1 绪论
自动化立体仓库也称自动存取系统，它是一种用高层立体货架（托盘系统）存储物资，用自动控制堆垛机进行存取作业，用计算机控制管理的仓库。自动化立体仓库除了具有传统仓库的基本功能外，还具有分拣、理货的功能，以及在不直接进行人工处理的情况下，自动存储和取出物料的功能。
1.1 国外研究背景
立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。
1.2 我国自动化立体仓库技术的市场应用现状和企业概况
1.2.1 按行业划分的市场保有量分析
我国自动化立体仓库技术的市场应用经历了漫长的过程。目前已经几乎覆盖了国民经济的各个方面。下面对市场应用作简单描述 。
表1 我国自动化立体仓库的应用情况表
序号 行业 1 2 烟草 烟草工业 烟草商业 医药 医药工业 医药商业 总体应用情况 2010年应用情况 最成熟的应用领域，占全部市场应用约 为17% 自1995年开始在昆明卷烟厂开始应用，目前已经完成约100套系统。 2010年有红塔、龙岩、安徽、许昌、贵州等多个项目开工建设 开始于2000年前后，目前已经完成约2010年有陕西、福建、河北、江苏、安徽130套系统 等多个项目启动 最成熟的应用领域，占市场总量13% 最早开始于1993年羊城药业，目前市山东华鲁制药、哈尔滨三联制药等多个项场完成超过100套 目启动 最早开始于2003年中国医药集团，目国药、石药、陕西、辽宁、山东、浙江、前市场完成超过110套，每年新增超过湖南等约20个项目启动 20套系统。 自1990年开始，目前已经建设各类自2010年约20个项目完成十二五期间将有动化立体库约65套 更大发展 3 军队 4 5 6 7 8 9 10 11 12 机电、汽车 最早应用的行业之一，自1980年开始，北汽福田、SEW传动等多个项目启动 目前市场保有量超过100套 铁路、 轨道交通 最早开始于2000年，目前应用大约35-40套 朔黄铁路、上海轨道交通等多个项目启动 煤炭、石油、 最早应用的行业之一。目前市场保有量山东孚日集团、中石化、玖龙纸业等多个化工 约55套 项目启动 乳品、冷冻 2001年开始，目前市场保有约35套 蒙牛、双汇等多个项目启动 零售、果蔬 2003年开始，市场保有量约40套 机场 图书 服装 教学 物美、农工商、常客隆、联华等多个项目 最早开始的项目，几乎为进口技术，目上海、武汉、长沙、昆明等机场项目启动 前市场保有量约100套 始于2003年，目前市场保有约22套 中国出版集团、河北、江西、甘肃等启动 始于2006年，目前市场保有10-15套 报喜鸟、李宁等多个项目启动 开始于2002年，市场保有约120套 天津交通、天津公共实训等多个项目启动 数据来源：中国物流技术协会信息中心2010年调研报告
注：以上数据根据各主要企业业绩汇总而来，仅统计带有自动化立体库和自动输送系统的项目。其他未统计行业包括金融、市政、防爆等类型物流系统，总保有量约30-50套，未单独列出。根据中国物流技术协会信息中心2010年的调研报告，中国目前已经建成的自动化物流系统中，烟草占17%，医药占13%，汽车占10%，机械制造占8%，连锁零售占8%，食品饮料行业站8%，机场占5%，军队占5%，出版印刷占4%，其他占22%。在机场自动化物流系统中，分为仓储系统和行李系统。其中行李系统主要为国外进口。
1.2.2 2010年我国市场情况分析
根据中国物流技术协会信息中心2010年的调研报告，我国2010年自动化立体仓库系统及相关产品的总市场约为150亿，分布如下：
表2 自动化立体仓库及相关产品市场情况表
分类 自动化立体库 市场总额（亿元） 比重 44.7 29.96% 9.21% 13.69% 15.15% 32.00% 备注 含货架及托盘输送机系统 含机场设备 各种类型的分拣系统 含硬件及软件（WMS系统） 主要是箱式输送系统，含机场行李系统 AGV、穿梭车等 13.74 自动分拣系统 计算机系统 自动输送机 合计 20.42 22.6 47.74 149.2 100.00% 数据来源：中国物流技术协会信息中心2010年调研报告
注：上表在引用时去掉了非自动化仓储系统部分的货架及周边设备；一般情形下，立体库货架占总投资的30-40%，个别达到50%。
1.3 研究意义
立体仓库的特点在于以高层立体货架为标志，以成套先进搬运设备为基础，以先进的计算机控制技术为主要手段，高效率地利用仓储空间，节约时间和人力进行各种作业，具有巨大地社会效益和经济效益，因此被普遍应用于机器制造业、电器制造业、航空港、轻工和化工企业、商储业、军需部门等各行各业。
