動控制和信息管理的倉儲系統(tǒng)。發(fā)達國家由于實現(xiàn)了托盤和集裝單元的標準化與社會化，隨著運輸和信息基礎建設的不斷進步，具有裝卸、堆拆碼、存取、控制和信息五個自動化系統(tǒng)并實現(xiàn)系統(tǒng)集成的大型自動倉儲系統(tǒng)較為普遍。中小型自動倉儲系統(tǒng)則較少采用自動裝卸車、自動堆拆碼。倉儲與配送、分揀的關系密切，平面和立體的庫中揀選、庫揀合一；立體倉庫的在線托盤揀選；儲揀合一的堆垛機式、輸送機式、重力式等自動緩存補貨系統(tǒng)的實踐，拓寬了自動倉儲系統(tǒng)定義的內涵。在物流規(guī)劃設計過程中，分別納入倉儲或分揀進行系統(tǒng)設計。
能實現(xiàn)計算機信息控制、基本上無人連續(xù)自動存取的自動倉儲系統(tǒng)的倉儲模式很多，先列舉下列模式，參見圖1至圖8：
圖1輸送機式
圖2穿梭小車式
圖3重力式
圖4駛入式
圖5激光導引無貨架高密度倉儲
圖6激光導引有貨架倉儲
圖7鋼絲繩卷揚機高密度倉儲
圖8穿梭板式立體倉儲
以上自動倉儲系統(tǒng)的模式，不包括各類高架、低位人工叉車為主的倉儲模式。這些自動倉儲系統(tǒng)的模式各有千秋，由于篇幅所限不再贅述。歸結起來，由于高架、低位人工叉車為主的倉儲模式造價偏高、效率較低，只能應用在特定的物動量較小的場合。
有軌巷道堆垛機高架自動倉儲系統(tǒng)是自動倉儲系統(tǒng)的主流模式(無軌高位叉車也可形成高架庫，但不屬自動倉儲系統(tǒng))，由此而產(chǎn)生的自動倉儲系統(tǒng)的狹義定義是：自動倉儲系統(tǒng)是由高層貨架、有軌巷道堆垛機、出入庫輸送機系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、計算機倉庫管理系統(tǒng)及其周邊設備組成，可對集裝單元貨物實現(xiàn)自動化存取、控制和管理的倉儲系統(tǒng)。2.有軌巷遵堆垛機高架自動倉儲系統(tǒng)的分類
這里有多種分類法，大體上有以下幾種型式：托盤式、箱盒式、無托盤式；分離式、庫架合一式；單深式、雙深式、多深式；單又式、雙叉式、多又式；單柱式、雙柱式。
二、自動倉儲系統(tǒng)裝備的市場需求宏觀預測
自1959年世界第一座自動化立體倉庫在美國阿爾巴馬州美國國際紙張公司建成以來，至1980年代中期，美國擁有2000多座自動化立體倉庫，英國有500多座，德國有1200多座。
日本自1969年建成第一座自動立體倉庫以來，到1982年擁有3000多座，年均增加214座。日本在1989～2004年共銷售19249座，年均銷售1203座，其中90％在國內銷售。在經(jīng)歷了1991年1814座的銷售高峰后，盡管近年來日本經(jīng)濟低迷，在2002年跌落銷售849座的低谷，但2004年又復蘇到銷售1544座。日本1994～2004年共銷售巷道堆垛機25487臺，年均銷售231 7臺(見表1、表2)。
表1 日本1989-2004年高架庫銷售概況
表2 1989年-2004年日本高架庫建設概況
雖然零庫存與庫存最小化理論、VMI供應商管理庫存、追求JlT的生產(chǎn)環(huán)境，在沃爾瑪、雀巢、家樂福、戴爾等公司大行其道，許多第三方物流公司聲稱要取消倉庫，但是，美國2000年的倉庫面積達到65億平方英尺(約6億平方米)，比1999年增長了6 6％。配送中心是越建越大，企業(yè)所管理的倉庫的面積也越來越大。美國Hallmkk公司建立了多達120個巷道的立體倉庫。美國擁有最大倉庫的50家企業(yè)中，有18家公司擁有1000萬平方英尺(約93萬平方米)以上的倉庫。
我國第一座全自動高架倉庫于1978年研制成功，到2005年已建成自動化立體庫500余座，2005年有50座左右。已建成自動化立體庫的數(shù)量按行業(yè)分布，醫(yī)藥占25％、煙草占24％、機械占22％、電器電子占11％、食品占6％、倉儲服務占5％、金融占1％、出版等其他占6％。
