本章要点
本章主要介绍了自动化仓库、AGV小车和自动分拣系统三种常见的物流自动化系统，重点结合前几章的基础介绍这几种系统的构成、技术特色和应用方法。
5.1 自动化仓库系统
5.1.1 自动化仓库系统概述
自动化仓库系统（Automated Storageand Retrieval System，AS/RS）是物流仓储系统的一种重要形式，它是使用高层立体货架储存物资，运用计算机系统进行控制管理，利用自动控制堆垛机及运输车进行存取作业的仓库，能够在不直接进行人工处理的情况下自动地存储和取出物料。自动化仓库能自动、严密、准确、迅速地对物料进行搬运、存储和拣取，广泛应用于机械、家电、汽车、烟草、邮电、医药、食品、商业等行业。
自动化仓库系统涉及物流规划、仓储管理、系统设计、土建、结构、机械、无线电、光学、检测、信息识别、电力、电子、传动、控制、自动化、计算机、通信及视频图像处理等多种技术，是多学科交叉的典型的物流自动化系统。
1.自动化仓库的优点
自动化仓库系统与普通仓库系统相比主要具有四大优点。
一是使用高层货架存储货物。存储区可以大幅度地向高空发展，充分利用仓库地面和空间，因此节省了库存占地面积，提高了空间利用率。同时也可以提高货物的管理质量，防止货物的自然老化、变质、生锈、发霉、损坏和丢失等。
二是自动存取货物。自动化仓库一般使用机械和自动化设备实施自动存取，提高了劳动生产率，降低劳动强度。采用自动化技术后，还能较好地适应黑暗、低温、污染、有毒、易爆等特殊场合的物料存储需要。
三是采用计算机控制，对各种信息进行存储和管理，能减少货物处理和信息处理过程中的差错。同时借助于计算机管理还能有效地利用仓库储存能力，便于清点和盘库，合理减少库存，加快储备资金周转，节约流动资金，从而提高仓库的管理水平。
四是自动化仓库系统的信息系统可以与企业的生产信息系统进行联网，实现企业信息管理的自动化，促进企业的科学管理，提高操作人员素质和管理人员的水平，也便于企业领导随时掌握库存情况，根据生产及市场及时对企业规划作出调整，提高了生产的应变能力和决策能力，减少了浪费，保证均衡生产。
2.自动化仓库的功能
自动化仓库系统主要具有储存保管、调节供应、调节货物运输能力和流通加工等功能。
储存和保管功能，这是自动化仓库最基本的功能。仓库储存物品时，需要根据储存物品的特性配备相应的设备，以保证储存物品的完好性。如储存需防挥发、防潮、防尘、恒温等物品时，就必须在仓库中配备相应的设备，如通风设备、空调等。在仓库作业中，为防止搬运和堆放时碰坏、压坏物品，则要求搬运机具和操作方法进行不断改进和完善，使仓库真正起到储存和保管的作用。
调节供应的功能，创造物资的时间效用是物流的两大基本职能之一，这一职能是由物流系统中的仓库来完成的。由于产品生产和消费既存在着不均衡性，却又是连续的，这就需要仓库在生产和消费之间起调节作用，从而避免生产与消费的脱节。
各种运输工具的运输能力存在着差异，各种运输之间的衔接是较困难的，这种运输能力的差异需要通过仓库进行调节和衔接。
现代仓库已经由保管型仓库向流通型仓库转变，即仓库由储存、保管货物的中心向流通、销售的中心转变。仓库不仅具备储存、保管货物的设备，而且还增加了分货、配套、包装、流通加工、情报处理等功能。这些功能既扩大了仓库的经营范围，也提高了物资的综合利用率，又方便了消费，提高了服务质量。
3.自动化仓库的分类
自动化仓库主要有以下几种分类方法。
（1）按照建筑形式，自动化仓库可分为整体式和分离式两种
整体式是指货架除了储存货物外，还可以作为建筑物的支撑结构，即库房与货架形成一体化结构。分离式是指储存货物的货架独立存在，在建筑物内部。分离式仓库可以将货架拆除，仓库建筑改作他用。整体式仓库结构重量轻、整体性好，对抗震特别有利，但整体式仓库有技术要求高、投资大和建设周期长等问题，只适用于大型企业和流通中心。分离式仓库与整体式仓库相比具有以下优点：
①因分离式仓库与建筑无关，所以利用车间内部部分空间就可建设与生产工艺密切连接的仓库，也可把现有建筑改造成为仓库。
