与传统的仓储库房相比，自动化立体仓库系统是将计算机技术应用于货物仓储管理中，因此具有货物入库规范、查找迅速等优势，具有较大的发展潜力。尤其是网络拓扑功能，可实现基本信息维护、入库/出库管理，数据挖掘等功能互补，是目前中国国内应用广泛的现代化仓储系统。

1自动化立体仓库概述

自动化立体仓库也叫智能仓库，由运输机、巷道堆垛机、仓库管理系统、高层货架、仓库控制系统等组成。和普通仓库比起来，自动立体仓库优点众多。

一是安全性高。无论是仓库管理还是搬运，都会涉及很多技术应用，有的环节存在安全隐患。而机械换人可以大大提高整个工作的安全性[1]。二是高保管性能。普通仓库资料管理往往存在着易遗失、易损伤及阅读性差等问题。自动化立体仓库使用计算机硬盘储存，无论在查询、修改还是打印使用上，都更加方便。三是效率高。自动化立体仓库打破了传统的平层仓库的存储结构，有效提高了空间利用率，进一步提升了整体的搬运速度。并且自动化搬运可以全天候持续运转，不需要休眠，工作的时间更长，效率更高[2]。四是货物磨损小。自动化立体仓库使用托盘单元化装置，既降低了货物的损伤率，又在抓取和搬运的过程中降低磨损。五是适合企业长期发展。搭建自动化立体仓库之后，可以持续不断地增加效益。这降低了传统模式下的人力成本，并且在维护上也更加方便和直接。

 

2系统的设计需求

总体需求

要让仓库能够进行信息化的管理，无论是厂房、堆垛机、用户、人员、业务单，还是托盘、码垛机器人、库位都是整个信息化管理过程中需要涉及到的内容，所有的标签数据都要进行数据化的管理，才可以提高整个管理工作的有效性[3]。在物料进出的自动化搬运会用到RFID技术。C/S模式Web Service接口调用能够让手持终端以及服务器端产生数据交互。在进行系统设计的时候，还需要保证系统扩充性。要让信息系统数据交换足够流畅，搭建框架结构时，要从展示层、应用层及数据层出发做好分层设计，从全方位的角度满足企业在数据库安全访问的需求。

3系统功能需求

◆ 基本信息管理

在进行基本信息管理的过程，需要将用户管理、物料管理、库位信息管理、客户信息管理、编码管理等一系列内容都囊括在内。基本信息管理模块需要做好信息维护工作。在进行用户管理时，能够做好用户查询、修改以及删除操作。物料管理也要实现基本的管理功能。在编码管理上要做好不同的组织、人员、设备及各种单据的编码，方便做后续的数据管理工作[4]。铺位管理则是要保证仓库库位的情况得到全方位的掌控。

◆ 入库管理

在进行入库管理时，要保证物料进入仓库的过程足够严谨。管理员需要明确入库需求单。根据供货方给出的产品质量、规格、参数等信息来做深入调整，确认后可通过手持终端对条形码的方式来读取相应的二维码并获取信息，发送入库指令。服务器终端则是要包括入库任务查询等一系列功能，并且要配备打印机，方便打印条形码和二维码。

◆ 出库管理需求

出库管理需要具备运送物料功能，把相应的物料从仓库搬到指定的取货点。相应部门建立出库清单，审核通过之后下达指令，结合出库任务单来核实库存状况，通过手持终端扫描箱码以及托盘的标签，及时发送指令，然后将相应的信息回传到手持终端，更新库存信息[5]。

◆ 数据挖掘需求

要满足自动化立体仓库管理功能，通过有效的搬运和进出转换做好计算机信息管理工作。目前来说，信息化的管理存在着一定的限制，要人工来进行监督，才能够防止故障出现。仓库管理遇到的故障，包括物料损伤或者脱离传送带托盘等。看到相应问题的时候，系统会提示管理人员。如果遇到的问题比较严重，那么往往会直接停掉产品线。相关的管理人员处理好故障之后才会继续工作[6]。进出库业务往往结合出库订单进行，如果订单和余量有冲突就会遇到问题，此外实际过程中如使用环境等因素，也会导致设备无法正常工作。

一般来说出现故障有两种类型，一是软硬件设备故障，让系统无法正常运行，埋下一些隐患。另一种则是因为信息不对称，设备不能自动判别，让一些指令无法实现，使系统稳定性大大降低，自动化仓库的物料搬运效率也因此下滑[7]。

 