我國人民的衣食住行在改革開放以來已經(jīng)有了質的提高，工業(yè)制品的“衣”(包裝)“食”(原材料、配套件)“行”(交通運輸)也有了很大改善，而住(倉儲)的條件，從整體上講，仍然簡陋落后。高架庫的市場保有量、年建設量僅為日本的3％左右，堆垛機的年銷售量為日本的5％左右。這與我國經(jīng)濟的快速、持續(xù)發(fā)展不相協(xié)調。我國沿海開放地區(qū)的經(jīng)濟、技術水平，與日本1980年代相當，同樣是人口密度大、土地資源緊缺，理應在自動化倉儲系統(tǒng)的建設上出現(xiàn)快速發(fā)展。
隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，土地政策的收緊，工資成本的上升，以及自動化倉儲技術的完善和物流裝備價格的相對降低，如同日本1980年代那樣，我們可以預測到“十一五”末期的2010年，自動化倉儲系統(tǒng)的年銷售座數(shù)將達到140座，巷道堆垛機的年銷售臺數(shù)將達到500臺，分別是日本1980年代末的1/10和1/2。
三、建設自動倉儲系統(tǒng)需要注意的問題
第一，要合理確定庫存規(guī)模。
確定庫存規(guī)模，要避免主觀隨意性或單純按照當前庫存量設計，避免過度的庫存最小化或貪大求洋這兩種傾向。
企業(yè)的庫存需求取決于企業(yè)的網(wǎng)絡結構和顧客服務期望的水平。以成品庫存為例，庫存的規(guī)模不僅直接影響到企業(yè)的實時服務水平；也影響到倉儲模式與建設投資；同時還影響到庫存持有成本等企業(yè)的運行費用。
所謂“零庫存”，包含兩層含義：
一是強調“零”庫存，即庫存為零。這種理解對于當今的中國國情可能就有所偏頗�！傲恪睅齑鎽斒且粋�系統(tǒng)指標，建立在供應鏈系統(tǒng)非常完善的前提下，通過供應鏈中各個環(huán)節(jié)的緊密配合和無縫連接而達到整個系統(tǒng)的庫存最少，成本最低。而不應當是片面強調供應鏈條上的某一個環(huán)節(jié)(即單一企業(yè))的零庫存，以加大上游環(huán)節(jié)或下游環(huán)節(jié)的庫存量為前提，甚至是為代價，而滿足鏈條中的優(yōu)勢環(huán)節(jié)的“零庫存”，使得整個供應鏈系統(tǒng)的運行成本并沒有降低，甚至還會有所提高。這就背離了“零庫存”的概念，而只是意昧著供應鏈中庫存的轉移，使“零庫存”的概念表面化。同時“零”庫存也考驗著優(yōu)勢環(huán)節(jié)的企業(yè)駕馭上游與下游的能力和管理水平，存在著加大缺貨成本等風險。
二是以“零庫存”為目標，強調庫存的最小化。
這也是目前多數(shù)企業(yè)不斷追求的目標。企業(yè)在考慮庫存的數(shù)量即庫存規(guī)模時，應同時考慮滿足客戶服務水平、投資大小以及使庫存持有成本、缺貨成本最小化等多個方面因素。設置庫存的目的是要以最低限度的存貨來實現(xiàn)所期望的客戶服務。雖然大量的存貨可以用來彌補物流網(wǎng)絡中的不足，但在某種程度上卻降低了物流管理的質量，加大了庫房的投資，占用了更多的資金，產(chǎn)生了更多的過期、老化、落后、呆滯和報廢品。因此。把過度的存貨用作向顧客提供的服務，將最終導致更高的物流總成本。
企業(yè)的經(jīng)營決策與成本、經(jīng)營數(shù)量、利潤有關，合理確定庫存的規(guī)模需要嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)分析、科學的未來發(fā)展預測。F．N Harris在1915年提出一項簡單而有用的庫存控制數(shù)量模式，將數(shù)量分析方法大量應用于解決庫存管理問題。之后更出現(xiàn)了許多新的模式和方法，例如，采用安全庫存法計算安全庫存量(如下圖)；經(jīng)濟訂貨時間、經(jīng)濟訂貨批量等(EOQ)也是普遍應用于計算庫存的管理。
