自动化立体仓库的出入库管理
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作者: 张军 毛正耀
摘要：对于自动化立体仓库实行科学的出／入库管理，可以帮助企业加快物流速度，提高生产效率，降低库存的资金占用，增强市场竞争力。
关键词：自动化立体仓库、出／入库管理、效率
自动化立体仓库广泛应用于烟草、机械、电子、化工、纺织、印刷出版、制药、食品、港口码头、机场、商业配送、交通运输等行业领域，是企业重要的仓储设施。规范自动化立体仓库的出／入库作业管理，对于提高企业的物流效率具有显著作用。本文以卷烟厂的烟叶配方自动化立体仓库为例，介绍提升出入库管理水平的具体方法。
烟叶配方自动仓库作业管理
烟叶配方自动化仓库的作业管理，主要负责合理安排烟叶包(夹板烟、纸箱烟包等)出／入库作业，完成立体仓库与制丝生产线之间运送物料的任务。立体仓库中存储的物料有空托盘组、装有烟包的实托盘，具体作业是，烟包出入库、空托盘组出入库。
1 烟包出入库是烟叶配方自动化仓库作业的主要内容。出／入库的物料包括空托盘组、装有烟包的实托盘。
空托盘组出库任务：由外地运输来的烟叶包到达后，将所需的空托盘组经分发送至指定的入库站台。需求计划制订提货计划并通知立体仓库后，根据厂外提货计划确定烟叶包入库的时间、数量、种类等，立体仓库按照计划要求，确定每一个待出库空托盘组的货位号。其出库申请来自物料入库申请，出库申请根据物料的数量来定，上位管理计算机根据其数量以及供料时限的要求来安排空托盘组的出库顺序、出库数量。立体库接到申请后，结合当前库存情况查询到所需物料的货位(通常不只一个)，根据货位管理原则确定出库的货位号，并立即形成空托盘组的出库任务(出料货位号、供货最低时限、出库站台号等)。
空托盘组入库任务：同烟包分离后的空托盘输送到空托盘码垛机处进行码垛，当码垛到规定数量时就等待指令。若烟包人库站台口发出请求，则直接送到空托盘分发机处进行分发，供入库使用，否则经过烟包实托盘入库的路线或其专用路线进行入库。
装有烟包的实托盘入库任务，为了满足由外地运输来的烟叶包存储在立体库中，保证一定的存储量。烟叶包从打叶复烤线运输至烟叶配方自动化仓库的入库口处，入库管理人员将烟包信息(烟叶的品种、等级、产地等)输入计算机终端处，并提出入库申请(若烟包中自带条码信息，则条码识别器直接读取条码进行入库)，上位计算机同时获得信息，同时，人工夹抱叉车从卡车上卸下烟包后，放置到从库区或烟包出库区调来经空托盘分发机分发后自动输送来的空托盘(已贴有条码)上，系统已自动为该托盘分配了一个虚拟的唯一的托盘编号，与托盘上的物料信息建立联结。此时实托盘为正确的入库形式。经过外形检测站检查合格后，由条码识别器获取托盘真正的编号(即条码)，获取成功后，计算机系统将根据真正的托盘编号替换原来分配的托盘号，然后将信息录入计算机终端，管理系统在立体仓库结合当前的货位情况，根据货位管理原则为该实托盘寻找一个合适的空货位，自动分配好存储货位，自动控制系统调度环形穿梭车(或其他输送设备)将该实托盘自动输送到相应的堆垛机入库站台，由堆垛机将其放置到指定的货位。外形检测不合格的实托盘则不进行条码识别，而是返回人工整理站台整理后重新入库。
装有烟包的实托盘出库任务，根据制丝线的生产要求，管理系统从立体库中调出相应品牌的烟包实托盘，由堆垛机取出后送到堆垛机出库站台，每个出库站台都设有一个条码识别器，以校验所取货物是否正确。取错的货物由堆垛机送回到原来的货位，计算机同时从库中调出相同品牌的烟包作为补充。只有条码正确的货物才能通过环行穿梭车输送到烟叶包出库区，再通过输送机送到液压夹抱移料机，将烟叶包和托盘分离，同时，计算机系统将清除数据库中该托盘编号对应的物料信息。和托盘分离后的烟包输送到自动开包机系统进行拆包，烟叶最后送入切片线。切片后，如发现烟叶霉变并经确认，则由霉变烟出口退出，同时，系统紧急调补同类型的烟包进行配方。当一批烟最后一包切完后，系统将开始调出下一批配方其余的烟包，在此之前，输送机上已缓存有该批多托盘的配方烟包。
