自动化立体仓库文献综述

自动化立体仓库的研究现状

（姓名：欧阳明慧 专业：物流工程 学号：2102218092）自动化立体仓库是用高层货架存储货物，以巷道堆垛起重机存取货物，并通过周围的装卸搬运设备，自动进行出入库存取作业的仓库。自动化立体仓库主要由货架、巷道堆垛起重机、周边出入库配套机械设施和仓储管理控制系统等几部分组成。随着企业生产规模的不断扩大，立体仓库已经成为生产物流系统中的重要环节。

一自动化立体仓库国内外研究概况

自动化立体仓库诞生于美国，随后传到欧洲各国和日本。经过几十年的发展，自动化立体仓库在国外已经比较成熟，货物的入库、移动、配装、出库等都通过计算机控制托盘、货架铲车和吊车进行。相比较来说，美国对自动化立体仓库重视理论研究，侧重于消费者，具有超前性和创新性;日本比较注重实际，把重点放在控制成本和加强管理上，努力提高管理水平和自动化水平、加强服务专业化及构筑绿色物流体系;德国更重视自动化立体仓库的综合性、系统性，强调整体优化、高度的规范化、有序化前提下的社会化、网络化、标准化、多功能化与绿色化。

国外学者和研究机构对自动化立体仓库研究得较全面，涵盖了自动化立体仓库理论和技术的方方面面。理论方面的研究主要有:自动化立体仓库系统设计和系统分析、优化及对比分析;例如，pierpaoloCaricato 和AntonioGrieeo运用模拟退火算法设计了基于AGV的物料装卸系统，以解决运用AGV带来的系统管理问题对自动化立体仓库的静态分析和动态仿真;例如，新加坡南洋技术大学的S.G..Lee、R.de.Souza、E.K.ong等进行了引导小车服务的自动化立体仓库的一个巷道的模拟仿真。运用一定的算法和理论等对自动化立体仓库的运行、库存管理和库存控制、周转时间、拣选顺序和路径选择、生产调度等进行数学建模和数理分析;例如，MEricJohnson建立了一个分析模型用于确定两个普通类别的指令分拣系统的相互影响，利用蒙特卡罗模拟法建立自动化立体仓库随机模型;对自动化立体仓库管理科学、工程管理和业绩评价的研究;对自动化立体仓库进行生产力测定、效率和效益、投资回收率的研究等。技术方面的研究主要有:自动化立体仓库的制造和安装;自动化立体仓库控制系统应用软件的开发和程序编制，如Dematic公司开发的MaterialHandiingAutomationDivision软件;射频自动识别技术、条码定位系统(BPS)等自动化立体仓库关键技术的开发，例如，德国乐易电子公司用BPS可对自动化立体仓库中传送系统的运动进行控制，提高了系统

效率并进一步降低了成本，己应用于宜家家居(IKEA)及宝马汽车(BMW)的自动化立体仓库，BPS在国内济南、青岛卷烟厂也都已应用。

我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始得并不晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机，1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库(高15m，机械部起重所负责)，该库1983年投入运行。目前，自动化立体仓库在我国得到了广泛的应用和发展，据不完全统计，截止到2005年底，全国自动化立体库的数量超过400座，2005年国内建设的自动化立体库在50座左右。巷道堆垛作业双循环次数由最初的15~20次/h提高到50~70次/h，仓库的利用效率高达96%~98%;仓库的规模由最初的几百个、几千个货位发展到几万个、十几万个货位;大型自动化立体仓库每小时可完成500~800次出入库作业。但当前我国自动化立体仓库使用中还存在着利用率低、效果不明显、规模不确定、优势不突出等问题。

近年来许多高校、科研院所和企业在自动化立体仓库方面进行着研究。有对自动化立体仓库货架拣选优化问题进行了多方面的、系统的研究。有自动化立体仓库设计的研究。太原刚玉物流工程有限公司等企业供应自动化立体仓库及其主要设备，其对自动化立体仓库及其主要设备的设计、运行、维护等进行了较多的研究。当前，国内对立体仓库的研究主要集中在以下几个方面:（1）自动化立体仓库的设计方面的研究。（2）自动化立体仓库主要设备和相关技术的研究、开发和应用。（3）通过研究自动化立体仓库的控制及管理技术，开发可靠的、方便的、可扩展的控制和管理系统，对立体仓库进行信息管理。（4）运用一定的算法或软件对自动化立体仓库的存取路径、库存控制、出入库频率、倒库、库位优化等进行建模仿真并根据仿真结果进行优化。（5）对自动化立体仓库效率的研究。（6）对自动化立体仓库其他方面如故障诊断和建立新的自动化立体仓库标准进行有关的研究。

