孫鵬浩 陳 恰

北京起重運輸機械設(shè)計研究院有限公司 北京 100007

0 引言

自動化物流配送中心是現(xiàn)代家居企業(yè)提高物流配送效率的重要手段之一，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，自動化物流配送中心的應(yīng)用逐漸被推廣開來。自動化物流配送中心能在實現(xiàn)物流配送自動化的同時兼顧實現(xiàn)配送的信息化和智能化。但是，在實際應(yīng)用中還應(yīng)考慮到自動化物流配送中心的設(shè)備選型和系統(tǒng)設(shè)計，以及數(shù)據(jù)采集和實施應(yīng)用等方面。因此，本文將以某互聯(lián)網(wǎng)家居企業(yè)自動化立體庫項目為例，對自動化物流配送中心在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)家居企業(yè)的應(yīng)用和設(shè)備選型優(yōu)化進行分析。

1 研究背景和意義

本文旨在通過某互聯(lián)網(wǎng)家居企業(yè)自動化立體庫項目，分析自動化物流配送中心在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)家居企業(yè)的應(yīng)用和設(shè)備選型優(yōu)化。

通過對自動化物流配送中心在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)家居企業(yè)的應(yīng)用和設(shè)備選型優(yōu)化的研究，可以提高貨物物流配送的準(zhǔn)確性、時效性，同時還可減少企業(yè)的物流成本，從而實現(xiàn)物流配送的自動化、信息化以及智能化，提高企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的整體競爭力。

2 自動化物流配送中心設(shè)備選型和系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)備選型

自動化物流配送中心的設(shè)備選型需要考慮其功能、性能和價格等因素。在選擇自動化物流配送中心的設(shè)備時，需要選擇性能好、價格適中、易于維護的設(shè)備，還應(yīng)考慮自動化物流配送中心的實際需求及使用環(huán)境，以確保自動化物流配送中心的正常運轉(zhuǎn)和高效工作。

該自動化立體庫項目在設(shè)計初期充分考慮了家居行業(yè)類項目貨物的特殊性以及現(xiàn)場使用環(huán)境的復(fù)雜性，故在物流設(shè)備進行設(shè)計選型前應(yīng)作好調(diào)研工作。

在對堆垛機硬件結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時，考慮到家居貨物的特殊性，設(shè)計了12臺高度為29.8 m的雙工位單伸高速堆垛機，用以滿足整體出入庫效率。其中，堆垛機的主副立柱結(jié)構(gòu)采用一體成型工藝，保證了設(shè)備整體結(jié)構(gòu)在起升、運行、取放貨過程中的穩(wěn)定。同時，載貨臺采用了雙工位的設(shè)計、自動切換貨叉狀態(tài)以及無需人為切換的結(jié)構(gòu)邏輯，滿足了不同尺寸托盤的出入庫功能。此外，在載貨臺上裝有照明和無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可滿足遠程監(jiān)測堆垛機載貨臺狀態(tài)功能，給現(xiàn)場設(shè)備維護人員在處理故障、檢查設(shè)備狀態(tài)時帶來極大便利作用。

輸送機的整體采用了適配大、小托盤可同時線上運行的結(jié)構(gòu)設(shè)計，無需額外更換或人工調(diào)整輸送機設(shè)備，充分利用了現(xiàn)場場地。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計

自動化物流配送中心的整體方案需要考慮其功能、結(jié)構(gòu)和運行模式等方面因素。在設(shè)計自動化物流配送中心系統(tǒng)時，需要考慮不同企業(yè)各自的運行模式以及自動化物流配送中心的各部分之間的協(xié)同工作，以確保自動化物流配送中心的運行高效、可靠和安全。同時，還需要考慮自動化物流配送中心的實際建設(shè)需求和當(dāng)?shù)厥褂铆h(huán)境，以確保自動化物流配送中心的正常運轉(zhuǎn)和高效工作。

在整體設(shè)備方案設(shè)計時，該自動化立體庫項目在揀選備貨區(qū)采用AGV—輸送機運輸?shù)哪Ｊ健．?dāng)整托貨物出庫至揀選區(qū)后，人工進行貨物揀選操作，然后由AGV將貨物運送至備貨區(qū)等待下樓，待運輸車輛到達倉庫再由AGV按照相應(yīng)順序排列組合并運送至提升機，通過提升機下樓運送至發(fā)貨區(qū)，再進行出庫發(fā)貨裝車。在場地有限的環(huán)境中，這種模式可以作到不同樓層具備不同的功能運用，分區(qū)明顯，滿足了揀選、備貨、排序發(fā)貨的功能。同時，在揀選區(qū)布置了8臺輔助吸盤吊具，定制化設(shè)計可適配該項目復(fù)雜多樣的貨品貨型，減少了作業(yè)強度，提高揀選人員的工作效率。

