自動化倉儲系統(tǒng)中貨物高效存取技術(shù)探析

摘要：在自動化倉儲系統(tǒng)中，貨物高效存取技術(shù)對提高倉儲效率至關(guān)重要。為實(shí)現(xiàn)貨物的高效存取，需要深入了解其應(yīng)用原理，合理設(shè)計(jì)自動化倉儲系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，包括倉儲貨架、搬運(yùn)系統(tǒng)、信息識別追蹤系統(tǒng)、倉儲管理系統(tǒng)、監(jiān)控與安全保障系統(tǒng)等。同時(shí)，探討該技術(shù)在不同場景下的實(shí)際應(yīng)用，如大規(guī)模倉儲物流中心、電子商務(wù)倉儲管理等，以實(shí)現(xiàn)貨物的快速識別定位、庫存精準(zhǔn)管理等目標(biāo)，從而提升自動化倉儲系統(tǒng)的整體效能。

關(guān)鍵詞：自動化倉儲系統(tǒng) 貨物高效存取技術(shù) 倉儲管理 智能調(diào)度

Analysis of Efficient Storage and Access Technology for Goods in Automated Warehousing Systems

DONG Yancong

Qingdao Youjin Electric Equipment Co.， Ltd.， Qingdao， Shandong Province， 266106 China

Abstract： In the automated warehousing system， the technology of efficient storage and retrieval technology for goods is very important to improve warehousing efficiency. In order to achieve efficient storage and retrieval of goods， it is necessary to have a deep understanding of its application principle and reasonable design of various components of the automated warehousing system， including storage shelves， handling systems， information identification and tracking systems， warehousing management systems and monitoring and security assurance systems， etc. At the same time， the practical application of this technology in different scenarios is discussed， such as large-scale warehousing and logistics center， e-commerce warehousing management， etc.， in order to achieve the goals of the rapid identification and positioning of goods， accurate inventory management and other goals， so as to improve the overall efficiency of automated warehousing system.

Key Words： Automated warehousing system; Efficient storage and access technology; Warehousing management; Intelligent scheduling

在現(xiàn)代物流體系中，自動化倉儲系統(tǒng)作為提升貨物存取效率、降低運(yùn)營成本的重要手段，其重要性日益凸顯。面對日益增長的貨物存儲與分揀需求，傳統(tǒng)倉儲方式已難以滿足高效、精準(zhǔn)的管理要求。因此，探索和應(yīng)用貨物高效存取技術(shù)成為自動化倉儲系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵，該技術(shù)不僅能夠有效提升貨物存取速度，還能夠通過智能化管理，實(shí)現(xiàn)對庫存的精準(zhǔn)控制和預(yù)測，進(jìn)而提升整個(gè)物流鏈的運(yùn)行效率。因此，深入研究自動化倉儲系統(tǒng)中貨物高效存取技術(shù)，具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1貨物高效存取技術(shù)的應(yīng)用原理

貨物高效存取技術(shù)的應(yīng)用原理，主要依賴一系列先進(jìn)的技術(shù)手段和策略，旨在提升存儲和檢索的效率，其中關(guān)鍵技術(shù)包括自動化倉儲系統(tǒng)、智能分揀技術(shù)和高效的存儲管理策略^[1]。

自動化倉儲系統(tǒng)通過采用自動化立體倉庫（Automated Storage and Retrieval System，AS/RS），結(jié)合堆垛機(jī)、穿梭車等自動化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)貨物的快速存取。自動化設(shè)備能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的指令，精準(zhǔn)地將貨物從存儲位置取出或送入，大大提高存取效率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自動化倉儲系統(tǒng)的存取效率相較于傳統(tǒng)倉庫可以提升30%以上。

智能分揀技術(shù)則利用先進(jìn)的圖像識別、無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）等技術(shù)，對貨物進(jìn)行快速識別和分類。這些技術(shù)能夠準(zhǔn)確地讀取貨物的信息，并將其引導(dǎo)至正確的存儲或出庫路徑，減少了人工分揀的誤差和時(shí)間消耗。智能分揀系統(tǒng)的分揀準(zhǔn)確率通常可以達(dá)到99%以上。

