作者簡介：汪淳，安徽工業(yè)大學管理科學與工程學院管理科學與工程專業(yè)碩士研究生。

摘 要：在冶金企業(yè)中，備品和備件的存儲量大、種類多、周轉(zhuǎn)率高，在生產(chǎn)保障中擔負著重要作用。主要針對冶金企業(yè)備品備件的倉儲管理，提出以自動化倉儲管理為基礎(chǔ)、以條形碼管理為載體并與采購供應(yīng)鏈管理相結(jié)合的立體倉儲管理解決方案。通過該方案的實施，可大幅提高倉儲管理精度及效率。

關(guān)鍵詞：條形碼管理；采購供應(yīng)鏈管理；立體化倉儲

中圖分類號：F25 文獻標識碼：A 文章編號：16723198（2014）03006402

備件和備品的倉儲管理，在冶金企業(yè)的管理流程中起著非常重要的作用，如果物流管理某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏，不能確保備品備件準確、及時的供應(yīng)，企業(yè)將受到無法估量的損失。所以，在現(xiàn)代冶金制造企業(yè)中加強備品備件的倉儲管理是非常必要的。

企業(yè)規(guī)模在不斷增大的過程中，伴隨著倉儲管理中備件備品的數(shù)量、種類也在不斷的增加，出入庫的頻率劇增，多樣化、復雜化的倉儲管理作業(yè)也成為了一大特色，現(xiàn)代倉儲管理數(shù)據(jù)采集方式和作業(yè)模式要求準確、快速，而這些是傳統(tǒng)倉庫的管理方式所無法滿足的，這已經(jīng)成為了制約企業(yè)發(fā)展的一大絆腳石，企業(yè)的生產(chǎn)受到了嚴重的影響。

因此，有必要在備品備件的倉儲管理中引入基于條形碼技術(shù)的立體化倉儲管理系統(tǒng)，對立體化倉庫的各項作業(yè)環(huán)節(jié)到貨檢驗、入庫、調(diào)撥、出庫、移庫、庫存盤點等自動化進行數(shù)據(jù)采集，確保倉儲管理的各項作業(yè)環(huán)節(jié)輸入數(shù)據(jù)的準確性和快速性，保證企業(yè)掌握庫存的真實數(shù)據(jù)，控制和保持企業(yè)庫存在合理范圍內(nèi)。利用立體化倉庫管理系統(tǒng)的庫存管理功能，我們可以及時掌握備品備件當前所處的位置，倉儲管理的工作效率將會得到很大提升。

1 思路規(guī)劃

與其他類型企業(yè)不同，冶金企業(yè)的備件備品管理有一定的特殊性，主要的是以下幾個方面，物品品種繁多、形狀差異大、可靠性要求高、存儲周期差異大等方面。

1.1 品種繁多

冶金企業(yè)的制造工藝比較復雜，所以備件備品的種類比較多，少則幾千種、多則幾萬種，并且，它們分屬不同的二級單位，在一定程度上使得倉儲管理的難度增加。所以，分區(qū)管理的方式應(yīng)用在立體倉庫中，以物料類別對備件備品進行分類，同時引入邏輯庫區(qū)的概念，多個邏輯庫區(qū)只對應(yīng)一個物理庫區(qū)，實現(xiàn)對物品歸屬單位的劃分。

1.2 形狀差異大

冶金企業(yè)備品備件的形狀千差萬別，有圓形的、長方體的、還有很多其他不規(guī)則的形狀。所以，固定物品的標簽是一個比較困難的事情。綜合分析各種情況后，我們在自動化倉庫管理中采用在每個托盤的同一位置固定物品標簽、然后在備品備件上懸掛標識的方式，這樣不僅解決了備品備件的標簽固定問題，而且便于標簽的識別。