與在輸送線上排序相比，這種模式的排序工作具有作業(yè)時間短、處理數(shù)據(jù)少等特點。該家居企業(yè)自動化立體庫特殊的發(fā)貨模式需對出庫的貨物按照物流公司提供的貨物品類順序以及裝載號進行排序裝車。因此，在貨物出庫裝車時，應(yīng)嚴格按照系統(tǒng)的要求進行出庫，以便提高物流公司配送的時效性、準(zhǔn)確性以及便利程度。

在軟件方面，整體軟件系統(tǒng)層次的架構(gòu)劃分為物流信息管理系統(tǒng)（Automation Warehouse Management System，AWMS）、整體系統(tǒng)接口層、物流設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（Warehouse Control System，WCS）等基礎(chǔ)系統(tǒng)。系統(tǒng)接口層可以實現(xiàn)與外部信息系統(tǒng)的對接、物流信息管理系統(tǒng)和物流設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的接口對接，通過對整體集成設(shè)備、物流監(jiān)控系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)的統(tǒng)一配置，從而實現(xiàn)對整體自動化系統(tǒng)的調(diào)度、控制以及管理。

3 自動化物流配送中心數(shù)據(jù)采集和實施應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)采集

自動化物流配送中心的數(shù)據(jù)采集需要考慮其范圍、內(nèi)容和質(zhì)量等方面因素。在進行自動化物流配送中心的數(shù)據(jù)采集時，需要收集和處理物流配送過程中貨物的品類、數(shù)量、時效等信息，還需要對整體數(shù)據(jù)進行分析和處理，以實現(xiàn)自動化物流配送中心的智能化和自動化。自動化物流配送中心的數(shù)據(jù)采集對倉庫整體運行來說至關(guān)重要。該自動化立體庫項目的數(shù)據(jù)采集有前端輸入和設(shè)備交互2種方式。

前端輸入是指現(xiàn)場的操作人員利用PDA手持終端進行條碼掃描或輸入數(shù)據(jù)信息，將前端結(jié)果傳遞到后端進行數(shù)據(jù)信息分析處理和邏輯轉(zhuǎn)換（如托盤的條碼、一維碼商品序列號、二維碼商品序列號、商品數(shù)量、品類等信息）。由于這些信息的采集來自人工的主觀行為，可能會存在一定偏差，故系統(tǒng)需要根據(jù)已有的邏輯對采集的數(shù)據(jù)進行詳細分析、判斷以及限制處理。

設(shè)備交互是指系統(tǒng)層面在讀取整體設(shè)備的占位信息、運動信息、執(zhí)行信息等一系列實時數(shù)據(jù)后對收集到的數(shù)據(jù)進行有效的監(jiān)控、分析、處理，以便下達后續(xù)指令。例如，系統(tǒng)在讀取到輸送機設(shè)備的占位信息、運行狀態(tài)及流量監(jiān)控后進行數(shù)據(jù)分析，以避免因大批量托盤輸送導(dǎo)致輸送線的擁堵，從而提高整體的輸送效率平衡，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3.2 實施應(yīng)用

自動化物流配送中心的實施應(yīng)用需要考慮其場景、模式及時效等方面因素。在進行自動化物流配送中心的實施應(yīng)用時，需要根據(jù)實際情況選擇適合的場景和模式，以實現(xiàn)自動化物流配送中心的智能化和自動化。同時，還需要考慮自動化物流配送中心的實際效果和預(yù)測評估等因素，以確保自動化物流配送中心的正常運轉(zhuǎn)和高效工作。

為了實現(xiàn)自動化物流配送中心的智能化和自動化，在設(shè)計自動化立體庫項目的初期應(yīng)進行實地調(diào)研，并考慮企業(yè)的實際工作場景、作業(yè)模式、業(yè)務(wù)流程及所期望的效果等因素。因此，基于本設(shè)計產(chǎn)品框架構(gòu)建以及與之相匹配的倉庫管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件，綜合形成了適配該項目最終的AWMS軟件。