其中自动化的立体仓库更是具有广阔市场前景。它集机械、电子、控制、计算机技术于一体，具有科技含量高，货物存取效率高和自动化程度高等优点，在物流监控技术、计算机应用技术、通信技术、货位优化管理等技术领域都有很好的应用。从制造工厂、商场、机场，到港口、军需部地下室冷库到都少不了立体仓库的身影，特别是随着人们生活水平的提高，我国的机动车数量日益猛增，传统的停车场已经不能满足人们的需求，于是人们将立体仓库这一理念和技术应用于停车库，很多城市都相继出现了立体停车库，使停车难的问题逐渐得以缓解，所以为了更好的合理利用资源、保证产需均衡、提高物流效率，我们对于自动化立体仓库的研究迫在眉睫。
2 自动化立体仓库的组成及分类
2.1 自动化立体仓库的基本组成部分
（1）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。
（2）托盘( 货箱) : 用于承载货物的器具, 亦称工位器具。
（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:自动化立体仓库的主要外围设备, 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, 常见的有轨道输送机, 链条输送机, 升降台, 分配车, 提升机, 皮带机等。
（5）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:即驱动自动化立体仓库系统各种设备的自动控制系统。目前以采用现场总线方式的控制模式为主。
（7）仓储管理系统: 亦称中央计算机管理系统，是自动化立体库系统的核心，它主要由入库操作、出库操作、查询操作、系统管理、系统帮助等模块构成。目前典型的自动化立体仓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/ 服务器体系, 可以与其他系统( 如ERP 系统等) 联网或集成。
仓储管理系统(Warehouse Management System，略作WMS)是一个实时的计算机软件系统，它能够按照运作的业务规则和运算法则(algorithms)对信息、资源、行为、存货和分销等运作进行更完美地管理，使其最大化满足地有效产出和精确性要求。这里所称的“仓储”，包括生产和供应领域中各种类型的储存仓库和配送中心。WMS 按照常规和用户自行确定的优先原则，优化仓库的空间利用和全部仓储作业。系统还将方便器材的出入库管理，为生产效率的提高提供强有力的保证，使器材仓库的管理更加正规化，减少库存资金占用，提高器材利用率，降低库存损耗，对产品的出库、入库、盘点、移位、客户信息等进行管理。
SQL Server 2000 （SQL 是Structured Query language的缩写，意思为结构化查询语言） 的主要功能就是同各种数据库建立联系，进行沟通。按照ANSI(美国国家标准协言）SQL 语句可以用来执行各种各样的操作，例如更新数据库中的数据、从数
据库中提取数据等。数据库中Select、Insert、Update、Delete、Create，以及Drop 在内的标准的SQL 命令可以被用来完成几乎所有的数据库操作。
（8）自动化立体仓库的网络结构：自动化立体仓库中的网络一般分为两部分：一部分是有关管理机、各终端机、控制计算机以及与企业中其他计算机之同的联网。这部分网络目前都使用局域网方式进行联网，采用TCP／IP协议，技术已很成熟；另一部分是计算机与底层PLC之间的通信。各PLC所采用的通信协议基本上都是生产厂家独自专有的，并没有广泛使用的标准协议供使用用户采用。在现场PC－PLC之间通信线路的设计中，对于PC－PLC之间距离较短的系统，常直接采用简单易用的RS－232来进行点到点的连接，而对于PC－PLC之间有着较长距离的通信，一般均采用RS-485 链路协议进行总线多站形式的连接。
2.2 自动化立体仓库的分类
自动化立体仓库是一个复杂的综合自动化系统，作为一种特定的仓库形式，按照不同的分类方式划分，有以下几种分类方式： 2.2.1 按照建筑物形式分类
按建筑形式可分为整体式和分离式两种。
第一、整体式：是指货架除了存储货物以外，还作为建筑物的支撑结构，构成建筑物的一部分，即库房货架一体化结构，一般整体式高度在12米以上。这种仓库结构重量轻，整体性好，抗震好。
第二、分离式：分离式中存货物的货架在建筑物内部独立存在。分离式高度在12米以下，但也有15米至20米的。适用于利用原有建筑物作库房，或在厂房和仓库内单建一个高货架的场所。 2.2.2 按照货物存取形式分类
按照货物存取形式分为单元货架式、移动货架式和拣选货架式。
第一、单元货架式：单元货架式是常见的仓库形式。货物先放在托盘或集装箱内，再装入单元货架的货位上。
第二、移动货架式：移动货架式由电动货架组成，货架可以在轨道上行走，由控制装置控制货架合拢和分离。作业时货架分开，在巷道中可进行作业；不作业时可将货架合拢，只留一条作业巷道，从而提高空间的利用率。
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