自动化仓库管理本质上是现代物流思想、自动控制技术和计算机技术相结合并集成应用的产物, 在现代物流体系和运作系统中, 自动化仓库具有比较特殊的地位和作用, 对于自动化仓库控制与管理系统的研究也是行业研究的焦点问题之一。本文结合案例, 研究和探讨了计算机相关技术在自动化仓库管理中的应用。

自动化仓库业务运作的典型特征是物资入库、出库和仓储作业的有序循环、自动化运作。自动化仓库一般包括以下几个部分:货架系统、站台、巷道、输送机、堆垛机、托盘及托盘回收系统等, 每件货物出入库作业中上述系统必须按照一定的顺序协调工作, 同时还应该尽可能地保证多件货物同步地进行出入库作业, 也就是说自动化仓库不仅是货物的存储场所, 更为重要的体现在对货物出入库作业的自动控制上, 确保自动化仓库的各组成构件和装置能够以一定的顺序协同工作, 并进行同步并行控制。要满足自动化仓库的有效运作要求, 就必须将计算机相关技术引入到自动化仓库管理中来, 提高自动化仓库运作的程序化控制。本文以BZ公司为例, 研究计算机相关技术在自动化仓库管理中的应用。

BZ公司是一家大型家用电器生产制造企业, 主要产品包括洗衣机、电冰箱、电视机、电热水器等家用电器, 这些产品的生产制造过程都具有很强的离散型特征, 涉及到大量的、品类繁多的物资原材料管理, 这就给仓库管理带来了挑战。2003年公司为了解决传统仓库物资管理的弊端和适应不断扩大的市场需求, 决定建设一个中型规模的自动化仓库, 引入计算机控制技术, 实现仓储物资出入库作业的自动化, 提高物资仓储管理水平。BZ公司经过对仓储物资出入库作业流程的深入分析, 结合现代物流理念, 构建了基于计算机技术的自动化仓库管控系统。

BZ公司单件物资的出入库作业, 基本上就是各仓库设备之间以一定的顺序协调并行工作, 如货物入库作业时入库站台在货物备好后发出信号, 入库输送机开始工作, 当货物被送至巷道站台后, 发出相应的信号启动处于准备状态的巷道堆垛机, 巷道堆垛机负责将货物送至相应的货位, 同时入库站台和输送机准备接受下一件货物的入库作业, 这个过程中入库输送机与巷道堆垛机并行工作;在货物出库作业时, 巷道堆垛机根据指令去指定货位拣选货物并搬运至巷道站台, 然后发出信号启动出库输送机将货物搬运至出库站台, 并向自动化仓库管理系统发送相应的货物备好信号, 系统向AGV小车发出指令并将货物搬走, 如果多条货物出库输送机并行工作, 各巷道同时出货, 那么各巷道的出库设备也将并行工作。所以自动化仓库管理的一个重要问题是如何确保仓库设备在按顺序运行的同时又可以并行运行。BZ公司仓储物资出入库作业的各种顺序操作, 可以使用PLC来进行控制, 由PLC对各种设备的动作进行协调, 所以该企业的自动化仓库管理系统需要多级高速的计算机网络控制系统来进行管理。为此BZ公司开发了包含仓库设备作业顺序控制子系统、自动化仓库监控子系统、自动化仓库管理子系统三个子系统的自动化仓库管控系统。

(1) 仓库设备作业顺序控制子系统。根据仓库存储物资出入库的作业顺序以及相关设备的作业顺序要求, 采用PLC实现对设备作业行为和动作的控制。入库站台和货物输送机共同使用一台PLC设备, 巷道站台和巷道堆垛机共同使用一台PLC设备, 出库站台和出库输送机共同使用一台PLC设备, 托盘回收系统单独使用一台PLC设备, 自动化仓库的各类设施在各自的PLC系统控制下运行, 它们之间的动作行为协调交由自动化仓库监控子系统完成。

(2) 自动化仓库监控子系统。PLC的作业任务指令来自自动化仓库监控子系统, 当仓库作业完成后也要将相应的信息反馈给计算机监控系统, 由计算机监控子系统对各仓库设备的出入库作业行为和动作进行协调, 同时负责对仓库作业运行状态进行监控。计算机监控系统具有较高的计算运行处理速度, 它是自动化仓库管控系统的核心。

(3) 自动化仓库管理子系统。为了分摊计算机监控系统的繁重工作和负荷, 在自动化仓库管控系统中采用多级网络体系组建自动化仓库管理子系统, 其主要负责自动化仓库的高级管理任务, 因此整个自动化仓库管控系统中就构成了管理-监控-执行的三级计算机系统管理系统, 负责货物仓储、出入库作业操作、控制、统计、作业结果发布等工作。BZ公司自动化仓库管控系统的三级计算机结构如图1所示。

