自动化立体仓库（AS/RS）技术起源于20世纪60年代的美国和日本，近十年在国内发展迅速，广泛应用于医药、食品、电子等各行业。自动化立体仓库仓储占地面积小，设备技术先进可靠，环保性能突出，减轻劳动强度，降低仓储损耗。利用立体仓库设备可实现仓库高层合理化，存取自动化，操作简便化，是当前仓储自动化技术水平较高的形式，建立自动化立体仓库系统已成为现代化企业的重要标志[1]。本文依据钢铁企业内仓储物资的特点，结合自动化立体仓库技术优势，分析和探讨应用自动化立体仓库管理钢铁企业的综合物资，实现物资高效仓储和管理。

自动化立体仓库货架见图1，由立柱片、横梁（或悬臂梁）等承载构件组成[2]。货架包括作为建筑支承结构的整体式货架和独立建在建筑物内部的分离式货架[3]。无论何种形式均从基础设计、货架截面选型以及支撑系统布置等多方面采取措施加以强度和稳定性保证。货架规模=列×排×层，排列多，巷道窄。货架高度分为：低层货架（<5m）、中层货架（5～l5m）、高层货架（15～25m），货架区面积决定仓库主体建筑大小，货架高度决定仓库建筑高度和存取设备高度，是自动化立体仓库全局性参数。

巷道式堆垛机是立体仓库中重要的巷道内快速运输存取设备，见图2。堆垛机额定载重分为：轻型（20～200kg）、中型（250～1500kg）、重型（>2000kg）。巷道式堆垛机由运行机构、起升机构、载货台、机架和电控设备组成。堆垛机的机架沿天轨运行，行走电机通过驱动轴带动车轮在下导轨上做水平行走，提升电机通过钢丝绳带动载货台做垂直升降运动，载货台上的货叉做伸缩运动，准确送入或取出指定货位的货物，具有自动认址、货位虚实等检测及安全保护手段。堆垛机的控制可采用手动、半自动、单机自动和联机自动方式。

根据货物的特点，出入库输送系统可选用升降台、辊道输送机、链条输送机和穿梭小车等组合[3]，准确地将货物输送到堆垛机出入货物位置和货物出入库位置，辊道输送机见图3。输送机系统由机架、传动机构、保护装置和控制部分组成。控制方式可采用手动、单机自动和联机自动方式。

图1 自动化立体仓库货架  下载原图

图2 巷道式堆垛机  下载原图

图3 辊道输送机  下载原图

电气控制和管理系统包括：检测、信息识别、控制、通讯和监控调度管理。检测包括：货物外观检测及称重、货物运行位置和方向检测、系统参数的检测、运行设备状态和故障情况检测。信息识别采用条形码、激光等识别技术，对货物物流信息采集和管理。控制系统是根据设定功能，完成位置控制、速度控制、货位及方向控制等。通讯和监控调度系统是信息枢纽，协调系统中设备的运行任务、路径、方向，统一调度完成货物出入库任务，通过监视画面直观了解设备运行情况。

钢铁企业生产工序多，所需物资种类杂、数量多，物资仓库包括多种类型。按仓库功能分类，包括：（1）原料、半成品、产成品等的生产类仓库；（2）综合资材、备品备件、铁合金、特种气体（氧气、氢气、乙炔气体、高纯氮气、混合气体等）、耐火材料等的储备类仓库；（3）具备加工、中转、集配、分货等功能的流通类仓库。按结构类型分类，包括：（1）普通建筑仓库；（2）容器类仓库；（3）储罐类仓库。物资仓库储存易燃、易爆危险品、特种气体、废旧物品（废油品、废电缆、废有色金属），因此，库房火灾危险性类别涉及“甲、乙、丙、丁、戊”类，建筑耐火等级二级。根据存取需要设置存放货架或托盘、料筐等存放器具，根据物品条件配置起重设备、运输设备和计量装置。库房设照明、采暖、通风、给排水、监测、消防和通讯设施，如果仓储条件允许，在库房内附设办公室或值班室。

目前，钢铁企业的物资仓库主要是单层或多层建筑为主的普通仓库，物资采用普通货架或地面分散堆存，仓库建筑占地大，仓储空间利用率低。货物进出库采用吊车、叉车和人工辅助的半机械化作业，管理水平参差不齐。普遍存在的问题包括：（1）物资仓储占用大量土地、人力和资金；（2）物资进出库的时间记录不完整；（3）物资取用不准确；（4）备件材料品种多、规格各异，未做到精确盘点管理，存在损耗；（5）库存信息更新不及时准确、库位管理模糊；（6）仓库整体作业环境有待提高。随着多元化发展，企业建起综合流通仓库，如何高效管理流通仓库也成为提高绩效的关键环节。因此，为建设绿色仓库[4]，最大限度节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，提供高效、适用、安全的存储空间，高效仓储技术越来越受到企业重视。