在存儲管理策略方面，采用自動分層存儲（Automated Tiered Storage management，ATS）技術(shù)，根據(jù)貨物的訪問頻率和重要性，將數(shù)據(jù)在不同層級的存儲介質(zhì)間遷移。例如[A3]"：將高頻訪問的貨物存放在高速存儲設(shè)備上，如固態(tài)硬盤（Solid State Drive，SSD），而將低頻訪問的貨物存放在低速但成本較低的存儲設(shè)備上，如機(jī)械硬盤（Hard Disk Drive，HDD）。

2自動化倉儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)與構(gòu)成

2.1倉儲貨架與存儲單元

在自動化倉儲系統(tǒng)中，倉儲貨架與存儲單元的設(shè)計(jì)直接決定存儲密度與存取效率^[2]。高密度存儲貨架的設(shè)計(jì)需要遵循特定標(biāo)準(zhǔn)，如橫梁式貨架，其每層承載能力可達(dá)數(shù)噸，常見的是2～5 t[A4]"，具體數(shù)值取決于鋼材質(zhì)量與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。貨架高度可達(dá)30[A5]" m以上，這一高度有助于提高單位面積的存儲量，貨架的貨位尺寸依據(jù)貨物尺寸設(shè)定，以0.8 m×1.2 m×1.5 m（長×寬×高）為常見規(guī)格。

在智能存儲單元配置方面，托盤是重要的組成部分，其尺寸標(biāo)準(zhǔn)有1 200 mm×1 000 mm等。一個(gè)存儲單元可容納多個(gè)貨物，依據(jù)貨物大小和重量而定，如小型電子產(chǎn)品，一個(gè)存儲單元可以存放50～100件。存儲單元與貨架的配合要精準(zhǔn)，確保貨物存儲穩(wěn)定且易于存取，貨物在存儲單元內(nèi)的排列方式遵循最大化空間利用原則，采用分層、分格的布局方式。

2.2自動化搬運(yùn)系統(tǒng)

自動化搬運(yùn)系統(tǒng)是自動化倉儲系統(tǒng)的核心動力，主要由自動化搬運(yùn)機(jī)器人、輸送帶與分揀系統(tǒng)構(gòu)成。自動化搬運(yùn)機(jī)器人，如自動導(dǎo)引車（Automated Guided Vehicle，AGV）[A6]"和自主移動機(jī)器人（Autonomous Mobile Robot，AMR），能夠沿預(yù)設(shè)路徑或根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境信息靈活調(diào)整路線，執(zhí)行貨物的搬運(yùn)任務(wù)。AGV配備高精度激光導(dǎo)航系統(tǒng)，定位精度達(dá)到±5[A7]" mm，行駛速度最高可達(dá)2 m/s[A8]"，大幅縮短了搬運(yùn)時(shí)間。AMR則更加靈活，能夠自主避障，適應(yīng)復(fù)雜多變的倉庫環(huán)境。輸送帶與分揀系統(tǒng)則負(fù)責(zé)貨物的快速傳輸與精準(zhǔn)分類，高速分揀線每小時(shí)可以處理超過20 000件包裹，通過集成的動態(tài)稱重、尺寸測量和RFID讀取模塊，實(shí)現(xiàn)貨物的即時(shí)識別與路徑規(guī)劃，分揀準(zhǔn)確率高達(dá)99.9%。

2.3信息識別與追蹤系統(tǒng)

信息識別與追蹤系統(tǒng)是確保貨物高效存取的關(guān)鍵，其中RFID與條碼技術(shù)在信息識別與追蹤方面發(fā)揮著不可替代的作用。RFID標(biāo)簽的讀取距離依據(jù)頻段有所不同，低頻RFID讀取距離在10 cm以內(nèi)，高頻RFID讀取距離可達(dá)1 m左右，超高頻RFID讀取距離可達(dá)10 m以上。其數(shù)據(jù)傳輸速率能達(dá)到幾十到幾百kbps不等。條碼的密度也有標(biāo)準(zhǔn)，一維條碼的信息密度相對較低，二維條碼如QR碼能夠存儲更多信息^[3]。