BZ公司的自动化仓库管理子系统既要接收来自生产管理系统发出的生产任务、入库操作、出库操作、库存管理、数据统计等日常性工作, 又要对整个计算机系统的工作通信、出入库操作、任务信息发布等进行监控。自动化仓库管理子系统的核心是库存数据库, 库存数据库是该系统功能实现的基础。

库存数据库作为自动化仓库管理子系统的核心, 设计时必须以系统的功能要求为依据, 可以不涉及仓库货物的存储货位信息, 但必须以仓库货物为中心, 将与生产供应需求密切相关的属性, 如种类、数量、名称、供应商供应能力、价格等信息完整地纳入到数据库中来, 从而为库存管理和控制以及系统功能的实现提供基础性业务数据。基于此BZ公司使用了多个业务数据表来构建库存数据库结构, 各表之间通过货物编码进行关联, 从而形成了自动化仓库管理子系统的库存数据库结构, 如图2所示。

图1 BZ公司自动化仓库管控系统的三级计算机结构  下载原图

图2 BZ公司自动化仓库管理子系统的库存数据库结构  下载原图

BZ公司的自动化仓库管理子系统实际上是一个以库存数据库为底层架构的数据库管理系统, 其基本功能的实现和工作任务的执行都围绕库存数据库展开, 如生产任务的接收、货物出入库操作的执行、库存盘点统计工作的开展等, 此外还要根据货物出入库请求, 通过计算机网络发布出入库作业任务、接收来自监控系统的作业执行结果, 并生成作业报告, BZ公司自动化仓库管理子系统的功能结构如图3所示。

企业的生产任务计划是仓库货物采购作业的基本依据, 当生产任务计划下达到仓库管理子系统后, 系统对其进行分析处理并生成货物采购需求清单, 根据该清单对库存数据库数据进行更新, 其基本操作流程如图4所示。

当货物采购完成后, 根据既定的程序完成货物的入库作业, 并将货物相关信息, 如货物品种、货物编号、重量、包装、数量等输入系统, 然后打印货物入库清单, 向监控系统发出货物入库操作任务信息, 其具体操作流程如图5所示。

当生产单位或客户的物资需求传达到仓库管理系统后, 就会启动相应的货物出库操作作业, 首先系统会对货物进行检查, 以判断是否与生产任务或客户需求相符, 然后根据需求清单打印货物出库单据, 并向监控系统发出货物出库操作任务。货物出库操作处理流程如图6所示。

无论是货物出库还是入库作业, 一旦仓库管理系统发出了作业任务清单, 就要及时地接收来自监控系统的作业任务完成情况反馈。自动化仓库管理子系统与监控子系统之间的通信和数据交换有多种实现方法, 其中一种方法为自定义消息方法, 即数据发送方数据与消息同时发出, 数据接收方在接收消息后准备接收数据, 以消息为载体实现双方数据的同步;另一种是定时数据查询法, 即数据发送方以一定的数据标识进行数据发送, 接收方根据既定的数据标识对数据进行检查并接收。两者的主要区别是前者数据传输的实时性要比后者稍高, 考虑到自动化仓库管理子系统业务运作中对数据实时性要求并不高的现实, 系统之间的通信和数据交换采用定时数据查询法实现。

图3 BZ公司自动化仓库管理子系统的功能结构  下载原图

图4 生产任务计划接收处理流程  下载原图

图5 货物入库操作处理流程  下载原图

图6 货物出库操作处理流程  下载原图

自动化仓库管理子系统除了负责货物出入库等基本作业操作外, 还需要对库存数据进行盘点处理, 定期地对库存货物数量进行统计, 并根据生产任务计划生成相应的时间维度报表, 根据报表、生产任务计划、采购计划、供应商能力等来实现对库存的最优控制。数据处理工作是自动化仓库管理子系统的主要工作, 其对数据的实时性要求较宽松, 所以仓库自动化管理子系统的开发中经常使用多种数据库技术的融合, 如SQL、Server、Access等。

本文对自动化仓库管理中计算机相关技术的应用进行了研究和探讨, 基于自动化仓库管理信息化的现状以及BZ公司的实践, 以案例分析的形式详细论述了BZ公司自动化仓库管理中计算机相关技术的应用方案, 仓库管理的自动化本质上就是计算机相关技术在仓库管理中的全面深入和渗透, 这也是实现仓库管理自动化、实时化和提高管理柔性的必然途径。