4设计及实现

总体架构设计

在Microsoft.Net平台搭建系统，IBatics.Net标准框架上进行重构扩展，这让系统适用于多种数据库。系统用到了客户端、服务端结构，结合Web Service调用技术来做双方信息交互。整体而言，信息传递的安全性和效率都得到了保障。

另外，还需配备打印的相关信息。数据挖掘模块Apriori算法能够很好地挖掘出库信息。手持终端会用到WPF技术，方便使用者做数据采集、出入库和盘点工作。根据企业业务情况制定针对性的设备，结合一系列技术让设备功能更强大，同时实现平台可视化操作。在使用射频技术时，从业者能够全方位监控管理流通节点。Web Service调用方式能够远程处理复杂的业务，让物料传输系统更具备实时性，且操作界面简洁，提升了管理系统的安全有效性。

网络拓扑结构设计

无论是中央控制室还是现场都会用到物流自动化设备。操作终端、现场交换机及采集设备要在现场部署。数据存储和应用离不开服务器。而服务器需要具备磁盘镜像等存储架构。数据库还需要能够储存相应的信息。

服务器会使用到TCP/IP网络协议，无论是客户端的通讯，还是上位系统生产调度平台通讯，都会通过数据库做信息传递。中央控制室以及数据库服务器能够维持不同管理终端之间的正常通信，相应的管理层会把作业命令下发给监控调度系统，细化为单个设备命令。PROFINET工业以太网可以把信息传达给控制系统，控制系统再通过PROFINET\RROFIBUS和自动化控制设备的IO通讯做好不同设备的控制，让每个执行机构持续运转。

信息化管理

B/S模式是指浏览器/服务器模式，可在每个客户端操作软件上实现相应功能。PHP执行引擎，能够分解PHP程序代码。程序运行结果可转换成HTML代码在浏览器显示。MySQL数据库服务器通过存储物料信息的方式进行工作。管理中用到以下十个功能模块：

物料名录，指货架物料名称、编码、规格等信息；物料建档，登记编码、规格、批号、单位名称、厂家、数量、购入日期等；物料入库，扫描条码或二维码，将物料和货架关联；物料出库，核对出库数量并进行输入；检索，结合名称、编码、规格等一系列信息做物料查询；现有物料列表，记录所有出入库信息；托盘列表，表明托盘的物料内容；货架视图，通过平面图显示位置排列；库存统计，显示物料的数据情况；操作记录，在该模块记录出入库信息、操作时间以及操作人员。

工艺流程

◆ 物资入库

在收货之后需要将相应的条码打印下来，然后粘贴到货物上。通过手持设备扫描，然后绑定托盘，启动运输机或采用叉车搬运。计算机要输入位置信息，然后生产指令代码，命令堆垛机把相应的货物送到指定库位。

◆ 物资出库

把相应的指令代码放到控制系统里，指挥出库托盘根据信息完成操作。系统在出库之后自动变更库存数量。堆垛机则要能够识别仓库托盘位置，做好托盘运输。人工拣选确认，输入指令，托盘再返回原位。

总之，自动化立体仓库系统储量大、安全性能高、出入库、货物堆放管理都采用计算机控制，具有高效率、小损毁、大储量优势。尤其是实行信息管理，以货架二维码和物料条形码为信息载体，通过智能终端对立体化仓库和输送运行过程进行控制，高效便捷地实现物料出入库管理，节省人力物力。设计中必须根据所存储货物种类，坚持实用化、科学化和智能化原则，尽量提升自动化立体仓库系统运行的稳定性与安全性，为物流与物资存储提供保障。

 

参考文献

[1] 房殿军, 周涛. 自动化立体仓库中智能AGV群体的静态路径规划与动态避障决策研究[J]. 物流技术, 2017, 36(6):9.

[2] 李鹏飞, 马航. 基于病毒协同遗传算法的自动化立体仓库货位优化模型[J]. 中国管理科学, 2017, 25(5):8.

[3] 陈再兴, 张涛. 汽车滚装码头整车自动化立体仓库构成与运行工艺[J]. 港口装卸, 2017(4):2.

[4] 董海, 齐新娜. 基于改进细菌觅食算法的自动化立体仓库集成优化[J]. 电子学报, 2021.

[5] 郑振宇, 袁红兵, 徐正林. 基于SimPy的自动化立体仓库建模与仿真[J]. 制造业自动化, 2019.

[6] 李珉, 罗拥军, 丁伟,等. 一种面向电力物资的密集型自动化立体仓库货位优化方法:, CN112580852A [P]. 2021.

[7] 卢艳, 邢斌, 张旭之,等. 基于Flexsim仿真分析的自动化立体仓库AGV系统设计[J]. 2021.