與時(shí)俱進(jìn)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)

昆明昆船物流信息產(chǎn)業(yè)有限公司總工程師、副總經(jīng)理/甘仲平

與時(shí)俱進(jìn)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)

昆明昆船物流信息產(chǎn)業(yè)有限公司總工程師、副總經(jīng)理/甘仲平

一、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)也稱為自動(dòng)化存取系統(tǒng)(AS/RS，AutomaticStorag e&RetrievalSystem)，是指由貨架、集裝單元化器具、物料存取設(shè)備、輸送系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)等組成，可對(duì)單元貨物（含集中裝載器具）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化存取、控制和管理的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。

自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)初期多指自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，如今已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了之前的范疇。從廣義上來(lái)講，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)還包括可對(duì)單元貨物實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化裝卸車(chē)、自動(dòng)化拆碼垛、自動(dòng)化存取，以及可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分揀、自動(dòng)化包裝等功能，并進(jìn)行自動(dòng)控制和信息管理的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)目前已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)物流和供應(yīng)鏈的核心環(huán)節(jié)，大量應(yīng)用在機(jī)械、冶金、化工、航空航天、電子、電力、醫(yī)藥、食品加工、煙草、印刷、機(jī)場(chǎng)、港口、物流、零售、電商等各行各業(yè)。

業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)早期所指的自動(dòng)化立體庫(kù)，是第二次世界大戰(zhàn)后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。上世紀(jì)50年代初，美國(guó)出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)；50年代末60年代初出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)；1963年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉(cāng)庫(kù)。此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門(mén)的學(xué)科。60年代中期，日本開(kāi)始興建立體倉(cāng)庫(kù)，并且推動(dòng)其技術(shù)快速發(fā)展。1973年，我國(guó)開(kāi)始研制第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，90年代在煙草行業(yè)由國(guó)內(nèi)廠家實(shí)現(xiàn)了完整的配合自動(dòng)化生產(chǎn)工藝的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。

近年來(lái)，伴隨倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)與供應(yīng)鏈的密切關(guān)系，以及倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)要求更高的空間利用率、更強(qiáng)的入出庫(kù)能力以及采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的部分。進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，新興的電子商務(wù)行業(yè)對(duì)傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)行業(yè)提出的新要求和新挑戰(zhàn)，也是當(dāng)前自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)行業(yè)研究的焦點(diǎn)。

二、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的組成

自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)通常由輸送設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、裝載與揀選設(shè)備、合批設(shè)備、分播設(shè)備、包裝設(shè)備以及分揀設(shè)備等硬件設(shè)備以及WMS、WCS等軟件系統(tǒng)組成。主要包含以下6個(gè)組成部分：

（1）貨架：根據(jù)不同的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，貨架有托盤(pán)式貨架、穿梭式貨架等多種形式；

（2）集裝單元化器具：用于承載貨物的器具，包括托盤(pán)、件箱等物料存儲(chǔ)載體；

（3）物料存取設(shè)備：用于自動(dòng)存取貨物的設(shè)備，如巷道堆垛機(jī)、多層穿梭車(chē)、穿梭板、子母車(chē)等產(chǎn)品；

（4）輸送系統(tǒng)：將貨物運(yùn)送到入庫(kù)站臺(tái)或從出庫(kù)站臺(tái)將貨物進(jìn)行搬運(yùn)的設(shè)備。輸送機(jī)種類非常多，常見(jiàn)的有輥道輸送機(jī)、鏈條輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)等，具有分揀功能的系統(tǒng)可將分揀分發(fā)設(shè)備歸于輸送系統(tǒng)；

（5）自動(dòng)控制系統(tǒng)：即WCS系統(tǒng)，接收信息管理系統(tǒng)的任務(wù)，管理和調(diào)度自動(dòng)化立體庫(kù)系統(tǒng)的各種設(shè)備，自動(dòng)執(zhí)行系統(tǒng)各種功能和任務(wù)。