1.3 可靠性要求高

由于冶金企業(yè)屬于連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)，對備品備件的及時性要求非常高，因此對自動化倉儲的可靠性也提出了很高的要求。在系統(tǒng)設(shè)計時充分考慮了這部分需求，操作人員可通過手動控制、單機自動控制、聯(lián)機自動控制等多種方式對堆垛機進行操作，保證即使在系統(tǒng)崩潰時也可通過手動操作完成出庫作業(yè)。

1.4 存儲周期差異大

由于冶金企業(yè)備品備件的更換周期不同，有些屬于更換頻繁的備件，有些屬于更換周期較長的備件，甚至有些備品備件的庫存周期達數(shù)年之久。因此，與通常采用的按各巷道存放機會均等的原則不同，在本解決方案中根據(jù)物品預(yù)測的存放周期，對于存儲周期短的物品采取優(yōu)先選擇作業(yè)行程較短的巷道存放，對于存儲周期長的物品采取優(yōu)先選擇作業(yè)行程較長的巷道存放的方式，減少每次作業(yè)的平均行程，縮短物品出入庫的平均時間。

2 系統(tǒng)組成

立體化倉儲系統(tǒng)由系統(tǒng)硬件及系統(tǒng)軟件兩部分組成。

硬件系統(tǒng)包括：貨架（由五個巷道組成，每個巷道有兩排貨架，共有十排貨架，貨位總數(shù)：9000）、出入庫臺（操作人員從高架庫送貨、取貨通過出入庫臺完成。出入庫臺包括：兩個入庫臺、一個出庫臺、兩個揀選臺。）、堆垛機（共兩臺在五個巷道內(nèi)行駛，進行貨物入庫、出庫作業(yè)）、出入庫輸送系統(tǒng)（完成堆垛機的轉(zhuǎn)軌及出入庫臺接的輸送。系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)軌車；分配車；鏈條、滾道輸送系統(tǒng)）；

軟件系統(tǒng)包括：堆垛機及出入庫輸送系統(tǒng)電氣控制；立體倉庫監(jiān)控與管理系統(tǒng)兩部分。下面我們著重介紹軟件系統(tǒng)的功能。

3 堆垛機及出入庫輸送系統(tǒng)電氣控制

3.1 控制器

采用德國西門子S7-300系統(tǒng)可編程控制器及其輸入/輸出/通信模塊，該系列PLC工作穩(wěn)定、可靠，外型精致、小巧，平均無故障時間在20000小時以上。

3.2 認址方式

采用相對認址方式，在水平運行和垂直運行各設(shè)一個原位，作為認址參考點，堆垛機運行中相對于參考點進行加減認址。

3.3 停準精度

堆垛機運行的停準精度由堆垛機自動換速和快速制動來保證，其PLC能在接近目標地址前自動切換低速，以低速接近目標地址達到停準目的，并具有過沖自動調(diào)整功能。停準精度：±5mm。

3.4 通信方式

采用紅外通信，在堆垛機下橫梁和地面安裝一對直線紅外通信器，系統(tǒng)運行中實現(xiàn)不間斷全雙工通信，確保信息傳送正確可靠。

3.5 控制方式

（1）手動控制。操作人員登機操作，通過電控柜操作面板的控制按鈕、手柄直接操作堆垛機前后運行、上下升降、左右伸縮貨叉、其間的運動或停止、高低速切換完全由操作人員控制。該方式一般在自動方式因故失靈或堆垛機維護時使用。

（2）單機自動控制。操作人員通過電控柜操作面板的任務(wù)輸入鍵盤或觸摸屏非常簡便的設(shè)置指定貨位地址的入庫/出庫/倒庫作業(yè)，一次可設(shè)定多個任務(wù)，堆垛機將連續(xù)執(zhí)行取送作業(yè)，完成所有的任務(wù)后，自動返回原位待機。

（3）聯(lián)機自動控制。由堆垛機PLC接收上位機下達的出/入庫或倒庫指令自動執(zhí)行作業(yè)，作業(yè)過程中通過紅外通信實時向上為監(jiān)控機連續(xù)發(fā)送狀態(tài)位置等信息，運行的檢測信息和故障信息將自動向監(jiān)控機報告，同時點亮操作面板上的相應(yīng)表示燈。