②当现有建筑地面耐压为3吨/平方米、不平度为30～50毫米时，地面无需处理即可建设分离式仓库，而整体式仓库地基和地面的处理较为复杂，费用约占总费用的5%～15%。
③整体式仓库的建设周期一般需1.5～2年，但分离式仓库的建设周期则较短。
④分离式仓库的货架、巷道式堆垛起重机和自动化控制等机械设备易标准化、系列化，可实现批量化生产，用以降低成本。
国外小型分离式仓库的发展速度要比大型整体式仓库的发展更为迅速，其数量约占总量的80%。而对于大型整体式仓库来说，随着生产力和科学技术的发展，仓库技术有进一步向系统化、自动化、无人化方向，仓库管理向计算机化、网络化方向发展的趋势。
大型整体仓库的使用者不但追求仓库的经济效益，而且希望其为进一步提高企业的综合经济效益作出重要贡献，如丰田公司自动化仓库的建设就是很好的例子。
（2）按照仓库高度的不同，自动化仓库可以分为高层（12米以上）、中层（5～12米）和低层（5米以下）立体仓库
（3）按照货架的构造形式可以分为单元货格式、贯通式、水平旋转式和垂直旋转式货架仓库
单元货格式货架仓库是使用最广、适用性较强的一种仓库形式。其特点是货架沿仓库的宽度方向分成若干排，每两排货架为一组，其间有一条巷道供堆垛机或其他起重机作业。每排货架沿仓库纵长方向分为数列，沿高度方向又分若干层，从而形成大量货格，用以储存货物。在多数情况下，每个货格存放一个货物单元（一个托盘或者一个货箱），但也有一个货格内存放两三个货物单元的，以便充分利用货格空间，减少货架投资。
在单元货格式仓库中，巷道占用了1/3左右的面积。为了提高仓库的利用率，在某些情况下可以取消位于各排货架之间的巷道，将个体货架合并在一起，使每一层、同一列的货物互相贯通，形成能依次存放多货物单元的通道。在通道的一端，由一台入库起重机将货物单元装入通道，而在另一端由出库起重机取货。这种形式的仓库称为贯通式仓库。
根据货物单元在通道内移动方式的不同，贯通式仓库又可以分为重力式货架仓库和梭式小车货架仓库。重力式货架仓库中的货物在通道中的移动是依靠货物自身的重力来实现的，而梭式小车货架仓库则由梭式小车在存货通道内往返穿梭来搬运货物。
水平旋转货架式仓库中，货架本身可以在水平面内沿环形路线来回运行。每组货架由数十个货柜组成，用一台链式输送机将这些货柜串联起来。每个货柜下方有支撑滚轮，上部有导向滚轮。输送机运转时，货柜便相应地运动。需要提取货物时，操作人员只需在操作台上发出出库指令，相应的一组货架便开始运转，当有该货物的货柜来到拣选口时，货架便停止运转，操作人员就可以从货柜中拣选货物。水平旋转货架式仓库适合于小件物品的拣选作业。这种仓库简便实用，能够充分利用建筑空间，对土建没有特殊要求。
垂直旋转式货架仓库与水平循环货架仓库相似，只是把水平面内的旋转改为垂直面内的旋转。这种仓库的货架本身就是一台垂直提升机，提升机的两分支上都悬挂有货格，提升机根据操作台指令可以正转或者反转，使需要提取的货物降落到最下面的取货位置上。垂直旋转式货架仓库特别适用于存放长的卷状货物，如地毯、胶片卷等，也可用于小件物品。
（4）按照仓库的作业方式可以分为单元货架式、移动货架式和拣选货架式仓库
单元货架式仓库是一种最常见的结构，货物先放在托盘或集装箱内，再装入单元货架仓库货架的货格中。
移动货架式仓库中的货架可以在轨道上行走，由控制装置控制货架的合拢和分离。
作业时货架分开，在巷道中进行作业，不作业时可将货架合拢，只留一条作业巷道，从而节省仓库面积，提高空间的利用率。
拣选货架式仓库的分拣机构是仓库的核心组成部分，它有巷道内分拣和巷道外分拣两种方式。两种方式又分为人工分拣和自动分拣。
（5）按照自动化仓库的作用可以将其分为生产性仓库和流通性仓库两种
生产性仓库是指工厂内部为了协调工序和工序、车间和车间、外购件和自制件物流的不平衡而建立的仓库，它能保持各生产工序间进行有节奏的生产。
流通性仓库是一种服务性仓库，是企业为了调节生产厂家和用户间的供需平衡而建立的仓库。这种仓库进出货物比较频繁，吞吐量较大，一般都需要和销售部门有直接联系。