計算安全庫存量后，對于年銷量波動比較大的，還可以根據(jù)每年銷售的高峰階段系統(tǒng)地計算庫存的合理規(guī)模。對于計算后的結果還需進一步驗證，如蒙德卡羅(Monte Carlo)技術也是目前比較普遍應用的一種模擬技術的驗證方法。我們應用上述數(shù)據(jù)分析的方法，成功地為十多個項目提供了合理的解決方案。
第二，要合理確定倉儲模式。
對于我國多數(shù)地區(qū)、多數(shù)行業(yè)仍然需要充分利用現(xiàn)有傳統(tǒng)倉儲資源，不能盲目建設現(xiàn)代自動倉儲系統(tǒng)。對于我國優(yōu)勢地區(qū)、優(yōu)勢行業(yè)、物流量大、單元集裝合理方便的優(yōu)勢企業(yè)應當通過科學論證，適度采用現(xiàn)代自動倉儲系統(tǒng)。有人看到1990年代進口的自動倉儲系統(tǒng)投資偏大、運行成本偏高、維修不便等問題，主張建設平庫或多層樓房庫。我們在十多個物流項目的規(guī)劃設計中，通過倉儲模式專項論證，推薦了巷道堆垛機高架庫模式，得到了認可。在此，我們大聲呼吁：我國優(yōu)勢地區(qū)、優(yōu)勢行業(yè)、物流量大的優(yōu)勢企業(yè)應當通過科學論證，適度采用巷道堆垛機高架庫(這里，一定要注意三個“優(yōu)勢”、物流量大、單元集裝合理方便、科學論證、適度等前提)。理由如下：
1巷道堆垛機高架庫能夠體現(xiàn)中央提出的科學發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展的思想。我國不可再生的土地資源非常貧乏，中央已經(jīng)陸續(xù)出臺了許多節(jié)約土地資源的措施。采用高架倉庫可以節(jié)約土地資源，體現(xiàn)科學發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展的指導思想。城市居民新建住宅絕大多數(shù)已經(jīng)由平房改為樓房或高層樓房，條件合適的倉庫也應建成高架庫，以便為子孫后代留下生存空間。
2高架立體倉庫的信息化程度高。高架立體倉庫能夠更好地實現(xiàn)高度信息化，例如可以點對點取貨，可以不加思考地先進先出、就近先出；同類商品分多個巷道存儲(防止故障的發(fā)生)；有的企業(yè)已經(jīng)把攝像頭裝上了堆垛機，可以實現(xiàn)自動盤點，將來也可以在托盤上裝上RFID，實現(xiàn)自動盤點。
3巷道堆垛機高架庫能夠更好地適應現(xiàn)代企業(yè)應有的快速反應、提高準確率、降低差錯率的要求。其自動出入庫的準確率可以達到99 99％以上，結合分揀的適度自動化，差錯率可以降低到十萬分之三，相比人工為主的處理方式，差錯率可以降低十倍以上。這對提高競爭力、提高企業(yè)的信譽度、提高用戶的滿意度有很大好處。
4巷道堆垛機高架庫的投資費用和運行費用并不高。(1)自動化立體倉庫的平面利用率高，比三層貨架多層樓庫高20％左右。
(2)自動化立體倉庫空間利用率高，比三層貨架多層樓庫高兩倍，一般可以堆9～10層，托盤式樓層庫只能堆3層。
(3)巷道堆垛機高架庫存取效率高，比三層貨架多層樓庫高1到1 5倍，每臺堆垛機每小時大約可以存取50個托盤，而普通叉車平均只能存取20～28個托盤，三向叉車效率更低。
(4)堆垛機的投資成本略低或者持平。每臺堆垛機的價格已經(jīng)從240萬元(西歐)、120～180萬元左右(日本)，降低到45～60萬元(國產(chǎn))，比之普通叉車17～25萬元并不特別高。由于每臺堆垛機相當于2至3臺叉車的效率，所以從投資取向上看，堆垛機并不貴。若是三向高位叉車，每臺投資要達到六七十萬元。