钢铁企业综合资材仓库和备件库大多采用大库房集中管理，受仓储用地紧缺、节能减排及环保要求等多重因素制约，许多企业集中规划的仓库设施开始考虑采用相同占地条件下储量大且具有先进作业机械、控制手段和物流管理技术的自动化立体仓库。但是，相较于普通仓库，自动化立体仓库应用也存在以下难点：（1）组合结构复杂，配套设备较多，基建和设备的投资比较大；（2）货架安装精度要求高，施工难度大，工期相应较长；（3）较适用标准化包装物资，难以应付多类型包装的仓储需求；（4）对存储的货物品种有一定限制，需要单独设立存放长、大、重的货物以及有特殊保管要求的货物；（5）工艺作业要求严格，设备和控制系统要求高，运行维护难度大。因此，如何做好自动化和人工作业结合，做好仓储物资存放方式和物品外在条件结合，是应用途径选择时需首先考虑的。

同时，应体现自动化立体仓库的高储量和高效率优势。据测算，普通单层仓库净空高度在4～6.5m左右，当仓库存储高度由6.5m增加2倍时，仓库单位面积的储存空间可提高到8倍。在一定高度范围内，仓库单位造价包括仓库基础费用和运行导轨投资随着仓库高度的增加而减少，适宜的仓库高度和规模可节约投资。通过调研和物资条件分析，结合立体仓库设备能力和作业特点，可选取具有标准化规格的产品和单件重量适于立体仓库作业的仓储物资，例如：综合资材杂库、中小型备件库、铁合金辅料库、小件成品库和出入库频率较高的物流仓库，部分或整体采用自动化立体仓库，助力企业高效仓储和绿色仓储。

本文以存储物资更接近标准化包装的备件和部分资材仓库为例，设计一种自动化立体仓库的组合仓储方案。为实施高效的大型集中存储，仓储物品按照重量划分为四类：大型件（>10t）、较大型件（5～10t）、中型件（1～5t）、小型件（<1t）。对上万件大大小小的物品分类后设计适宜的存取方式。长轴类及长材料类等大型和较大型备件，由于体积和重量较大，适宜汽车和起重机配合进出货物，直接存放在地面。中小型备件和部分资材的进出库、分类、拣选，采用叉车配合自动化立体库作业实现。

适用自动化立体库存储的部分中小型备件和资材情况见表1。首先将数量品种繁杂的中小型备件或材料按照类别细分，然后将不同重量的物品在货架上分区布置。（1）储存于中低层货架区：电动机、减速机、起重运输机械零部件、精密机器、齿轮、轴承、机械配件、大中阀门等；（2）储存于中高层货架区：小五金件、工量具、常用机械配件、紧固件、小型轴承、小型阀门及管路配件、电器元件、精密机器、轧机配件、贵重金属及生产需用材料等。

表1 中小型备件和资材一览表  下载原图

表1 中小型备件和资材一览表

货架采用钢结构分离式组合货架，制作方便，安装建设周期短。依据物品种类、数量、货物尺寸和存储要求，设置不同货架区域相应的码放方式、存放工具。满足载荷和精度要求的前提下，货架经济高度选取10～20m。货架单元尺寸和结构考虑货物净空和存取货物的四周空隙大小，优化仓库整体面积和空间利用率。有轨巷道堆垛机根据单元载重和存储能力，选用重型、中型、轻型设备组合，优化设备配置。备件仓库可多条巷道共用一台堆垛机，提高设备利用率，节省投资。输送系统的叉车、穿梭小车、辊式输送机、链式输送机、升降台、提升机、钢梯、尺寸检测装置、称重装置、条码阅读器和手持数字终端等根据出入库能力和节奏设置。物品存取用敞开式的塑料筐和托盘与承重的钢木质托盘相配合，便于运输和分拣。

仓库管理系统采用信息管理级、过程监控级、实时控制级三级联网的在线联机方式[5]，与企业ERP系统对接，完成入出库的操作管理，提供实时动态库存、作业环节监控，进行出入库、历史库存、历史监控录像的查询，保证系统的完备性和安全性。过程监控级进行信息管理级和实时控制级的通信传输及信息交换，可动画显示系统作业状态；实时控制级完成单机自动功能和与上级监控的信息通信联络。管理人员在ERP系统录入出、入库的数据，实时传送到物流系统，驱动物流系统作业。应用物料编码体系实现数字化仓库，准确定位物料所在的位置及库房占用率，应用条码技术实现库存准确管理。

总之，自动化立体仓库工程设计时，应调研企业需求，进行系统论证，方案优化，对工艺设备科学性、合理性、经济性和可靠性综合评估，满足仓储要求。对不同生产规模的企业实施自动化立体仓库建设的投资和成本等技术经济指标进行详细测算，优化功能和经济适用性。不断研发重型仓储机械设备、研究适用冶金仓储的作业模式、改进仓储作业环境和提高仓储智能化水平。同时，扩展物流管理系统，将钢铁企业的自动化立体库，同运输、装卸、搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等服务功能有机结合起来，形成完整的供应链，为用户提供全过程、一体化、多功能的现代大物流仓储服务。