2 出／入库作业调度负责合理调度堆垛机来完成出入／库作业任务，是烟叶配方自动化物流系统满足实时性要求的关键。
为了实现合理调度，一方面需要有合理的数据和信息作为依据，另一方面要有合理的调度原则和算法。在调度堆垛机时，需要获得以下数据和信息作为参考依据，并在数据分析的基础上，根据调度原则执行调度。
这些数据信息包括：烟包实托盘出库任务最迟送达制丝线的时刻、入库任务申请时刻、出／入库任务所需执行时间、出／入库任务堆垛机平均执行时间、估算出／入库任务完成时刻的安全系数、系统输送设备故障及恢复信息。
由于堆垛机是执行出／入库的主要设备，因而在制定调度原则时，主要应考虑堆垛机任务执行情况，掌握堆垛机的任务执行顺序。
在线自动仓库堆垛机执行任务一般遵循下列调度原则：
优先执行出库任务：同时存在数条出库任务时，最紧急者先执行；
当入库任务的执行不影响任何出库任务的按时完成时方执行入库任务：出库优先于入库并非因为入库不重要，而是由于一般生产线不能停产，立体仓库中一般都有几天的存储量，足以满足生产线上的需求。
3 烟叶配方自动化物流系统各项作业的实时性要求不同，对其管理应考虑设置优先级。
基于优先级的作业管理原则包含两个内容：
(1)作业调度时，按优先级顺序服务，以保证总是首先响应当前优先级最高的作业任务，即实时性要求最高的作业任务。例如，在所有的作业任务中，首先响应缓存站台提出的出库申请。
(2)考虑到有的作业执行时间较长，或在很多情况下为提高效率采取联合作业，因此仍会有优先级最高的任务受到延误的可能。所以在作业执行时，还采取可中断抢先的原则。即在作业执行时，将作业任务分为若干执行单元。如堆垛机的一次出入库任务(从入库站台取货存入指定货位、另一空位取货、放到出库台)，可以分为“取一存”和“存一取”两个执行单元(即复合循环)。每一作业执行单元完成后，都再次进行作业调度，从而保证优先级较高的作业任务可以抢先中断尚未完成的、级别较低的作业任务而被执行。待抢先的任务完成后，再继续执行被中断的、尚未完成的作业任务。当然，这个级别高的任务也可能被级别更高的作业任务所抢先中断。为了提高存取效率，一般避免单项出库，而多采用出／入库联合作业。
4 在有多项出库和入库申请时，适当把出库任务与入库任务进行优化组合，使满足条件的出库任务和入库任务组合成出／入库联合作业任务，可缩短存取周期，提高存取效率。
在出库站台和入库站台设在仓库的同一端时，最简便的做法是使入库申请与出库申请分别排序，将第一个出库作业与第一个入库作业组合为一个联合作业任务。一般情况下，这种组合在效率上都不会有损失。
当立体仓库的出库站台与入库站台分设在仓库两端，则需考虑入库货位的位置与出库货位的位置。原则上是八／出库同时作业时，堆垛机在巷道中运行路径不重复或重复路线最短。
烟叶配方自动仓库货位管理
对烟叶配方自动化立体仓库的货位进行管理，是要合理地分配和使用货位，既考虑如何提高货位的利用率，又要保证出库效率。货位分配包含有两层意义，一是为出／入库的烟包分配最佳货位(因为可能同时存在多个空闲的货位)，即入库货位分配，二是要选择待出库物科的货位(因为同种物料可能同时存放在多个货位里)。货位分配考虑的原则很多，对于专门用于仓储的立体仓库，其货位分配原则是：
1 加快周转，先入先出：同种物料出库时，先入库者，先提取出库，以加快物料周转，避免因物料长期积压产生腐蚀、生虫、霉变及其他损坏造成的损失。
2 提高可靠性，分巷道存放仓库有多个巷道时，同种物品分散在不同的巷道进行存放，以防止因某巷道堵塞影响某种物料的出库，造成生产中断。
3 提高效率，就近入／出库。在线自动仓库，为保证快速响应出库请求，一般将物料就近放置在出库台附近。
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