傳感器網(wǎng)絡(luò)由多種傳感器組成，溫度傳感器的精度可達(dá)±0.1 ℃，濕度傳感器的精度能夠達(dá)到±2% RH。傳感器對倉庫環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦環(huán)境參數(shù)超出設(shè)定范圍，如溫度高于30℃或濕度低于40%RH，就會觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)。信息識別與追蹤系統(tǒng)要確保貨物信息的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，通過對貨物的全程跟蹤，實(shí)現(xiàn)庫存管理的精確化。

2.4倉儲管理系統(tǒng)（WMS）

倉儲管理系統(tǒng)（Warehouse Management System，WMS）[A9]"作為自動化倉儲系統(tǒng)的中樞大腦，集成了庫存管理、任務(wù)調(diào)度與優(yōu)化、數(shù)據(jù)分析與報(bào)告三大核心模塊[A10]"。（1）庫存管理模塊采用先進(jìn)的算法預(yù)測貨物需求，動態(tài)調(diào)整庫存水平，減少積壓與缺貨現(xiàn)象。（2）任務(wù)調(diào)度與優(yōu)化模塊根據(jù)訂單需求、貨物位置、搬運(yùn)設(shè)備狀態(tài)等多維度信息，智能生成最優(yōu)搬運(yùn)路徑與作業(yè)序列，確保作業(yè)高效有序。例如：采用遺傳算法優(yōu)化搬運(yùn)任務(wù)分配，相較于傳統(tǒng)方法，可以減少約20%的搬運(yùn)時(shí)間。（3）數(shù)據(jù)分析與報(bào)告模塊則利用大數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，深度挖掘倉庫運(yùn)營數(shù)據(jù)，生成各類運(yùn)營報(bào)告，包括庫存周轉(zhuǎn)率、作業(yè)效率、設(shè)備利用率等關(guān)鍵指標(biāo)，為決策提供數(shù)據(jù)支持。WMS系統(tǒng)的全面應(yīng)用，使倉庫管理更加智能化、精細(xì)化，有效提升了整體運(yùn)營效率。

2.5監(jiān)控系統(tǒng)與安全保障

監(jiān)控系統(tǒng)與安全保障機(jī)制是自動化倉儲系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的堅(jiān)強(qiáng)后盾^[3]。實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)通過高清攝像頭與各類傳感器，全天候監(jiān)控倉庫內(nèi)外環(huán)境，一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi)、水浸、人員闖入等異常情況，立即觸發(fā)報(bào)警，并通過短信、郵件等多種方式通知管理人員，確保迅速響應(yīng)。安全防護(hù)措施包括物理防護(hù)與軟件防護(hù)兩部分，物理防護(hù)包括防火門、煙霧探測器、自動噴水滅火系統(tǒng)等，軟件防護(hù)則側(cè)重網(wǎng)絡(luò)安全，采用防火墻、入侵檢測系統(tǒng)等技術(shù)手段，防止數(shù)據(jù)泄露與網(wǎng)絡(luò)攻擊。應(yīng)急處理預(yù)案的制定與定期演練，確保在緊急情況下能夠迅速啟動應(yīng)急預(yù)案，有效控制事態(tài)發(fā)展，保護(hù)人員安全與貨物完整。