(5)堆垛機的運行成本和維護成本也較低。由于堆垛機是電動軌道式運行，能耗較低。而叉車是輪胎式運行，阻力較大，又有液壓，維修麻煩；電能要通過蓄電池由交流轉為直流，電池的維護損耗折舊較大；電能要轉為液壓進行提升，增加損耗。
(6)高架立體倉庫的土建費用根據(jù)各地提供的平米造價，并不因為高達24米就大幅度提高了造價，與鋼結構平庫價差在400～600元／平方米左右，與多層承重達2噸的框架結構持平，或者高200元／平方米左右。
(7)高架立體倉庫空調、通風、除濕、采暖、照明的成本也較低。自動化立體倉庫與平庫相比，由于不需要照明就可以自動運行，因此照明散熱也小，而且高架立體倉庫窗戶很小，密封性好，保溫性好，符合節(jié)能要求。
表3是我們?yōu)槟呈袩煵莨九渌椭行牡膶嶋H需求做出的對比分析。根據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，單箱的投資，平庫是高架立庫的191％；而單箱的運行費用，平庫是高架立庫的1 20％。高架庫還有信息化程度高，自動化程度高，安全性好，適應突發(fā)情況需要可兩、三班制等優(yōu)點。
表3
下面還可以參考法國計算的不同倉庫形式的比較(見表4)。
表4
第三，要把握設計自動倉儲系統(tǒng)的關鍵點。
1.合理的囪動倉髓系統(tǒng)的總體規(guī)劃
自動倉儲系統(tǒng)在建設項目總體規(guī)劃中的位置起著舉足輕重的地位。合理的自動倉儲系統(tǒng)的總體規(guī)劃應當通過多方案的技術經(jīng)濟對比，有的要進行專項論證，解決主要人流、物流是否沒有交叉干涉；物流是否可以直達化、路徑是否最短、線路最優(yōu)；倉庫是否和生產(chǎn)工藝有機銜接，是否可以避免迂回、倒流和往復，減少裝卸搬運環(huán)節(jié)等。以某項目為例，在設計過程中過分強調生產(chǎn)車間和庫區(qū)的分區(qū)，把物流的倉儲區(qū)、出入庫區(qū)與物流需求點、生產(chǎn)線分開，庫區(qū)和生產(chǎn)工房用長數(shù)十米的長廊連接，物料必須經(jīng)過升降機、長廊上的輸送機才能輸送到生產(chǎn)線，存在物料輸送線路長、周轉次數(shù)多、設備維護難、系統(tǒng)響應慢的弊端。因此，合理的自動倉儲系統(tǒng)在總體規(guī)劃上要與生產(chǎn)工藝緊密連接，打破人為劃分的功能分區(qū)限制，使自動化立體倉庫成為總體規(guī)劃的一部分并與生產(chǎn)工房連為一體，減少廠區(qū)內的運輸量，縮短工房之間的運輸線路及動力管線。
2.合理的囪動倉儲系統(tǒng)建筑、結構形式
立體倉庫按建筑形式可分為庫架合一式和分離式。國際上比較先進的做法是庫架合一，即將小斷面的鋼結構構件依附在高架庫貨架上，利用高架庫貨架很大的空間剛度，抵抗水平風或地震作用。頂蓋、外墻配置以輕型材料，形成完整的高架庫系統(tǒng)。分離式是指在建筑物內部儲存貨物的貨架獨立存在，自動化立體庫的梁、柱獨立建造，相互之間沒有直接連接。目前，國內自動化立體倉庫主要采用分離式。分離式可以將現(xiàn)有的建筑物改造為自動化倉庫，也可以將貨架拆除，便于改造。
國內自動化立體倉庫的建筑結構型式主要有兩種，一種是采用門式鋼架鋼結構，輕型屋蓋，輕型外墻；另一種是采用排架結構，現(xiàn)澆或預制鋼筋混凝土柱，網(wǎng)架或鋼桁架屋蓋，外墻一般采用砌體。兩種結構型式各有優(yōu)缺點，從使用及工期方面來看，門式鋼架更實用一些�？刹捎靡凿摴遣噬摪宓膰o結構，它擁有足夠的強度且有施工快、價格低的優(yōu)點。
3．合理的自動化立體倉庫的嵩度、長度、寬度
