自动化仓库的管理与控制课件

1、第十二章 自动化仓库的管理与控制第一节 自动化仓库概述第二节 自动化仓库的管理与控制第1页，共71页。第一节 自动化仓库概述一、自动化立体仓库的构成自动化立体仓库基本由以下部分组成:1.托盘(货箱)用于承载货物的器具，亦称工位器具。2.高层货架用于存储货物的钢结构。目前主要有焊接式货架和组合式货架两种基本形式。下一页返回第2页，共71页。第一节 自动化仓库概述3.巷道堆垛机用于自动存取货物的设备。.按结构形式分为单立柱和双立柱两种基本形式;.按服务方式分为直道、弯道和转移车三种基本形式。4.输送机系统立体库的主要外围设备，负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物移走。输送机种类非常多，常见的有辊

2、道输送机，链条输送机，升降台，分配车，提升机机，皮带机等。上一页下一页返回第3页，共71页。第一节 自动化仓库概述5. AGV系统AGV系统即自动导向小车。根据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。6.自动控制系统驱动自动化立体库系统各设备的自动控制系统。目前采用现场总线方式为控制模式为主。上一页下一页返回第4页，共71页。第一节 自动化仓库概述7.库存信息管理系统库存信息管理系统亦称中央计算机管理系统，是全自动化立体库系统的核心。目前典型的自动化立体库系统均采用大型的数据库系统(如ORACLE,SYBASE等)构筑典型的客户机朋良务器体系，可以与其他系统(如ERP系统等)联网或集成。上

3、一页下一页返回第5页，共71页。第一节 自动化仓库概述二、自动化立体仓库的分类1.按存储方式来分(1)单装载单元 在货架货位的深度方向只能存储一个装载单元，如图12-1所示。(2)双装载单元 在货架货位的深度方向能存储两个装载单元，如图12-2所示。(3)多装载单元 在货架深度方向可存储多个装载单元，如图12-3所示。上一页下一页返回第6页，共71页。第一节 自动化仓库概述2.按货架结构来分(1)整体式 图12 -4所示，这种仓库的货架及其主要结构均与房屋的屋顶和墙壁固连成一体。(2)分离式 自动化立体仓库是独立建在屋内的，如图12-5所示。3.按设计来分(1)按出/人车工作台布置方式分类.单

4、侧出/入库方式 出/入库工作台设置在堆垛机行走路线的一端，如图12-6所示。.两端出/入库方式 入库和出库的工作台分别设置在堆垛机行走方向的两侧，如图12一7所示。上一页下一页返回第7页，共71页。第一节 自动化仓库概述.中间出/入库方式 出/入库工作台设置在堆垛机行走路线的中间位置，如图12 -8所示。(2)按导轨配置分类.横移式 如图12 -9所示，通过横移接轨方式把n条平行的导轨连接起来，可以减少堆垛机数量。.直线导轨 堆垛机行走路线完全是直线，如图12一10所示。.U形导轨 堆垛机行走路线是直线和圆弧，如图12一11所示。上一页下一页返回第8页，共71页。第一节 自动化仓库概述(3)按

5、出/人车工作台配置高度分类.同一层出/入库方式 出/入库工作台设置在同一楼层上，如图12 -12所示。.非同层出/入库工作台方式 把出/入库工作台设置在不同的楼层中，如图12 - 13所示。上一页下一页返回第9页，共71页。第一节 自动化仓库概述4.按用途来分(1)零部件仓库 用于暂时保管加工和装配需要的零部件的仓库。(2)原材料仓库 用于暂时保存制造业需要的原材料的仓库。(3)工序间仓库 用于保管和调节工序间需要的零部件和原材料的仓库。(4)流通仓库 用于保管和分类流通过程中的商品的仓库。(5)成品仓库 用于暂时保管成品的仓库。上一页下一页返回第10页，共71页。第一节 自动化仓库概述5.按

6、使用环境来分(1)一般自动化立体仓库 在常温、常湿度条件下保管装载单元。(2)低温(冷藏/冷冻)自动化立体仓库 在0以下环境中保存装载单元。(3)防爆自动化立体仓库 在防爆环境中保存装载单元。(4)高温自动化立体仓库 在40以上的环境中保存装载单元。(5)其他环境条件下的自动化立体仓库 在其他环境中保存装载单元。上一页下一页返回第11页，共71页。第一节 自动化仓库概述三、自动化立体仓库的优越性自动化立体仓库的优越性是多方面的，对于企业来说，可从以下几个方面得到体现:1.提高企业生产管理水平传统仓库只是货物储存的场所，保存货物是其唯一的功能，是一种“静态储存”。自动化立体仓库的特征:.采用先进