3貨物高效存取技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1大規(guī)模倉儲物流中心

在大規(guī)模倉儲物流中心，貨物高效存取技術(shù)的應(yīng)用尤為關(guān)鍵，借助部署自動化立體倉庫（AS/RS）、高速分揀線及智能搬運(yùn)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)貨物的快速存取與精準(zhǔn)分揀^[4]。AS/RS系統(tǒng)利用堆垛機(jī)與穿梭車，實(shí)現(xiàn)貨物在高層貨架上的自動化存取，存儲密度較傳統(tǒng)倉庫提高約50%。高速分揀線采用先進(jìn)的圖像識別與動態(tài)稱重技術(shù)，每小時(shí)可以處理超過30 000件包裹，分揀準(zhǔn)確率高達(dá)99.99%。結(jié)合WMS系統(tǒng)的智能調(diào)度功能，實(shí)現(xiàn)多設(shè)備間的協(xié)同作業(yè)，提高整體作業(yè)效率。在大規(guī)模倉儲物流中心，高效存取技術(shù)的應(yīng)用使得貨物處理能力大幅提升，滿足電商、制造業(yè)等多個(gè)行業(yè)的快速配送需求。

3.3制造業(yè)生產(chǎn)線對接倉儲

在制造業(yè)生產(chǎn)線對接倉儲場景中，貨物高效存取技術(shù)的應(yīng)用確保生產(chǎn)流程的順暢與高效。自動化倉儲系統(tǒng)通過AS/RS系統(tǒng)與智能搬運(yùn)機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)原材料、半成品和成品的自動化存取與搬運(yùn)^[5]。系統(tǒng)利用RFID技術(shù)與傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)監(jiān)測貨物狀態(tài)與位置，確保生產(chǎn)線上所需物料的及時(shí)供應(yīng)，結(jié)合WMS系統(tǒng)的智能調(diào)度功能，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃自動調(diào)整貨物存取順序，提高生產(chǎn)效率。在制造業(yè)生產(chǎn)線對接倉儲中，高效存取技術(shù)的應(yīng)用使生產(chǎn)周期縮短約20%，庫存周轉(zhuǎn)率提升至4～5次/a，有效降低了生產(chǎn)成本與庫存積壓風(fēng)險(xiǎn)。

3.4冷鏈物流貨物存取

冷鏈物流對貨物存取效率與溫度控制有著嚴(yán)格的要求，自動化倉儲系統(tǒng)借助集成溫濕度傳感器與智能調(diào)控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測倉庫內(nèi)環(huán)境參數(shù)，確保貨物處于最佳存儲狀態(tài)。系統(tǒng)利用RFID標(biāo)簽與二維碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)貨物的快速識別與定位，減少人工揀選的時(shí)間與誤差。同時(shí)，結(jié)合自動化搬運(yùn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物的快速存取與搬運(yùn)，減少在庫時(shí)間，降低溫度波動對貨物品質(zhì)的影響。在冷鏈物流貨物存取中，高效存取技術(shù)的應(yīng)用使得貨物損耗率降低至1%以下，同時(shí)提高了貨物存取效率與客戶滿意度。

4結(jié)語

貨物高效存取技術(shù)在自動化倉儲系統(tǒng)中的應(yīng)用，顯著提升倉儲效率與管理水平，滿足不同場景下對貨物快速存取與精準(zhǔn)管理的需求。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化倉儲系統(tǒng)將更加智能化、自主化，貨物高效存取技術(shù)也將持續(xù)優(yōu)化與創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)更高水平的自動化與智能化管理，為現(xiàn)代物流行業(yè)的高效運(yùn)作與可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐。

參考文獻(xiàn)[A11]

[1]倪震飛.智能倉儲中的機(jī)器人自動化技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].中國儲運(yùn)，2024（9）：165-166.

[2]李洋.棒料自動化倉儲解決方案\"智\"領(lǐng)行業(yè)發(fā)展[J].現(xiàn)代制造，2024（3）：18.

[3]李方達(dá)，姚恩濤，曾九玉.蜂窩式倉儲托盤存取技術(shù)研究[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2023（6）：76-82.

[4] 胡意敏.自動化柔性倉儲系統(tǒng)理論模型設(shè)計(jì)及仿真研究[D].昆明：云南財(cái)經(jīng)大學(xué)，2023.

[5] 張婷婷.自動化倉儲系統(tǒng)儲位分配和訂單揀選優(yōu)化方法研究[D].南京：東南大學(xué)，2022.