基本要求是在滿足貨位、出入庫能力、消防、通風、空調需求的前提下，達到空間利用的最大化，長、寬、高的合理化；堆垛機等的性價比最優(yōu)化；單位托盤投資最小。一些項目出現(xiàn)高架庫偏低、偏短的現(xiàn)象，使單位托盤投資成倍增加。
——高度雖然日本已經(jīng)出現(xiàn)50米的堆垛機，上海也出現(xiàn)30米的高架庫，但我國高架庫高度一般不宜超過24米。這是因為建筑超過24米，消防、建筑的費用將會大幅度上升超過30米堆垛機費用也會大幅度上升。如何充分利用24米以下的空間，在空調、消防、地面標高等方面有許多細節(jié)可以優(yōu)化，有時可以多出一層貨位。某知名公司建設的南方某項目，比合理的高度低了三分之一，堆垛機的數(shù)量也就多了三分之一。
——長度的選擇與堆垛機的速度、加速度、高度、出入庫能力等相關。除了出入庫能力需求大而多選堆垛機且貨位需求不大，因而可以縮短巷道長度以外，一般要追求巷道長度合理的最大化，以追求貨位的最大化，進而減少堆垛機的臺數(shù)。用19米高、空載行走速度160米／分、實載加速度0．3米／秒2的堆垛機進行仿真，其合理的巷道長度是85米。過長會降低出入庫效率，過短會降低空間利用率。用提高行走速度來加長巷道長度并提高出入庫能力的辦法，往往并不理想，如將空載行走速度160米／分改為240米／分，出入庫能力只提高1．5％而堆垛機的價格可能提高20％-30％。
——寬度取決于在有自動消防條件下的3000平方米的消防分區(qū)、消防通道、消防管道、貨架拉筋等細節(jié)的合理化。當?shù)叵谰值恼莆粘叨纫彩侵匾蛩亍?.合瑗的自動化立體倉庫通風空調
對溫濕度要求較嚴的物品，以卷煙輔料平衡高架庫為例，室內空氣溫濕度要求為溫度夏季27℃(±2。C)，冬季22。C(±2。C)，相對濕度60％(±5％)。
需要解決的問題主要有兩點：一是鋼結構的防護問題，要保證其耐久性，該類廠房難以做到定期維護；二是防霉、防結露問題，在冬季，室內外溫差大，屋面結露問題嚴重。目前，國內該類廠房一直未能解決好上述兩個問題。根據(jù)經(jīng)驗，采用保溫潔凈板內膽方案，即在高溫、高濕環(huán)境的庫房內增加一層保溫潔凈板，形成獨立的封閉空間，可以較好地解決這一問題，缺點是造價偏高。
5.合理的自動化立體倉癢消防系統(tǒng)
自動化立體倉庫的消防系統(tǒng)應是基于庫區(qū)智能火災探NIP．警及自動滅火并采用網(wǎng)絡技術集中控制的消防系統(tǒng)。
在規(guī)劃設計上，自動化立體倉庫要滿足防火分區(qū)要求，各防火分區(qū)之間有防火門，防火門和輸送設備之間有電信號連鎖，輸送設備和生產(chǎn)線等有信號連鎖。有火災信號輸入時，輸送機有貨物正在防火卷簾門下通過時，輸送機繼續(xù)搬運貨物，防止防火卷簾門將貨物卡住，一旦通過防火卷簾門，輸送機停止搬運，防火卷簾門落下；輸送機搬運的貨物不在卷簾門下時，輸送機立即停止搬運。
6.合驥的自動化立體倉蘼系統(tǒng)仿真
自動化立體倉庫設計的優(yōu)劣和存在的問題，如系統(tǒng)出入庫能力、是否存在瓶頸、主機輔機在系統(tǒng)中的能力與數(shù)量方案是否合理等，可用仿真技術手段加以驗證、分析。
現(xiàn)以某物流配送中心的總體設計方案為例，該配送中心的規(guī)模和物流量都很大，入庫、補貨、分揀和出庫流程復雜。這樣一個復雜的物流系統(tǒng)很難用解析方法進行定量的分析，采用系統(tǒng)仿真方法可以幫助理解貨物操作的流程、提出量化的評價指標。進行系統(tǒng)仿真的目標是，評價系統(tǒng)設計方案是否合理，判斷整個工藝流程是否順暢、有無阻塞產(chǎn)生。