在硬件設(shè)施方面，該項目的托盤分為大小2種不同尺寸的托盤，在設(shè)計初期可將條碼按照大小托盤進行初步區(qū)分，根據(jù)入庫條碼的特殊性設(shè)計了一整套針對該項目特殊的條碼解析規(guī)則。在設(shè)計階段，針對不同層的作業(yè)場景設(shè)計了不同的分層設(shè)備布局，根據(jù)入庫端設(shè)備的特殊性設(shè)計了入庫貨位分配邏輯以適應(yīng)不同場景的入庫需求。該項目設(shè)有用以揀選需出庫貨物的揀選工作臺，本文根據(jù)揀貨的特殊性設(shè)計了環(huán)線流量控制方法。物流運輸車輛對運輸滿載率有一定要求，且家居行業(yè)貨物的多樣性、復(fù)雜性對裝車方式也有一定要求，為此根據(jù)裝車對貨物擺放的要求設(shè)計了按順序裝車效率邏輯。

在軟件系統(tǒng)方面，AWMS接收供應(yīng)商數(shù)據(jù)用以區(qū)別物料批次屬性；接收客戶數(shù)據(jù)用以出庫信息顯示；接收成本中心數(shù)據(jù)用以區(qū)分物料成本的歸屬情況；接收倉庫數(shù)據(jù)用以指定物料的出、入庫，且倉庫編碼與倉庫描述需一一對應(yīng)。因此，根據(jù)數(shù)據(jù)多樣的特殊性設(shè)計了特殊的數(shù)據(jù)分類算法，同時根據(jù)單據(jù)維度的特殊性，設(shè)計了按裝載號和訂單號的自動配貨方案。

4 自動化物流配送中心的優(yōu)化

4.1 管理優(yōu)化

自動化物流配送中心的管理優(yōu)化需要考慮其運行模式、組織架構(gòu)和管理方法等方面因素。在進行自動化物流配送中心的管理優(yōu)化時，需要優(yōu)化其運行模式和組織架構(gòu)，提高其管理效率和水平，同時還需要改進管理方法，實現(xiàn)自動化物流配送中心的智能化和自動化。

該自動化立體庫項目目前共配有入庫操作人員7人、揀選操作人員10人、出庫裝卸人員26人、設(shè)備維護人員6人、訂單調(diào)度人員2人，與傳統(tǒng)的平庫作業(yè)人數(shù)相比減少了約60%的作業(yè)人數(shù)，降低了招人、用人的風(fēng)險。由此，人員的簡化使組織架構(gòu)得到了簡化，不同的崗位有不同的負責(zé)區(qū)域，劃分明顯，便于管理。而且，相對獨立負責(zé)各自區(qū)域的作業(yè)工作，減少了交叉作業(yè)，避免了現(xiàn)場雜亂、無序的作業(yè)模式。

相比較于傳統(tǒng)平庫倉庫，倉庫現(xiàn)場工作人員在工作內(nèi)容上得到了極大的精簡，減少了冗雜的庫存管理、出入庫信息記錄、位置堆放等工作。工作內(nèi)容的優(yōu)化使企業(yè)人員得以精簡，工作效率得到提升。

在管理模式方面，設(shè)立班組長，生產(chǎn)負責(zé)人職位、層級架構(gòu)明顯，管理便捷，每周提前分發(fā)、安排入庫、揀選及出庫計劃，由AWMS系統(tǒng)接收客戶數(shù)據(jù)及供應(yīng)商數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)分析后，再由訂單調(diào)度人員在AWMS系統(tǒng)進行揀選、配貨以及發(fā)貨的確認即可。管理人員僅需與負責(zé)人對接即可管理自動化立體庫的日常生產(chǎn)使用。

4.2 技術(shù)優(yōu)化

自動化物流配送中心的技術(shù)優(yōu)化需要考慮其應(yīng)用技術(shù)、軟件系統(tǒng)和硬件設(shè)備等方面因素。在進行自動化物流配送中心的技術(shù)優(yōu)化時，需要提高其應(yīng)用技術(shù)和軟件系統(tǒng)的水平，升級和更新硬件設(shè)備，還需要改進其技術(shù)架構(gòu)，實現(xiàn)自動化物流配送中心的智能化和自動化。

該家居企業(yè)自動化立體庫項目的落成預(yù)計可滿足30萬標(biāo)準(zhǔn)套/年、床墊18.5萬標(biāo)準(zhǔn)套/年的入庫存儲、揀選備貨以及出庫發(fā)貨量。在場地利用率方面，存儲密集度提升，與平面樓庫相比占地面積減少約55%，存儲密度提升330%。