7、的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且可以与仓库以外的生产环节进行有机的连接，并通过计算机管理系统和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节;上一页下一页返回第12页，共71页。第一节 自动化仓库概述.企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个环节，短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成一个自动化的物流系统，这是一种“动态储存”，也是当今自动化仓库发展的一个明显的技术趋势。2.提高空间利用率早期立体仓库的构想，其基本出发点就是提高空间利用率，充分节约有限且宝贵的土地。在西方有些发达国家，提高空间利用率的观点已有更广

8、泛、更深刻的含义，节约土地，已与节约能源、环境保护等更多的方面联系起来。上一页下一页返回第13页，共71页。第一节 自动化仓库概述立体库的空间利用率与其规划紧密相连。一般来说，自动化高架仓库其空间利用率为普通平库的25倍，这是相当可观的。以上所述的物流系统又是整个企业生产管理大系统(从订货、必要的设计和规划、计划编制和生产安排、制造、装配、试验、发运等)的一个子系统，建立物流系统与企业大系统间的实时连接，是目前自动化高架仓库发展的另一个明显的技术趋势。上一页返回第14页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制一、自动化立体仓库的管理方式根据操作手段的不同，自动化立体仓库的管理大致可以分为以下

9、三种:1.台账管理这种方式是历史上一直沿用的方式。此种方式的特点是:.库存情况全部记载在账册内，分类统计，用人工选择出入库货格地址;.管理工作量大，质量不高，容易出错，提供信息也不及时;.这是一种比较落后的方式，只有规模较小的机械化作业的仓库才采用。下一页返回第15页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制2.穿孔卡片结合台账管理在用穿孔卡片对起重机进行控制的立体仓库内，穿孔卡片也可以兼做货格管理之用。此种方式的特点是:.这种穿孔卡片的下部用穿孔代表货格地址;.每个货格有自己的卡片，卡片上部备有口袋;.口袋里可以装一张记录这个货格内存货的票签;.有货物的货格卡片和空货格卡片分别存放在有货卡片

10、和空货格卡片拒中，有货卡片拒内的卡片按货格内所存货物的代号顺序排列;上一页下一页返回第16页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制.出库时，从中选出恰当的卡片，送入顺序控制器进行操作;.为了实行先入先出，同一代号的各货格卡片按入库的先后排列;.空货格卡片拒内的货格卡片则按货格号顺序排列;.入库时从中选择适当的卡片操作。仓库的库存情况仍然采用台账管理;.每天下班时将当天用过的卡片集中进行一次登账处理。上一页下一页返回第17页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制3.计算机管理随着计算机硬件性能的提高和价格的下降，以及应用软件的丰富和完善，计算机在高架自动化仓库管理中的应用越来越普遍。目前

11、，不仅自动控制的立体仓库，而且许多不是自动控制的立体仓库也同样采用计算机管理。计算机管理具有以下优点:.由于计算机存储信息量大及运算速度高，能及时、准确和全面地了解库存情况，进行库存分析和预刚，合理安排销售和生产，减少库存资金积压;.选择最佳货格地址进行出入库，提高出入库频率，并能充分利用所有货位的存储力;.管理计算机在运行货格管理的同时还能直接向下级机传达作业命令，从而提高作业效率。上一页下一页返回第18页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制二、计算机管理系统1.计算机管理的主要功能自动化仓库采用计算机管理应包括如下功能:(1)货位管理 对于自动化仓库，计算机管理的一项重要内容是货位管

12、理，计算机管理的自动化仓库一般都采用“自由货位”储存法，即各种货物并没有固定的存放货位，任意货位都可以存放任一货物单元。计算机货位管理的任务便是根据事先制定的原则，为需要入库或出库的货物单元选定最佳货位地址。上一页下一页返回第19页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(2)库存管理 计算机库存管理主要是将库存货物的实时信息，诸如货物品种、数量、单价、来源、入库时间、货位地址、货物属性以及其他必要数据都存储起来，并在必要的时候经过数据处理提供使用(查询、打印报表、预测分析和报警等)。2.货位管理的原则采用自由货位储存时，货位管理的原则要密切结合仓库运转的实际需要制定。入库时可上一页下一页返