在系統(tǒng)設計的初期，原方案是在工房的東西兩側同時執(zhí)行出入庫操作，補貨出庫在立體庫的西側。我們提出，在立體庫兩側同時出入庫的方案不可取，應該在立體庫的一側即東側集中出入庫。為說明建議方案的正確性，對單側出入庫、--N入庫另一側出庫以及兩側同時出庫這三個方案進行仿真對比。分析系統(tǒng)仿真結果得出以下結論：東、西兩側同時出庫是不合理的。只在東側出庫，可以充分發(fā)揮巷道堆垛機的出入庫能力。東側出入庫兩層設置會造成阻塞。東側出入庫應改為三層設置，堆垛機的運行狀態(tài)正常。設置三層出庫輸送系統(tǒng)，能夠解決補貨的物流瓶頸問題。東側出入庫改為三層設置后，經(jīng)仿真仍發(fā)現(xiàn)在二層出庫輸送系統(tǒng)會產(chǎn)生局部堵塞。據(jù)此修改拆零補貨流程，修改后的方案可以避免在二層出庫輸送系統(tǒng)產(chǎn)生阻塞。
四、自動倉儲系統(tǒng)的技術發(fā)展趨勢
在系統(tǒng)設計方面。21世紀物流前沿概念和技術之一是精細物流和精細供應鏈。國際物流技術發(fā)展的新趨勢之一是現(xiàn)代物流技術日益滲透到生產(chǎn)線中。要用精細物流支撐精細制造、精細加工、柔性生產(chǎn)，用現(xiàn)代物流技術配合、支撐、改造、提升傳統(tǒng)生產(chǎn)線。如在煙草行業(yè)，傳統(tǒng)物流技術在制絲線的體現(xiàn)是，用帶式輸送、振動輸送、風力輸送、提升喂料、柜式存儲等組成連續(xù)自動化流水生產(chǎn)線。由于精細加工、柔性生產(chǎn)、多品種、小批量、靈活應對市場等需求的牽引，能點對點自動存取的高架箱儲、作業(yè)和搬運相結合的機器人、AGV、RFID等現(xiàn)代物流技術逐步進入制絲線。我們在某大型項目的20萬平方米的主廠房內，規(guī)劃設計上打破傳統(tǒng)設計布局，設計了7個自動倉儲系統(tǒng)與生產(chǎn)線緊密結合，用3個自動高架箱儲系統(tǒng)代替大部分柜式存儲，達到了提高精細化、柔性化、信息化程度，縮短物流流程，降低物料損耗，減少占地面積，降低建設投資等效果。
要注意整體式立體庫的設計和建造技術的發(fā)展。1989～1998年日本整體式立體庫銷售822座，占整體式立體庫與分離式立體庫銷售之和13363座的6．15％；而整體式立體庫銷售額3878 72億日元，占整體式立體庫與分離式立體庫銷售額9420 04億日元的41．58％。這說明整體式立庫數(shù)量雖少但銷售額可觀。我國整體式立體庫十分罕見，原因是國內對整體式立體庫設計和建造技術不甚精湛，沒有性價比有吸引力的解決方案。今后應當加強整體式立體庫的設計和建造技術的跟蹤、研發(fā)和推廣，如建筑貨架一體型構造的有限元分析、消防的認可、桁架組合的減震緩沖等。
在單機方面，巷道堆垛機技術的發(fā)展趨勢是：①高速化。最大行走速度可達400米／分，升降速度達200米／分，要根據(jù)庫長、庫高，選用經(jīng)濟實用、速度及加速度值匹配的設備，不必追求更高速度。復合作業(yè)循環(huán)時間可以提高到50～70次／小時。②超高層。最高達50米；日本出現(xiàn)了高度50米、3000千克、最大行走速度200米／分、升降速度200米／分、叉垛速度60米／分、采用伺服驅動的堆垛機，其升降速度200米／分令人注目，這可在50米高度下運行保持其出入庫能力。③自重輕。采用CAD／CAE有限元分析、新材料等技術，自重減輕；提升方法是激光定位+旋轉編碼器。④準確化。由地面鏈條帶動鏈輪、角編碼器認址、認址片檢測認址到激光測距檢測認址。一般水平位置采用旋轉碼器加激光定位，升降位置采用旋轉碼器加認址片，伸叉位置采用接近開關+旋轉編碼器，使停位精度從±10毫米降為±5毫米，甚至達±3毫米；有的升降位置也采用激光定位+旋轉編碼器；有的認為采用激光定位是錦上添花，對提高停位精度作用不大。⑤驅動技術。