二自动化立体仓库研究的具体介绍

（1）自动化立体仓库的设计方面的研究

马笑在《自动化立体仓库的长高比分析》一文中提出，在传统的一些著述中建议自动化立体仓库的长高比4:6,而根据他自己对太原刚玉多年来的建设的120座立体仓库的实际数据做的对比分析得出长高值未必一定是4~6合适，现实中的很多立体库的长高不仅和堆垛机的个速度和作业过程有关，而且还与建造立体库的地理形式，以及投资效率决定。

（2）自动化立体仓库主要设备和相关技术的研究、开发和应用

自动化仓库系统一般由巷道堆垛机、高层货架、托盘、周边输送系统等设备。蔺媛媛，刘云在《立体仓库固定货架拣选路径优化的蚁群算法研究》一文中指出固定货架拣选作业操作是一个典型的TSP（商旅）

问题。TSP问题的描述是：给定n个城市，有一个旅行商从某一个城市出发，访问每个城市各一次之后再回到原来出发的城市，要求找出最短的巡回路径。而蚁群算法来源于对自然界蚂蚁寻找从蚁巢到食物的最短路径并找到回巢路径方法的研究，他仿照蚂蚁觅食原理解决TSP问题在很多行业取得了较好的成绩。文中将堆垛机的作业过程类比为蚂蚁寻找食物，通过蚁群算法的应用，证实了将蚁群算法应用到立体仓库固定货架拣选的实际操作中，可以有效的缩短操作时间，提高操作效率，具有较大的实际意义。

（3）通过研究自动化立体仓库的控制及管理技术，开发可靠的、方便的、可扩展的控制和管理系统，对立体仓库进行信息管理。

自动化立体仓库离不开计算机管理与控制系统、信息采集系统。范方灵，于娟在《西门子S7-300在自动立体仓库中的应用》一文中提出以西门子S7-300PLC为硬件平台，以MCGS为上位机软件平台，由三大模块构成上位机软件模块西门子S7-300PLC立体仓库在MCGS组态软件平台上设计出的上位机人机界面将控制指令通过计算机通讯传送给PLC，机械手是仓库模型中最为关键的部分PLC，根据上位机的指令控制机械手在X、Y、Z轴上执行相应的动作完成仓库货物的自动存取。在MCGS 组态软件平台上设计出的人机界面形象、直观、方便且本系统在一定程度上可实现远程控，能产生巨大的社会效益和经济效益。

（4）运用一定的算法或软件对自动化立体仓库的存取路径、库存控制、出入库频率、倒库、库位优化等进行建模仿真并根据仿真结果进行优化。

龚志荣在《立体仓库计算机控制和管理》一文中介绍了一类自动化立体仓库计算机控制和管理系统的研究及实现，分析了系统通过计算机控制生产流水线和堆垛机的出入库工作原理和自动化管理立体仓库库存产品信息的过程。王海宾在《基于遗传算法的自动化立体仓库货位优化模型研究》一文中引入遗传算法理论，并利用该思想对自动化立体仓库货位分配算法进行了优化，提出并建立了基于遗传算法的自动化立体仓库货位优化模型。文中假设，m代表托盘货物的重量；f代表货物的存取频率；n代表货位上货品的数量；v x代表传送带的运算速度；v y代表堆垛机的纵向运行速度；v z代表堆垛机的垂直上升速度。货位优化的区域为l排p列q层。根据使得货架的重心最低，即“货架承重均匀，上轻下重”的目标原则得出目标函数一：其中，表示处于货位（i,j,k）上货位；表示货位(i,j,k)上所放货物的件数;根据使货物的配送量最小即“提高效率，就近入/出库”的目标原则得出目标函数二：其中表示货位（i,j,k）上货物的存取频率;表示将货位（i,j,k）上的货品搬运到出库口所用的时间。然后采用妥协方法来确定多目标遗传算法的适应值，建立了立体仓