三種控制方式互為連鎖，自動作業(yè)具有貨物超限檢測、自動探貨、自動定位，防沖撞、防誤動作等功能。

4 立體倉庫監(jiān)控與管理系統(tǒng)

自動化立體倉庫的監(jiān)控與管理系統(tǒng)就是利用計算機實現(xiàn)對倉庫物流過程及其傳媒設(shè)備實現(xiàn)全面的實時監(jiān)視、控制與信息管理，達到準確、迅速、有序、高效的現(xiàn)代化倉庫管理要求，自動化立體倉庫涉及作業(yè)計劃、作業(yè)調(diào)度和作業(yè)實施；物流設(shè)備的自動控制和全程實時監(jiān)視；物流信息的存儲、處理、傳輸與共享。

完整的自動化倉儲系統(tǒng)的設(shè)計分為四層，即：服務(wù)層、管理層、監(jiān)控層和執(zhí)行層。服務(wù)層由系統(tǒng)的服務(wù)器提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，通過局域網(wǎng)和管理層進行貨物信息的數(shù)據(jù)交互與處理，并實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的信息集成與資源共享。管理層負責系統(tǒng)的高級管理工作，完成自動化倉儲系統(tǒng)的貨位管理、查詢報表、出入庫的庫存管理分析、故障分析、系統(tǒng)維護等工作，實現(xiàn)監(jiān)控管理系統(tǒng)和服務(wù)器的作業(yè)指令與交互信息及時下達。監(jiān)控層是倉庫管理與控制系統(tǒng)的心臟，負責接收、協(xié)調(diào)以及轉(zhuǎn)發(fā)倉庫管理系統(tǒng)的作業(yè)指令，完成作業(yè)指令的分解，使得物流設(shè)備的各部執(zhí)行機構(gòu)控制得當；實時動畫跟蹤和采集接收和處理控制系統(tǒng)的信息。執(zhí)行層通過各環(huán)節(jié)的執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行、跟蹤并依次完成各項作業(yè)指令規(guī)定的任務(wù)。

（1）貨位管理方式。根據(jù)作業(yè)巷道的遠近，以5條巷道的自動化立體倉庫為例，我們優(yōu)先選擇靠中間的2、3、4號巷道的儲位，在巷道儲位均滿的情況下再選擇1、5號巷道的儲位。在巷道確定的情況下優(yōu)先選擇水平和垂直方向接近于0的儲位進行物品存放。

算法投入使用后可減少平均出入庫時間40%，減少堆垛機平均行程40%。大大提升了作業(yè)效率，降低了作業(yè)功耗。

（2）貨物編碼。首先對備品備件身份卡片的內(nèi)容進行優(yōu)化，將物品名稱、型號規(guī)格、描述、成本中心、制造廠商、生產(chǎn)日期、入庫時間等信息通過管理系統(tǒng)直接打印在卡片上，這樣不僅減輕現(xiàn)場操作人員工作量，而且大大豐富了物品身份識別卡包含的物品信息。

在此基礎(chǔ)上，還設(shè)計了物品條形碼對物品進行管理，物品條形碼由9位字符組成，前8位標識物品代碼與PS/CS物料代碼一致，后1位標識物品屬性（如：新品）等。

（3）綜合管理功能。庫存管理功能：建立備品備件貨位明細表、庫存明細表、周期庫存資金統(tǒng)計表、出入庫作業(yè)記錄表、采購計劃單等，建立貨物編碼、供應(yīng)商、部門、用戶編碼、庫存量等檔案資料，建立運行記錄，包括完成情況、作業(yè)執(zhí)行情況、設(shè)備故障及報警記錄等。