13、回第20页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制以考虑下列通用原则:1)“就近入/出库”的原则具体体现在:.在一个巷道内，应该尽量选离巷道口较近、位置较低的货位入库;.对于同端入库的高架自动仓库，就近入库，出库时运行距离也短，其效益是显而易见的:.对以出入口位置作贯通式布置的仓库，则要根据仓库作业的需要具体分析;.有的仓库入库是分散的，出库则比较集中，要求快，那么就应该把货物优先放到靠近出库端的货位，以便保证快速出库;.有时入库比较集中，要求尽快完成，那就尽量找离入库口近的货位入库。上一页下一页返回第21页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制2)对货架受载有利的原则 选择入库货位时，

14、尽可能是货格立柱两侧受载比较均匀，下层货格比上层货格优先存放等。3)均匀分布的原则 这个原则要求同一品种规格的货物尽量做到仓库的各个巷道内都有大体上等量的存放，以便出库时能够使各巷道的起重机同时出库，提高速度。同时，在许多箱同一品种的货物集中入库时，按均匀分布的原则将它们分散到各个巷道入库也可以提高入库速度。上一页下一页返回第22页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(2)出库原则 出库时，可以考虑以下一些原则:.未满单元先出库的原则 在采用“货到入处”拣选的仓库里，应该优先从已拣选过的未满的单元中拣选必要的数量出库。.“先入先出”的原则 按要求早入库的货物尽早出库，可以防止货物因保存时

15、间过长而影响质量。.均匀分布的原则 本原则同样适用于出库。以上只是举出一些常用的原则。实际上，还可以根据仓库的实际需要制定其他原则，供编制货位管理程序时遵循。上一页下一页返回第23页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制3.货位管理的方法对于自动化仓库货位管理最主要的原则是提高存取效率，为了提高存取效率，在货位分配上采取“为取而存”的基本原则。为此，在货位管理采取下列一些货位方法:(1)货物分区存放法 在立体仓库存放货物分为ABC三大类，A类货物指数量多但总价值较低的货物，C类指数量少但总价值高的货物，B类货物介于A类、C类之间。因此，将立体仓库分为ABC三个区，A区存放A类货物，这类货物

16、数量众多，出库频繁，因此要保证这类货物的出库速度，A区尽可能靠近出库台。B区存放B类货物。C区存放C类货物，由于C类货物数量较少，出库频率较低，可以使之靠近仓库入库台。上一页下一页返回第24页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制设立体仓库存放ABC类货物的数量是Q1、Q2、Q3，则仓库总货位是Q= Q1+Q2+Q3仓库总货位数为W。A类货物分区大小为:W1=int(Q1/Q) x WB类货物分区大小为:W2 =int(Q2/Q) x WC类货物分区大小为:W3 =int(Q3/Q) x W故A类货物的货位号为:1W1，B类货物的货位号为:(W1 +1)(W1 +W2),C类货物的货位号为

17、剩余货位，即:(W1+W2+1)(W1+W2+W3)。上一页下一页返回第25页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(2)柔性分区法 对仓库货位进行分区，在提高立体仓库实时出入库的能力的同时，影响了立体仓库的利用率和灵活性。分区数量过多会使每个分区都较小。当货物入库偏离了固有比例时，甚至会出现因分区已满而不能再入库的情况。因此，在进行货物分区时，分区数一定要适当，一般不要超过10个。此外，可以采用柔性分区方案，如图12一14所示。相邻两个分区分别按不同的方向(即一个升序，一个降序)进行入库空位查找。这样，分区的界限实际上是模糊的、可变的。在一定程度上弥补了因分区造成的仓库灵活性的降低。上一

18、页下一页返回第26页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(3)联合货位编号法 这种货位分配方法一般需要先进行货位编号，货位编号能够反映出货位与出库台的距离，一般离出库台最近的货位编号为1，由近及远依次递增。为了平衡立体仓库各巷道各排货架的物料存储及堆垛机的运作，可以采用“联合编号法”。即所有货架一起进行编号。图12一15为三个巷道六排货架的编号。上一页下一页返回第27页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制采用联合货位编号法，货位编号的顺序与其出库的距离相关，在取货物时，优先考虑离出库台的货物，就变得十分方便了。4.货位管理的流程为了保证自动化仓库在出库、入库管理过程中，货物不因存储