由傳統(tǒng)的調速技術，有的發(fā)展為內置嵌入式計算機矢量變頻調速技術，從而獲得更佳啟動停止曲線圖，減少循環(huán)時間，獲得更佳啟動扭矩；部分廠家采用交流伺服驅動，這在超高層或精確定位尚有必要，一般場合不必錦上添花。⑥通信方式。從無線、有線、電磁感應已過渡到紅外通信。多重貨位虛實探測保護技術已開始應用無線攝象傳輸。機上控制技術已開始采用PLC、現(xiàn)場總線技術代替了專用硬軟件，便于與上位機兼容聯(lián)網(wǎng)。⑦結構形式。單柱在輕、中重量級日趨普及，雙又、雙深有所應用；三又、三深已出現(xiàn)。但出于出入庫效率及小批量取貨、柔性化的考慮，并且雙深、三深要增加貨格高度，因此單伸、單叉仍是主流。⑧載質量，己達5000千克，航空集裝箱專用堆垛機已達16 5噸。
穿梭車技術
環(huán)行穿梭車的最大走行最大速度達1 60米／分；通訊方式由紅外通訊到軌道載波總線通訊；彎道檢測由磁性檢測到顏色識別檢測；控制技術采用0.1微妙的指令處理時間的PLC進行單機控制；驅動技術采用變頻器進行控制，有的走采用伺服控制技術進行控制，能實現(xiàn)包括開環(huán)矢量、固定V／F、平方V／F、閉環(huán)矢量、伺服控制在內的多種運行模式；通訊模式由基于RS232的紅外通訊，最大76．8千比特／秒的數(shù)據(jù)傳輸率，最長1 5米傳輸距離，到基于軌道放大器調制解調技術的工業(yè)總線通訊，最大500千比特／秒的數(shù)據(jù)傳輸率，最長1200米傳輸距離；多車調度系統(tǒng)技術由采用紅外通訊到采用軌道載波總線通訊。
堆垛拆碼技術
隨著工業(yè)機器人批量生產(chǎn)，價格降低，堆垛、拆碼作業(yè)有用工業(yè)機器人取代傳統(tǒng)滑動下落式堆碼機的趨向。與圓柱坐標、直角坐標、龍門式機器人相比，關節(jié)式尤其是六關節(jié)式工業(yè)機器人得到更廣泛應用，交流伺服傳動和三維運動學控制軟件可以使B軸在每秒270。高速運動時，仍然可以達到0．4毫米的重復定位精度。但由于周邊設備綜合集成等因素，抓取煙箱時，很難突破12箱／分。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)帶視覺識別的裝卸機器人同無人自動導引車相結合。
倉儲電氣控制技術
倉儲物流信息技術向集成化、模塊化方面發(fā)展，信息流、物流、商流(資金流)的集成和分離；虛擬庫存、虛擬分區(qū)、庫中揀選、在線揀選、供應商管理庫存等豐富了wMS的功能和內涵。條碼技術、射頻識別(RFID)技術、圖像識別技術、無線網(wǎng)絡技術有了新的發(fā)展和應用。這里不作贅述。
五、自動倉儲系統(tǒng)應用舉例
現(xiàn)以成都卷煙廠為例，介紹自動化立體倉庫在現(xiàn)代煙草工業(yè)中的應用。
成都卷煙廠物流系統(tǒng)包含了自動化立體倉庫系統(tǒng)、自動化輸送系統(tǒng)、自動導引車系統(tǒng)、機器人作業(yè)系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、消防自動報警滅火系統(tǒng)、多媒體實時監(jiān)控系統(tǒng)、計算機模擬仿真系統(tǒng)和計算機集成管理系統(tǒng)(參見圖9)。物流系統(tǒng)以管理軟件為核心，實現(xiàn)原料、輔料、成品系統(tǒng)的調度管理，倉儲管理，收發(fā)貨管理，搬運管理，監(jiān)控管理，數(shù)據(jù)存儲，與MIS系統(tǒng)的接口管理。整個自動化物流系統(tǒng)涉及到的技術領域有現(xiàn)場總線技術、機器人技術、激光定位、無線通訊、條碼技術、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡通訊、紅外通訊等，是一個涉及光、機、電、信息技術的高技術水平、高度復雜的系統(tǒng)工程。
