1、前言

自动化立体仓库是一种用高层立体货架存储物资，用自动控制堆垛机进行存取作业，用计算机控制管理的仓库。自动化立体仓库除了具有传统仓库的基本功能外，还具有分拣、理货的功能，以及在不直接进行人工处理的情况下，自动存储和取出物料的功能。其特点是以高层立体货架为标志，以成套先进搬运设备为基础，以先进的计算机控制为主要手段，高效率地利用仓储空间，节约时间和人力进行存取作业。具有巨大的社会效益和经济效益，因此被普遍的应用到各种行业。

自动化立体仓库具有广阔的市场前景。它是集机械、电子、控制、计算机技术与一体，具有科技含量高、货物存取效率高和自动化程度高等优点。从制造工厂、商场、机场、港口、到地下室都有不少立体仓库的身影。下面介绍铝型材行业成品库使用的一种自动化立体仓库。

2、自动化立体仓库的构成

自动化立体仓库的基本构成除传统仓库的库房和货架外，为了实现货物的自动存储和取出，还需相应的管理、控制及执行系统。自动化立体仓库的构成可以用图一表示：

其中货架、堆垛机、出入库台和输送系统属于自动化立体仓库的硬件组成部分，管理和控制系统属于其软件组成部分。自动化立体仓库是一个系统，需要多种设备共同协作才能顺利完成货物的出入库任务。下面就分别介绍这几种设备。

2.1货架

货架是自动化立体仓库的重要组成部分，它提供料筐和铝型材自动存储的空间。图二是某铝型材厂成品自动化立体仓库的截面示意图。

该厂自动化立体仓库车间长72米，宽25米，高12米。中间巷道配1台堆垛机，两边为高层货架，货架每排52列，高9层，两排货架共936个货位，每个货位放1筐铝型材，可放铝型材的最大长度为7米，每筐铝型材的最大重量是1200Kg，所以该仓库的库存容量是1100吨。

货架主体支撑采用定制方管，拉筋采用国标碳素结构钢管，整个仓库主体支撑顶部与堆垛机顶部轨道全部采用H钢网格状连接，形成一个整体结构。每个货位侧边和底部都安装有导向轮，确保料筐进出货位时能够平稳顺畅的运行。

2.2巷道堆垛机

堆垛机是自动化立体仓库的重要设备，它是实现铝型材自动出/入库作业的主要工具。堆垛机由电力驱动，通过自动或手动控制，实现货物的搬运。它在高层货架的巷道内来回穿梭运行，将位于入库位的货物存入货架的货位，或者相反，取出货物送到出库位。

堆垛机为4立柱式结构，由升降机构、行走机构、伸缩机构、输送机构、机架及电气部分组成。堆垛机只有精确定位(误差小于5mm)，才能有效地存取货物，否则就可能碰坏货架、货物等，严重时会损坏堆垛机本身。

为了满足工艺要求，又要提高工作效率，所以堆垛机的水平运行有三档工作速度，分别为高速(45米/分)、中速(20米/分)、低速(5米/分)，垂直升降速度分为两档，分别为40米/分、20米/分。堆垛机的电力控制采用变频调速器控制。采用PLC对堆垛机进行控制，实现自动寻址、与计算机之间的信息通讯等功能。

2.3出入库台及输送系统

入库台为入库的初始位置，铝型材在装好筐后，由行车吊到入库台上，才能进行入库操作。入库台由机架、输送滚轮系统、二位条码识别系统等组成。

输送机构是把入库台的货物输送到堆垛机可以取到的位置，或者由堆垛机出库的位置输送到出库台上。输送机构由机架、输送滚轮系统和料筐定位系统组成。

出库台与入库台刚好相反，结构组成功能一致。

2.4管理和控制系统

本系统采用西门子PLC与一台上位监控机组成一个上位连接式PLC网络，每台PLC控制一台堆垛机。配置远程I/O系统，远程主、从I/O单元接口采用RS-485总线标准，通讯距离达到300米。把带有CPU模块、LK202通讯模块及远程I/O主单元RM201模块所构成的主站放在主控室内，把带有远程I/O从单元RT201模块、输入输出模块的从站放到堆垛机上，使满足通信要求。一台或多台堆垛机均由上位监控机控制，只需在上位机调用入库单/出库单的子程序或人工输入入库单/出库单，堆垛机便自动完成装卸任务。当因为某种故障系统不能正常工作时，系统报警，此时可半自动或手动操作，同时系统还提供了16位数字显示及键盘输入和人机界面，具有显示、监视、操作、控制功能。

3、作业流程

3.1入库作业流程

货物入库时，由行车把装好铝型材的料筐吊到入库台上，人工输入编制好的入库单，内容包括：订单号、铝材型号、长度、颜色、数量、重量等信息，然后发送入库指令，货物自动输送到入库初始位置，期间二位条码识别系统自动识别料筐二位条码，并与入库单相匹配，信息传递给上位监控机，控制系统根据监控机返回来的信息来执行工作指令。堆垛机根据指令自动寻址，将货物存放到指定货位。在完成入库作业后，堆垛机向控制系统返回完成作业信息，并等待接收下一作业命令，控制系统同时把完成信息返回给监控机进行入库管理。

3.2出库作业流程

仓库管理员根据客户装车安排，在出料口控制台上输入出库单信息，监控机将自动进行库存查询，按照出库信息发送指令给控制系统，控制系统根据堆垛机的作业状态，安排堆垛机的作业序列，将安排好的作业序列逐条的发给堆垛机，堆垛机到指定的货位取出货物搬送到出库台，并向控制系统返回完成作业信息，等待下一个作业。控制系统向监控机返回该货物完成出库信息，管理系统更新库存。

3.3库存管理

该系统配有综合管理查询模块，系统通过报表查询功能可以筛选、分析、综合反映库存情况，主要有日报表和汇总报表，反映货物当日或一段时间的出入库情况，数据详实准确，还可以与企业的ERP连接，实现效率的提高和管理的加强。

4、自动化立体仓库的优越性

由于自动化立体仓库的特殊结构，使其与传统的仓库相比有如下优点：

1)提高空间利用率，充分节约有限的土地资源。

2)按订单或者品种，数据库自动管理仓库，杜绝了发货时找不到料的现象。

3)仓库盘点方便快捷，极大地减少了人力成本。

4)加快货物存储，减轻劳动强度，提高生产率

5)减少工伤和货物的损坏，改善公司形象。

6)实现机械化、自动化从而提高了仓库的管理水平

5、自动化立体仓库的缺点

1)对变化的货物种类缺乏弹性，对运转过程中出现的问题不能进行自动调节，一般需要人工干预。

2)项目实施周期长，整个工程投资大，建设周期长。

3)整个自动化立体仓库的调度系统借助于计算机，所以计算机系统在整个物流活动中的作用就类似于神经系统，一旦计算机系统遭受破坏，整个物流系统将无法运行。

6、结束语

自动化立体仓库是集多种高科技为一体的行业，是典型的技术密集型、人才密集型的行业，是物流系统中的一个重要部分，对实现企业的生产自动化和一个国家的发展有很大的作用。自动化立体仓库的产生和发展是现代制造业和现代物流业发展的结果，其自动化程度高、容量大，满足现代物流业高速发展的需要。在计算机技术、通信技术和信息技术的推动下，信息化已成为自动化立体仓库的发展趋势，各仓库车间不再独立，而是能够共享仓储资源，相互协调合作，降低运行成本，使仓库的整体运行效率达到最优，成为现代物流系统的重要组成部分。