該項目的輸送機電氣程序與WCS、AWMS協(xié)同開發(fā)，為該項目裝車排序進行定制開發(fā)，實現(xiàn)了托盤排序的功能，該功能滿足因物流發(fā)貨需配套裝車而導(dǎo)致的出庫貨物排序問題。在堆垛機電氣設(shè)備上，采用伺服系列驅(qū)動器，支持直流母線共聯(lián)，硬件拓撲來實現(xiàn)節(jié)能，軸間協(xié)調(diào)控制，通過算法可使提升驅(qū)動和行走驅(qū)動自動交互能量，實現(xiàn)節(jié)能效果。而且，自帶S曲線功能和2個陷波濾波器通道功能參數(shù)，無需在PLC 側(cè)開發(fā)復(fù)雜的運動控制算法即可實現(xiàn)堆垛機運動單元在不犧牲節(jié)拍和效率的情況下平穩(wěn)啟動和停車，大大減緩了堆垛機運行中的搖晃程度，起到了防搖擺的作用，也是該項目超高堆垛機項目的一大技術(shù)亮點。

該項目的AWMS軟件系統(tǒng)定制開發(fā)，具有靈活拓展性、支持各種數(shù)據(jù)接口、易用性高及界面良好等特點。

1）靈活拓展性 AWMS為客戶個性定制倉儲物流管理需求，具有很強的靈活性，能根據(jù)客戶發(fā)需要進行延伸開發(fā)，適應(yīng)企業(yè)管理模式的需求，以及適應(yīng)企業(yè)長遠發(fā)展的需要。

2）支持各種數(shù)據(jù)接口 AWMS系統(tǒng)支持數(shù)據(jù)庫中間表、WebApi、WebService、中間文件夾、Socket等常用的主流數(shù)據(jù)接口的對接方式。

3）易用性高，界面良好 AWMS系統(tǒng)采用當(dāng)下主流的HTML5、配合先進的echart報表引擎，能支持二維、三維的數(shù)據(jù)展示。

5 自動化物流配送中心應(yīng)用前景及優(yōu)化措施

5.1 在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)家居企業(yè)中的應(yīng)用前景

隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，自動化物流配送中心的應(yīng)用將會越來越廣泛。家居行業(yè)由于其貨物品類的多樣性，通常貨物尺寸都比常規(guī)貨物大且復(fù)雜，故在常規(guī)平庫存儲會存在擺放困難、浪費空間的問題。自動化物流配送中心的整體架構(gòu)操作簡單、易于管理，可為家居企業(yè)提供更加高效、可靠和智能的存儲、揀選以及物流配送服務(wù)。

目前，物流倉儲行業(yè)集成商在行業(yè)內(nèi)具備適配不同功能設(shè)備的集成能力，多樣的設(shè)備種類可以滿足不同場景、模式下的與生產(chǎn)車間相連接，可以作到從生產(chǎn)到存儲以及發(fā)貨的自動化操作，可以極大地減少人力成本以及場地成本的投入，提高自動化程度，故自動化物流配送中心在不久的將來會是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)家居企業(yè)在物流配送板塊建設(shè)的首要選擇。

5.2 自動化物流配送中心的優(yōu)化措施

通過優(yōu)化自動化物流配送中心的設(shè)備選型和系統(tǒng)設(shè)計以及數(shù)據(jù)采集和實施應(yīng)用，可以提高其智能化和自動化水平，實現(xiàn)物流配送自動化、信息化和智能化。此外，還應(yīng)注意其管理和技術(shù)優(yōu)化，以提高其運行效率和水平。

隨著近些年物聯(lián)網(wǎng)概念、5G概念的興起，自動化物流配送中心的軟硬件仍有較大提升空間。軟件與硬件之間的相互連接，系統(tǒng)的狀態(tài)信息（如硬件使用壽命、零部件保養(yǎng)情況及整體系統(tǒng)的維護周期等信息）均存在優(yōu)化提升的可能性。由于一般項目的使用方并非專業(yè)人員，難免在使用過程中忽略整體設(shè)備的運行狀態(tài)，容易造成設(shè)備的故障、停機等情況，狀態(tài)信息的集成可提前起到預(yù)警作用，減少此類事件的發(fā)生。

目前，許多企業(yè)暫無或僅有較少的自動化物流配送中心管理經(jīng)驗，仍舊按照傳統(tǒng)的思維對平庫管理模式進行管理，這會削弱自動化、智能化的功能。因此，在自動化物流配送中心的管理方式上仍需進一步探索，從而完善出適配各自企業(yè)文化、企業(yè)特點的管理模式。