（6）信息管理系統(tǒng)：即由計(jì)算機(jī)控制的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WMS），該系統(tǒng)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)管理的各種功能，如：收貨、存貨、存貨管理、定單處理、分揀和配送等功能，是自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的核心。

三、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)帶來(lái)的價(jià)值

在自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，采用自動(dòng)控制的巷道堆垛機(jī)取代人工存放貨物和人工取貨，提高效率，節(jié)省人工；采用信息系統(tǒng)對(duì)貨物進(jìn)行管理，增強(qiáng)了管理能力，提高了準(zhǔn)確性和可靠性，使入出庫(kù)管理、盤(pán)庫(kù)、報(bào)表等工作準(zhǔn)確快捷；輸送設(shè)備和自動(dòng)分揀設(shè)備的使用，使得物料有序搬運(yùn)，物料分揀變得簡(jiǎn)單高效。概括來(lái)講，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)可以為企業(yè)帶來(lái)以下四大價(jià)值：

1.空間價(jià)值：自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的核心是立體倉(cāng)庫(kù)，其技術(shù)產(chǎn)生和發(fā)展的出發(fā)點(diǎn)就是提高空間利用率，立體倉(cāng)庫(kù)可充分利用有限且寶貴的土地資源擴(kuò)充存儲(chǔ)空間，節(jié)省倉(cāng)儲(chǔ)占地面積。

2．時(shí)間價(jià)值：建立以自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)為中心的物流系統(tǒng)，在輸送系統(tǒng)的支撐下，系統(tǒng)具有快速執(zhí)行入出庫(kù)的能力，可以快速、及時(shí)并自動(dòng)地將生產(chǎn)所需零部件和原材料送達(dá)生產(chǎn)線，可以自動(dòng)快速地實(shí)現(xiàn)“貨到設(shè)備”、“貨到人”等作業(yè)，從而滿足生產(chǎn)制造和分揀配送對(duì)時(shí)間和效率越來(lái)越快的需求。

3.現(xiàn)代化管理：生產(chǎn)管理是企業(yè)管理的一個(gè)重要組成部分，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)作為生產(chǎn)過(guò)程的一個(gè)中心環(huán)節(jié)，幾乎參與了生產(chǎn)管理的全過(guò)程。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)將保存貨物這一“靜態(tài)儲(chǔ)存”狀態(tài)通過(guò)自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備、自動(dòng)化存儲(chǔ)設(shè)備在倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)的綜合調(diào)度下實(shí)現(xiàn)“動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存”，并且與企業(yè)信息化系統(tǒng)實(shí)時(shí)連接。企業(yè)管理者可以快速地掌握各種物資信息，工程技術(shù)人員、生產(chǎn)管理人員、生產(chǎn)技術(shù)人員可以及時(shí)了解庫(kù)存信息，以便合理安排生產(chǎn)工藝、提高生產(chǎn)效率，為企業(yè)現(xiàn)代化管理創(chuàng)造管理價(jià)值。

4．增值與服務(wù)：支撐電子商務(wù)配送中心向綜合性倉(cāng)配一體化發(fā)展。面對(duì)海量的貨品數(shù)量和SKU以及海量的訂單，選擇自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)成為電商物流中心的必然。這些倉(cāng)儲(chǔ)物流中心不僅僅提供傳統(tǒng)的存儲(chǔ)服務(wù)，還提供與配送相關(guān)的商品重組、包裝、打碼等增值服務(wù)，這些增值的功能和快速處理訂單的能力成為配送中心的核心價(jià)值。

四、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)和功能的演化

過(guò)去，物料的輸送、存儲(chǔ)、管理和控制主要靠人工實(shí)現(xiàn)，隨著物流技術(shù)和需求的不斷發(fā)展，在自動(dòng)化技術(shù)和信息技術(shù)的推動(dòng)下，倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)歷經(jīng)機(jī)械化、自動(dòng)化、集成化和智能化等四個(gè)階段。采用自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)合信息化手段庫(kù)存準(zhǔn)確性得以準(zhǔn)確控制，庫(kù)存空間利用率大大提高；自動(dòng)化搬運(yùn)設(shè)備解放了人工，減少了貨物破損，提升了物流效率和質(zhì)量。未來(lái)不論何種形式的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，自動(dòng)化將是必然選擇。