19、超期而变质，应采用先进先出(First In First Out, FIFO)规则。对于立体仓库而言，一般货位管理的流程如下:.如果某区域某种型号的货位尚未有货物入库，则该货物的存放从起始位置开始;.如果某区域某种型号的货位有货物入库而尚未有出库，则该货物的总数小于该货位数，则继续入库，入库货物依次存放在空余的货位;上一页下一页返回第28页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制.如果某区域某种型号的货位有货物入库，并且货物的总数大于该货位数，则停止入库;.如果某区域某种型号的货位有货物入库并且有出库，货物的最大存放货位小于该货位的数量，继续入库，货位数按照原已存放货物的最大货位数依次存放，

20、到货物的最大存放货位数等于该货位数为止;.如果某区域某种型号的货位有货物入库且有出库，货物的最大存放货位数等于该型号的货位数，并且货物总数小于该型号的货位数，找到最小空余货位存放货物;.同种货物分散存放;.重量大的货物尽量存放于低位货架。上一页下一页返回第29页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制5.计算机库存管理用计算机作库存管理可以根据仓库管理实际需要实现多种查询功能，最常用的有以下一些功能:(1)统计库存量及位置 该功能可实现某种货品的库存量及所存放的货格位置的统计。如表12一1所示。(2)统计货品库存 按库内所存各种货品的品种规格为字头制表统计所有货品的库存量和金额，并统计库存总

21、资金，如表12一2所示。(3)查询分布情况 查询某一种货品在货架中的具体分布情况如表12 -3所示。(4)查询货位现状 按货位的排、列、层进行制表，说明每个货位所存的货品(用编号)及数量，如表12一4所示。上一页下一页返回第30页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(5)查询入库 可以按货品名为字头，查询入库情况，也可以按入库单据号为字头或入库日起为字头查询，如表12 -5所示。(6)查询具体货位 对某一货位所存货物的查询。以货位地址为字头进行查询。(7)查询空货位 将所有空货位按顺序制表列出。(8)查询出库 按货品名为字头将出库情况列表，也可以按出库单据号为字头列表查询。(9)库存下限

22、报警 缺货表对库存量达到下限数量的货物以及缺货货物列表报警。(10)出/入库明细日报表 出/入库明细日报表见表12-6、表12 -7。上一页下一页返回第31页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制计算机作库存管理的功能十分强大，上面列举的只是一些常用的功能。实际上，只要根据需要编制出相应的应用软件，便可以用计算机对库存情况进行广泛的查询和制作各种文件。上一页下一页返回第32页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制三、计算机控制系统1.自动化立体仓库控制方式立体仓库的控制方式可分为手动控制、半自动控制、遥控和全自动控制以及CMS控制方式。(1)手动控制 手动控制是指货物的搬运和储存作业由

23、人工完成或人工操作简单机械完成。.除在拣选作业中仍较多采用外，对于单元化出、入库作业只适用于中、小规模、出入库频率不高的仓库;.也用作大、中型自动化仓库的备用控制方式，这种方式多在调试或事故处理状态下使用。上一页下一页返回第33页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(2)半自动控制 半自动控制是指货物的搬运和储存作业有一部分由人工完成，整个仓库作业活动可以通过可编程控器(PLC)或微型计算机控制，堆垛机具有自动认址、自动换速、自动停准等一项或多项功能，从而显著降低司机操作的疲劳程度和提高作业效率，在拣选作业系统中和中、小型仓库中使用日益广泛。上一页下一页返回第34页，共71页。第二节 自

24、动化仓库的管理与控制(3)单机半自动控制 堆垛机停在立体仓库巷道端部原位，由操作人员用机上设定器设定出/入库作业方式和货位地址，起重机自动完成存取作业，并返回原址。如果仓库配有输送机等周边设备，则往往若干台周边设备由一个控制柜自动控制。单机自动控制方式的突出优点是不需要设信息传输，系统比较简单。.比较适用于堆垛机数量不多、出入库频率不太高的仓库;.也可以作为大型自动化仓库中集中或联机自动控制方式的备用控制方式。上一页下一页返回第35页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(4)遥控 遥控是将仓库内的全部作业机械(如堆垛机和运输设备)的控制全部集中到一个控制室内，控制室的操作人员通过电子计算

