制造业的仓储系统开始逐步脱离传统的部署方式，自动化立体仓库的应用越来越普及。
近几年我国的物流业快速发展，自动化和信息化程度不断提高，集成了物流信息技术和自动化技术的各类智能物流设备迅猛发展，自动化立体仓库就是其中颇具代表性的设备。自动化立体仓库因其作业的高效性在制造企业内得到了大量应用，制造业的仓储系统开始逐步脱离传统的部署方式，向更加精益和智能的方向发展。
图1 自动化立体仓库
1.自动化立体仓库的基本构成
自动化立体仓库通常由高层货架、巷道式堆垛机、出入库输送系统、自动控制系统、仓储管理系统以及周边设备组成。典型的立体仓库布局如下图：
图2 典型的立体仓库布局
高层货架：自动化立体仓库通过立体货架实现货物存储功能，充分利用立体空间，并起到支撑堆垛机的作用。目前，最高货架的高度已经可以达到50米，根据存储的货物以及货架高度的不同，对货架立柱、横梁的刚度和强度，以及安装的精度都有不同的要求。根据货物承载单元的不同，立体货架又分为托盘货架系统和周转箱货架系统。
图3 左：托盘货架系统、右：周转箱货架系统
巷道式堆垛机：巷道式堆垛机是自动化立体仓库的核心起重及运输设备，在高层货架的巷道内沿着轨道运行，实现取送货物的功能。巷道式堆垛机主要分为单立柱堆垛机和双立柱堆垛机。单立柱结构的堆垛机机架由一根立柱和下横梁组成，整机重量较轻，消耗材料少，因此制造成本相对较低，但刚性稍差，适用于起重重量较轻，对水平运行速度要求不高的仓库。双立柱结构的堆垛机机架由两根立柱和上横梁、下横梁组成一个长方形框架，最大优点就是强度和刚性都比较好，并且运行平稳。对于起重高度较高、起重量较大和水平运行速度高的立体仓库堆垛机多采用双立柱结构。
图4 左：单立柱堆垛机、右：双立柱堆垛机
出入库输送系统：巷道式堆垛机只能在巷道内进行作业，而货物存储单元在巷道外的出入库需要通过出入库输送系统完成。常见的输送系统有传输带、穿梭车（RGV）、自动导引车（AGV）、叉车、拆码垛机器人等，输送系统与巷道式堆垛机对接，配合堆垛机完成货物的搬运、运输等作业。
图5 左：链式输送机、右：码垛机器人
图6 左：RGV、右：AGV
自动控制系统：自动控制系统涉及堆垛机、自动穿梭车、自动输送设备、拆码垛机器人、自动引导车（AGV）等设备，是整个自动化立体仓库系统设备执行的控制核心，向上联接物流系统的调度计算机，接受物料的输送指令；向下联接输送设备实现底层输送设备的驱动、输送物料的检测与识别；完成物料输送及过程控制信息的传递。实现设备监控、数据采集、通讯网络、控制接口的一体化控制和管理。
仓储管理系统：对订单、需求、出入库、货位、不合格品、库存状态等各类仓储管理信息的分析和管理。
周边设备：周边辅助设备包括自动识别系统、自动分拣设备等等，其作用都是为了扩充自动化立体仓库的功能，如可以扩展到分类、计量、包装、分拣等功能。
2.自动化立体仓库的分类
自动化立体仓库的分类方式较多，按照不同的分类标准，有不同的分类方式。如按照建筑形式分，可分为整体式和分离式；按照库房高度分，可分为高层、中层和低层仓库等等。
表1 自动化立体仓库的分类
目前主要的分类方式是按照自动化立体仓库货架的构造来分类，可以分为单元货格式、贯通式、水平旋转式和垂直旋转式。
（1）单元货格式：这是比较常见的模式，货架之间有巷道，巷道占去了三分之一左右的面积。
图7 单元货格式
（2）贯通式：对于货物品种不多而数量又相对较大的仓库，为了提高仓库利用率可以选择贯通式立体仓库。贯通式仓库取消了位于各排货架之间的巷道，将货架合并在一起，使每一层、同一列的货物互相贯通，形成能一次存放多货物单元的通道，而在另一端由出库起重机取货。
图8 贯通式
（3）水平旋转式及垂直旋转式：这类仓库的货架可以在水平面内或垂直面内沿环形路线运行。每组货架由若干独立的货柜组成，用一台链式传送机将这些货柜串连起来。给出出库指令后，所需的货物所在的货架会自动转到出货口。这种货架对于小件物品的拣选作业十分合适，适用于作业频率要求不太高的场合。
图9 水平旋转式及垂直旋转式
3.自动化立体仓库的优劣势分析
相较于传统仓库，自动化立体仓库有多方面的优势：
1.提高空间利用率
充分利用了仓库的垂直空间，单位面积的存储量远大于传统仓库。此外，传统仓库必须将物品归类存放，造成大量空间闲置，自动化立体仓库可以随机存储，任意货物存放于任意空仓内，由系统自动记录准确位置，大大提高了空间的利用率。
2.智能作业实现账实同步
传统仓库的管理涉及大量的单据传递，且很多由手工录入，流程冗杂且容易出错。立体仓库管理系统与ERP系统对接后，从生产计划的制定开始到下达货物的出入库指令，可实现全流程自动化作业，且系统自动过账，保证了信息准确及时，避免了账实不同步的问题。
3.实现物料先进先出
传统仓库由于空间限制，将物料码放堆砌，常常是先进后出，导致物料积压浪费。自动化立体仓库系统能够自动绑定每一票物料的入库时间，自动实现物料先进先出。
4.及时处理呆滞料
部分物料由于技改或产品过时变成了呆料，忘记入账变成了死料，不能及时清理，既占用库存货位，又占用资金。立体仓库系统的物料入库，自动建账，不产生死料，可以搜索一定时期内没有操作的物料，及时处理呆料。
5.节省人力资源成本
立体仓库内，各类自动化设备代替了大量的人工作业，大大降低人力资源成本。
6.可追溯
通过条码技术等，准确跟踪货物的流向，实现货物的可追溯。
7.满足货物对环境的要求
相较传统仓库，能较好地满足特殊仓储环境的需要，如避光、低温、有毒等特殊环境。保证货品在整个仓储过程的安全运行,提高了作业质量。
相较于传统仓库，自动化立体仓库也有其不足之处。主要有以下几方面：
1.结构复杂,配套设备多,需要的基建和设备投资很大；
2.货架安装精度要求高,施工比较困难,而且施工周期长；
3.对货物的包装要求严格
4.储存货品的品种受到一定的限制,不同类型的货架仅适合于不同的储存物品,因此,自动化仓库一旦建成,系统的更新改造比较困难。
自动化立体仓库的应用在制造企业内已经越来越多，特别是烟草、医药、机械、汽车、食品饮料等行业。对制造业来说，自动化立体仓库是仓储工具的一次变革，更是一种精益化的管理理念。制造企业在部署自动化立体仓库时，应该根据自身的物料特点，对其运行速度、运行模式、连续工作可靠性等进行评估。除了运行的安全稳定性外，还要考虑应急运行模式的建设，当系统出现异常甚至瘫痪时，是否可以迅速切换为纯机械的模式，以免影响现场生产。
lyy