伴隨整個(gè)商業(yè)結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的功能與技術(shù)發(fā)展表現(xiàn)出新的變化。

首先，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)演變成供應(yīng)鏈中庫(kù)存控制中心、調(diào)度中心和增值服務(wù)中心。

隨著物流向供應(yīng)鏈管理的發(fā)展，企業(yè)越來(lái)越多地將倉(cāng)儲(chǔ)作為供應(yīng)鏈中的一個(gè)信息和物料供應(yīng)的重要環(huán)節(jié)，倉(cāng)庫(kù)和配送中心已經(jīng)不僅是存儲(chǔ)貨物的庫(kù)房，通常集成了存儲(chǔ)、配送、物料組合加工等功能。越來(lái)越多的倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)使用自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，系統(tǒng)集成了自動(dòng)分揀設(shè)備、自動(dòng)裝載設(shè)備、自動(dòng)包裝設(shè)備，在先進(jìn)的檢測(cè)、自識(shí)別技術(shù)和控制技術(shù)的支持下完成這些功能，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)演變成供應(yīng)鏈中的庫(kù)存控制中心、調(diào)度中心和增值服務(wù)中心。

其次，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)通過(guò)物流技術(shù)連接孤立的生產(chǎn)制造裝備，構(gòu)成柔性智能的制造系統(tǒng)。

規(guī)?；圃炱髽I(yè)通常使用自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)滿足物資存儲(chǔ)和管理的需求。面向工業(yè)4.0，許多制造企業(yè)實(shí)施產(chǎn)線升級(jí)，需要深入研究制造工藝，將倉(cāng)儲(chǔ)、搬運(yùn)等自動(dòng)化技術(shù)集成到制造過(guò)程中，將物流管理與工廠管理一體化。自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)可為生產(chǎn)過(guò)程提供調(diào)節(jié)、檢驗(yàn)、集散、配送等服務(wù)，將孤立的生產(chǎn)制造裝備通過(guò)物流技術(shù)進(jìn)行連接，構(gòu)成柔性智能的制造系統(tǒng)。

第三，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)逐漸成為整個(gè)物流供應(yīng)鏈的核心。

自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從單一模式向綜合模式發(fā)展，基本上已經(jīng)不是單一的立體倉(cāng)庫(kù)和輸送系統(tǒng)執(zhí)行庫(kù)存作業(yè)，在功能強(qiáng)大的WMS系統(tǒng)支撐下，倉(cāng)儲(chǔ)的各種功能得到優(yōu)化和有效管理，并且延伸到配送以及上下游供應(yīng)商客戶的信息交互，有效提高了倉(cāng)儲(chǔ)物流企業(yè)和生產(chǎn)企業(yè)的執(zhí)行效率?？梢栽O(shè)想，如果將不同系統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)空間進(jìn)行共享，在共同的信息平臺(tái)下來(lái)滿足共同配送，使用這些自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的物流企業(yè)將成為“互聯(lián)網(wǎng)+物流”中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)成為整個(gè)物流供應(yīng)鏈的核心。

自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)功能的演變需要技術(shù)和裝備的支撐，近年來(lái)行業(yè)協(xié)會(huì)大力推廣的物料單元標(biāo)準(zhǔn)化工作是倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，由此專業(yè)物流裝備制造企業(yè)將物流裝備標(biāo)準(zhǔn)化工作提升到十分重要的地位；由于自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)功能的不斷豐富，系統(tǒng)規(guī)模和存儲(chǔ)處理能力不斷提高，多層穿梭車(chē)、交叉帶分揀機(jī)等處理能力和自動(dòng)化水平較高的裝備大量應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了分揀、排序、訂單處理等功能。質(zhì)量和高效是自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的基本目標(biāo)，服務(wù)、綠色、個(gè)性等是倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的新方向，總而言之，自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)字化、智能化已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。