（6）按照自动化仓库与生产连接的紧密程度可以分为独立型、半紧密型和紧密型仓库
独立型仓库也称“离线”仓库，是指从操作流程和经济性等方面来说都相对独立的自动化仓库。独立型仓库一般规模都较大，存储量大，仓库系统具有计算机管理、监控、调度和控制系统。
半紧密型仓库是指其操作流程、仓库的管理、货物的出入和经济性与其他厂或者部门等有一定关系，而又未与其他生产系统直接相联的自动化仓库。
紧密型仓库又称为“在线”仓库，是那些与工厂内其他部门或者生产系统直接相联的立体仓库，两者之间的关系比较紧密。
4.自动化仓库的发展阶段
自从1963年美国将计算机技术应用于立体仓库，建成了世界上第一座自动化仓库以来，自动化仓库的发展可分为五个阶段：人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成自动化仓储阶段和智能自动化仓储阶段。
（1）人工仓储阶段
仓库中物资的输送、存储、管理和控制主要靠人工实现，其优点是实时性和直观性。
人工仓储技术在初期设备投资的经济指标方面也具有优越性。
（2）机械化仓储阶段
在此阶段，仓库中的物料可以通过各种各样的传送带、工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运，用货架托盘和可移动货架存储物料，通过人工操作机械存取设备，用限位开关、螺旋机械制动和机械监视器等控制设备来操纵货物的运行。机械化满足了人们对速度、精度、高变、重量、重复存取和搬运等要求。
（3）自动化仓储阶段
自动化技术对仓储技术的发展起到了重要的促进作用。20世纪50年代末到60年代，人们相继研制和采用了自动导引小车（AVG）、自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。20世纪70年代和80年代，旋转体式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制的行列。随着对仓库管理要求实现实时、协调和一体化，计算机技术和信息技术已经在仓储中得到了普遍应用。
（4）集成自动化仓储阶段
在集成自动化仓库中，自动存取系统、输送系统、自动识别系统等不再是各自独立的系统，而是通过计算机技术和信息技术等进行有效的集成，从而构成一个有机的整体。
集成化仓库技术作为计算机集成制造系统中物资存储的中心受到人们的重视。我国的自动化仓库技术已实现了与其他信息决策系统的集成，目前正在致力于智能控制和模糊控制的研究工作。
（5）智能自动化仓储阶段
人工智能技术的发展使得自动化技术向智能自动化方向发展，目前智能自动化仓储技术还处于初级发展阶段，在不久的将来仓储技术的智能化必将具有广阔的应用前景。
国外自动化仓库是第二次世界大战后开始建立的，20世纪60年代得到广泛使用，自动化程度不断加大。20世纪80年代初世界自动化仓库的拥有量已超过4000座，日本、美国、西欧等国家最多。美国是研究和应用自动化仓库技术较早的国家之一。1950年，美国E.Idupoutde Nemours公司制造了手动控制堆垛机用于仓库内堆垛作业。1959年，美国国际纸张公司在阿拉巴马州仓库中采用司机操作巷道式堆垛起重机，克服了桥式堆垛起重机的缺点。1963年，美国将计算机技术应用于自动化仓库的控制管理，建成世界上第一座自动化仓库。目前美国已建造了1800多座立体仓库，价值近30亿美元，近几年年平均建库100座以上，产值2亿美元。
自动化仓库起始于美国和德国，但在数量上日本后来居上。日本在20世纪60年代中期，为了适应物流业的发展，减少开支，于1965年建成国内第一座自动化仓库。1969年以后，日本开始大规模建设自动化仓库，并向欧洲、美国等地区派出了许多考察团，对自动化仓库进行深入的研究，结合日本的实际情况探索出自己发展的方向。他们逐渐认识到：自动化仓库对于国土狭窄的日本是发展物流业的必由之路。于是在1974年前后，日本出现了建设自动化仓库的热潮，一年之内建起了三四百座自动化仓库。目前日本每年约建造250座自动化仓库，产值已达500亿～600亿美元。