貨位管理功能：結(jié)合靈活與自動的原則，分析貨位的安排是否合理，使貨位的存取的狀態(tài)處在高層貨架均衡受力和高效運行之中。作業(yè)計劃功能：接受備品備件的出入庫和供應(yīng)商材料等作業(yè)信息，制定相應(yīng)的生產(chǎn)作業(yè)計劃，單項處理或批量處理作業(yè)單。作業(yè)調(diào)度功能：統(tǒng)一調(diào)度貨位的分配和作業(yè)，為了提高堆垛機的效率和存取速度，以及防止因某一臺堆垛機出現(xiàn)故障而影響其它的出入庫作業(yè)，預(yù)測備品備件的存儲周期，按照堆垛機出入庫行程最短的原則，合理分配貨位；同時，還要按照同種貨物先進先出的原則，選擇出庫貨位，將制定的作業(yè)調(diào)度指令下達給監(jiān)控管理系統(tǒng)。

（4）監(jiān)控系統(tǒng)功能。首先，將實時接收的作業(yè)過程信息、堆垛機的狀態(tài)、報警情況等以動態(tài)圖形的樣式顯示在監(jiān)控界面中。其次，把接收到的立體倉庫管理系統(tǒng)（終端機）的作業(yè)單轉(zhuǎn)化為作業(yè)指令，并存入到待發(fā)任務(wù)的隊列中，相應(yīng)貨位的出入庫作業(yè)指令即可向堆垛機發(fā)送。再者，根據(jù)實際需要，控制自動化倉儲管理系統(tǒng)封鎖某條巷道或發(fā)出指令讓堆垛機急停、返回。最后，當設(shè)備發(fā)生故障或設(shè)備異常時，通過屏幕和聲卡發(fā)出聲光報警。某些故障發(fā)生后，故障設(shè)備將立即自動停用并立即封鎖，同時將故障信息發(fā)給倉庫管理人員，快速調(diào)整作業(yè)計劃和作業(yè)單，盡可能的避免使用故障設(shè)備，通知設(shè)備維修人員進行維護。

（5）界面及功能模塊。管理界面模塊：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上監(jiān)控機的設(shè)備狀態(tài)信息，圖形化實時顯示各堆垛機的狀態(tài)（聯(lián)機、脫機、封鎖、解鎖、報警），及時自動解、封鎖巷道堆垛機。合法性檢查模塊：進入系統(tǒng)前，確認操作人員的工號及口令。超限報警模塊：可檢測各種貨物庫存的高、低限（安全庫存），及時報警，以便安排供貨調(diào)度。入出庫作業(yè)模塊：在人機界面填寫出/入庫作業(yè)單，將相關(guān)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，目標貨位的作業(yè)指令則通過網(wǎng)絡(luò)交給監(jiān)控機，然后發(fā)往有關(guān)堆垛機。當設(shè)備故障，貨物通過手動作業(yè)方式進行出/入庫作業(yè)，其相關(guān)數(shù)據(jù)可由脫機方式寫入數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫查詢模塊：查詢庫存明細、貨位明細、出/入庫明細記錄等，提供多種字段排序、過濾操作，快速查找指定編碼、貨位、日期等記錄。貨位查詢模塊：直觀顯示全部貨位的情況（空貨位、有貨位、空托盤、有托盤）；按排號或區(qū)域統(tǒng)計貨位使用情況，并用柱形圖顯示倉庫占空比。報表打印模塊：可按多種排序、過濾方式的組合條件，打印各種所需表格，提供打印前的預(yù)覽功能，并可按比例進行縮放。數(shù)據(jù)庫維護模塊：提供數(shù)據(jù)庫日常備份以及過期和無效記錄的不定期清理功能。作業(yè)修改模塊：出/入庫單輸入錯誤時，允許通過修改作業(yè)記錄表，自動修正各關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫表的相關(guān)數(shù)據(jù)，以保證數(shù)據(jù)庫與實物的一致性。盤庫/理庫模塊：提供盤庫、理庫作業(yè)，允許貨位作相應(yīng)調(diào)整。

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