五、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

1.設(shè)備趨向高端化

隨著連鎖零售、電子商務(wù)、醫(yī)藥、煙草、快遞等行業(yè)快速發(fā)展，物流配送中心需求增加，對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)、分揀系統(tǒng)、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、手持終端以及設(shè)備系統(tǒng)集成需求旺盛，物流裝備系統(tǒng)化、自動(dòng)化、智能化、綠色節(jié)能、技術(shù)專業(yè)化、產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)明顯，對(duì)大型、高端自動(dòng)化物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)需求迫切。以立體倉(cāng)庫(kù)為例，托盤(pán)立體倉(cāng)庫(kù)國(guó)內(nèi)超過(guò)30米高大型倉(cāng)庫(kù)的實(shí)施案例已經(jīng)逐步增加；以miniload堆垛機(jī)為核心的件箱立體倉(cāng)庫(kù)需求出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，其存儲(chǔ)單元小型化表現(xiàn)出倉(cāng)儲(chǔ)功能的多元化；國(guó)內(nèi)裝備制造企業(yè)紛紛推出多層穿梭車(chē)系統(tǒng)，存儲(chǔ)密度和出入庫(kù)能力極大提升。這些自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)一般具有分揀、排序、緩存等功能，成為大型配送中心工藝規(guī)劃中最重要的選項(xiàng)。自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)整體上表現(xiàn)出設(shè)備高端化，研發(fā)重點(diǎn)面向于服務(wù)新興市場(chǎng)的趨勢(shì)。

2.市場(chǎng)需求旺盛

隨著中國(guó)制造業(yè)向自動(dòng)化、智能化升級(jí)發(fā)展，尤其是電子、醫(yī)藥、大型機(jī)械等高端制造行業(yè)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，未來(lái)自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)將有較大的市場(chǎng)需求。以醫(yī)藥行業(yè)為例，國(guó)家強(qiáng)制推行GMP認(rèn)證，按照藥品的生產(chǎn)工藝將原料、半成品以及成品等采用自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)，使企業(yè)信息化和管理水平得以根本性提升。特別是在中成藥生產(chǎn)中，采用標(biāo)準(zhǔn)化裝載，按照配方通過(guò)自動(dòng)輸送和分發(fā)，實(shí)現(xiàn)按照配方組織柔性自動(dòng)化生產(chǎn)。高端智能制造領(lǐng)域，加工工序間緩存、工具模具管理、原料和成品半成品存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)通過(guò)自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)將各個(gè)加工單元有機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。智能化加工裝備是制造的核心，而自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)是智能制造的神經(jīng)和血管。

3.綠色化發(fā)展

隨著“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略成為全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指導(dǎo)性原則，綠色倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用成為自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的必然趨勢(shì)。從倉(cāng)庫(kù)選址到倉(cāng)庫(kù)布局、從倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施的選取到倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的能源供應(yīng)，都強(qiáng)調(diào)綠色倉(cāng)儲(chǔ)。因此，在倉(cāng)庫(kù)選址和布局階段，需要考慮如何減少自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響、提高整個(gè)物流系統(tǒng)的運(yùn)輸效率、降低倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的貨物運(yùn)輸成本；在倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施的選取及倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的能源供應(yīng)方面，選取具有節(jié)能功效的輸送系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)、貨到人系統(tǒng)等倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備；采用節(jié)能型冷庫(kù)，實(shí)施倉(cāng)庫(kù)節(jié)能照明系統(tǒng)改造、提高存儲(chǔ)密度以降低單位存儲(chǔ)空間能耗等，都是綠色倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展方向。

此外，為減少資源消耗，充分挖掘自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的社會(huì)價(jià)值，開(kāi)展倉(cāng)儲(chǔ)供應(yīng)鏈的技術(shù)研究，推廣共享物流模式，推動(dòng)整個(gè)社會(huì)供應(yīng)鏈的一體化發(fā)展，也是自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的戰(zhàn)略方向。