25、机进行仓库作业活动的远距离控制。这时，控制系统分为实时控制和监视控制两级，其间实行信息传输。仓库计算机管理与控制系统之间没有实时联系，是一种脱机自动控制系统，这种系统适用于有多台堆垛机和复杂的运输机系统的控制场合。上一页下一页返回第36页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(5)全自动控制(联机自动控制) 如果把仓库管理计算机和集中自动控制系统实时联机，便成为全自动控制方式。装运机械和存放作业都通过各种控制装置的控制自动进行操作，电子计算机对整个仓库的作业活动进行控制。操作人员只需在管理计算机终端上进行人机对话，即可实现全系统最佳自动运转，进行所需的出入库作业。这种控制方式具有高速、优化

26、、方便的特点，是自动化立体仓库的现代高级控制方式。在硬件配置上，一般为管理、监控和实时控制三级。但对于规模较小，作业工艺较简单的系统，也可以将管理和监控两项功能集中于一台计算机上，直接与实时控制机通信。上一页下一页返回第37页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(6)计算机集成制造系统(CIMS)控制方式 在采用CIMS的大型现代化企业中，仓库控制管理系统是全企业CIMS的一个子系统。此时，仓库本身仍按全自动控制方式运转，但其管理计算机与企业CIMS联网，实现了信息资源共享。仓库可以由车间或全企业的CIMS根据自动化生产系统的需要进行管理和控制。这种控制方式是立体仓库最高级的控制，可以用

27、于无人化工厂的生产。2.计算机控制系统的结构自动化立体仓库的计算机控制系统结构分为两种:集中控制系统和分层分布式控制系统结构。上一页下一页返回第38页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(1)集中控制系统 在20世纪70年代末80年代初，随着单板机在工业应用中的兴起，多使用单板机对自动化仓库设备进行控制。这种控制方式一般选用一套容量大，I/O接口多的单板机系统进行控制，上接个人计算机。对于比较小的系统，由于其资料量少，功能要求低，实时控制易于实现，因此可采用这种方式，见图12一16。从所使用的硬件数量来看，设备较少，物理上容易实现，但对设备的可靠性要求高，因为一旦设备发生故障，将影响整个

28、系统的运行。为了提高系统的可靠性，可以采取几种措施，一种是硬件冗余措施，另一种办法是采用功能强、可靠性高的PLC，同时，在软件设计上也采取多种提高可靠性的措施。上一页下一页返回第39页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制(2)分层分布式控制系统 采用这种控制方式的自动化立体仓库的一大优点就是全部系统功能不集中一台或几台设备上。因此，即使某台或几台设备发生故障，对其他设备也不会产生影响或影响较小，而且控制方式也是分层次的。一般分层分布式控制系统按照内部功能划分，可以划分为三个层次:上层管理层、中层控制层、下层执行层，如图12一17所示。上一页下一页返回第40页，共71页。第二节 自动化仓库

29、的管理与控制1)管理层 就是指计算机物流管理系统，它是自动化仓库的中枢，管理层通过企业内部网络与其他系统实现数据共享(例如:ERP系统、生产系统、销售系统等)，它的功能有:.接收上级系统传输过来的物流指令;.调度输送作业:根据输送任务的紧急程度和调度原则，决定输送任务的优先级别。根据当前输送任务的执行情况，形成输送指令和最佳作业路线;管理自动化仓库:包括库存管理、入库管理、出库管理和出/入库协调管理;.统计分析系统运行情况:统计分析物流设备利用率、自动化的库存状况和设备运行情况;.物流系统信息处理。上一页下一页返回第41页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制2)控制层 控制层是自动化仓库的重要组成部分，在自动化仓库的控制系统中，它处于承上启下的位置:.一方面，它接收来自管理层的指令，控制底层的物流设备完成指令所规定的任务;.另一方面，实时监控底层物流设备的状态，将监刚到的信息反馈给管理层，为管理层调度决策提供参考。目前一般采用可编程控制器(PLC)来实现动作控制。上一页下一页返回第42页，共71页。第二节 自动化仓库的管理与控制3)执行层 由自动化的设备组成，物流设备的控制器接收控制层的指令，控制设备执行各种操