成都卷煙廠自動化物流系統(tǒng)滿足年產(chǎn)量1 00萬箱(500萬件)的處理能力，年工作日300天，每日兩班制生產(chǎn)。
1.原料物流系統(tǒng)為原料的及時、精確配方提供保證，同時便于實時、準確地掌握原料信息，為原料科學管理提供依據(jù)。原料系統(tǒng)包括：貨位數(shù)3120個，巷道堆垛機3臺，高速穿梭車1臺，輸送設備90余臺套，能滿足存儲片煙5天的量和制絲8000千克／小時的生產(chǎn)能力要求。
2.輔料物流系統(tǒng)能根據(jù)生產(chǎn)計劃，及時、適時、準確地為生產(chǎn)車間提供所需的輔料，合理控制輔料庫存量，減少短缺、積壓的現(xiàn)象，最大限度追求庫存占用資金的最小化。系統(tǒng)包括：貨位數(shù)4320個，巷道堆垛機3臺，AGV激光導引小車6臺，高速往復式穿梭車1臺，輸送設備60余臺套，能滿足年產(chǎn)100萬箱卷煙所需輔料的配送和儲存要求。
3.成品物流系統(tǒng)及時、準確掌握成品庫存信息，減少成品短缺、超儲、呆滯、積壓的現(xiàn)象，快速準確地響應市場的變化。系統(tǒng)包括：貨位數(shù)7200個，巷道堆垛機6臺，機器人3臺，高速往復式穿梭車1臺，高速連續(xù)提升機2臺，箱煙分揀輸送機3臺，其他輸送設備160余臺套，可存儲34560大箱(共172800件)卷煙。
由于成都卷煙廠的物流系統(tǒng)設備規(guī)劃設計方案合理，技術先進實用，招標方案嚴謹，在設備上至少節(jié)約了1000萬元。
圖9成都卷煙廠物流系統(tǒng)構成
通過我們對多層樓倉庫與高架立體庫的經(jīng)濟指標比較論證，經(jīng)平庫、立庫、多層樓庫、穿梭式密集庫多方案的技術經(jīng)濟分析對比，確定了采用巷道堆垛機式的立體倉庫方案。
僅以成品庫多層樓庫與巷道堆垛機式的立體倉庫的經(jīng)濟指標對比為例摘錄如表5�？梢�，僅成品庫巷道堆垛機式立體倉庫比多層樓庫的投資可以節(jié)省1000萬元；年運行費用可以節(jié)省93萬元／年。與實施自動化物流系統(tǒng)前的2004年比，2005年銷售稅利增長47633萬元，利潤增長了10953萬元，可見自動化物流系統(tǒng)的建成對工廠銷售稅利和利潤的增長起到了一定的推動和促進作用。
表5
自動化物流系統(tǒng)提高了生產(chǎn)物流系統(tǒng)的自動化程度和信息化程度，減輕了手工作業(yè)強度，提高了原輔材料供應的準確度和使用部門的滿意度。原料物流系統(tǒng)實現(xiàn)科學配方、均勻攙兌、批次管理，及時剔除廢煙并補料，由于采用計算機管理從而避免了由于人工差錯引起配方失誤而造成質量事故和經(jīng)濟損失的情況，相應為工廠節(jié)省一筆費用。輔料物流系統(tǒng)減少了流通中的出錯率，系統(tǒng)能夠實現(xiàn)信息跟蹤不斷線，跟蹤輔料質量，及時科學的配盤送料，避免了輔料存儲和使用過程中的浪費，可為工廠節(jié)約大量費用；同時，由于輔料庫采用一二級庫合一的存儲策略，將比一二級分開存儲的策略減少輔料存儲量，從而節(jié)約輔料占用資金。成品物流系統(tǒng)減少了流通中的出錯率，提高了對市場快速反應能力，減少了成品在存儲過程中的損壞率，降低了成品在流通中的出錯率，在為企業(yè)減少成品損壞費用的同時，大大提高了消費者對企業(yè)產(chǎn)品的滿意度和美譽度。以上對卷煙產(chǎn)品質量的穩(wěn)定提高和對企業(yè)物流成本的降低，對支持中式卷煙開發(fā)、實現(xiàn)精細加工、進一步降低企業(yè)生產(chǎn)成本將起很大作用，可以獲得很大的宏觀、間接的經(jīng)濟效益。
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