自动化立体仓储物流系统在皮革制品行业的应用研究

仓储物流系统是皮革制品行业物流系统中不可或缺的组成部分。物流系统综合目标是以最低成本提供符合客户需要的服务，仓储系统是确保此目标顺利实现的重要载体。仓储系统负责协调皮革原料、皮革制品的供需平衡，皮革制品企业可按时向客户提供产品，以提高制品的时间效用。所以，仓储系统是提升整个皮革制品行业服务水平、强化核心竞争力的关键。就仓储物流优化相关研究问题，国内外学者纷纷采取了不同视角的多元化方法与思路[1]。其中，杨军[2]对基于合理利用仓库容积提升仓库利用率做了深入探究；陈影等人[3]以Flexsim仿真软件为载体对烟草物流配送中心进行科学合理布局，并详细分析操作流程，发现瓶颈节点，获取最佳模型参数；陈佳等人[4]通过Flexsim针对农产品物流配送中心进行了仿真模型构建，就蔬菜属性修正了仿真模型，获得优化模型；杨玮等人[5]以Flexsim为辅助仿真优化了医药物流，改善优化了立体仓库与人工设备的重组方式。在上述研究成果基础上，为促使皮革制品行业物流系统得以健全与优化，本文针对性设计了自动化立体仓储物流系统，促使整个行业物流服务的提升。

随着时代的发展，物流产业已逐渐演变为我国国民经济发展的支柱产业，其对于皮革制品行业的重要作用不可小觑[6,7]。随着社会的演进，我国身处社会主义现代化建设关键时期，以及社会变迁与经济结构转型重要时期。皮革制品行业在此期间由传统季节性制造产业向基于现代化技术的新型制造产业转变。在此转型阶段，物流活动发挥了不可或缺的重要作用。物流活动推动了皮革制品行业转型发展，对现代化经济体系构建发挥着不可替代的作用。物流运输是一直以来阻碍皮革制品行业发展的主要难题，皮革材料深受原料专业市场、气候环境等一系列外界因素影响，物流配送效率降低，速度减缓，甚至还会威胁皮革制品销售与经济效益回收。

总体而言，在物流行业持续更新发展趋势下，现代科技的实时进步在很大程度上加快了皮革制品行业物流运输速度，并提高了运输效率，节省了运输时间。目前，皮革制品行业转型并不彻底，传统皮革制品行业的物流运输依旧存在突出矛盾，亟待解决。

作为我国轻工业之一，皮革制品行业对于我国国民经济发展具有重要意义。我国皮革制品行业属于劳动密集型行业，劳动力需求过剩，但是技术与设施信息化建设不到位，建立智能化仓储物流管理系统难上加难。皮革制品行业物流仓储管理涉及海量数据信息，每天需要处理上千条库存单位，还要一一审核皮革制品款式、物流信息、客户信息等。在如此繁杂的经营活动中，皮革原料采购、生产规划、销售分销管理等均非常关键，但是管理成本过高也是皮革制品行业相关企业所需思考的问题。就皮革制造行业来讲，在皮革原料类型与皮革制品款式逐渐多元化的趋势下，物流仓储管理所消耗的人力物力资源也随之增多，物流仓储管理成本增加。而且现阶段皮革制造行业的大部分中小型企业物流仓储管理不健全、不到位，信息化物流装备相当匮乏，条形码与GPS等技术应用少之又少，皮革制品流动路径缺乏合理性。并且需人工核验物资与制品出入库，消耗时间过长，再加上盘点工作量非常大，极易出现存储信息失误现象[8,9]。据此，皮革制品行业急需就自身实际情况与需求引进自动化立体仓储物流系统，改进整个行业的物流管理体系。

皮革制品由制品生产到销售整个体系中，传统物流模式存在各式各样的不足，如皮革制品加工处理完成后需人工卸盘装车，传送于库房再人工卸车，销售时再次需要人工装车，导致反复装卸浪费资源与时间；皮革制品所需托盘占据的存储空间较大，且需人工整理维护，造成资源与时间浪费。为切实有效弥补以上弊端，皮革制品行业引进自动化立体仓储物流系统[10,11]。

本文以某大型皮革制品企业的立体仓库为例，引进了所设计的自动化立体仓储物流系统。自动化立体仓储物流系统以立体仓库为核心，拥有6巷道，上万个存储位置，大量堆垛机、穿梭车、提升机、站台、传送机。由于每个托盘带有不等量皮革制品，需同时满足平稳运行与效率较高的要求。因此，在运行方向上采取变频调速方式，以确保平稳可靠；而入库区、出库区、空托盘返回区彼此分割，以确保整个仓库高效使用。

自动化立体仓储物流系统运行流程[12]如图1所示。

服务器负责管理并操作软件，即仓库管理与车辆管理，并存储、传输有关数据信息；工程师站负责修改软件执行组态；操作站负责针对执行操作录入数据、分配并确认任务，等等。

无线网络服务器的关键作用体现于配合自动化立体仓储物流系统无线路由设备建设稳定可靠的无线网络，为有关设备运转提供良好的网络环境。

皮革制品识别是自动化仓储物流系统的关键工作，而条形码则是目前最常用的识别方式。条形码打印机通常安装于皮革制品生产线上，负责打印仓储物流所需条形码。条形码打印之后被粘贴于皮革制品或包装表层，后续利用设备扫描便可识别皮革制品类型与等级等相关信息。

扫描器负责扫描条形码，以获取皮革制品详细信息。扫描器由光源与透镜装置构成。其工作时，光学元件检测到光学信号后将其转变为电信号，然后通过数字信号转化设备可将其转化为所熟知的信息，再经过系统处理中心加以分析。目前，自动化立体仓储物流系统常用数据传输方式主要有RS232与无线传输等。皮革制品生产线末端会安装扫描器，在制品经过时发挥作用，扫描其相关信息以完整录入，并存储于计算机。传送叉车上会安装条形码扫描枪，负责扫描皮革制品上的条形码，以采集并确认制品信息，从而实现自动化存储与传送。

自动化立体仓储物流系统管理员与系统间的实时通信是整个系统运行的重要环节，而无线手持终端则负责实现此功能。

无线车载终端安装于叉车上，负责叉车工人与系统间的信息交流互通，基于无线网络可有效识别信号、传输信息。无线车载终端与手持终端的功能、构成近似，但车载终端一般只安装叉车管理软件，系统传达指令可呈现于终端，工人可通过查询功能了解所需执行任务。

RFID(射频识别技术)属于无线通信技术，可就无线电信号识别特定目标，读写有关数据信息。RFID的功能类似于条形码扫描器，二者的显著区别在于RFID以专业RFID读写器读写目标上的RFID标签，再以频率信号传输信息于读写器上[13]。

皮革制品行业用自动化立体仓储物流系统整体规模巨大，需就设备布置特点及自身特征设计通信网络结构体系[14]。其中，堆垛机与穿梭车移动设备集中放置于立体仓库中，由于长期处于高速移动状态，所以需在皮革制品储存架顶端布设相应的无线基站，信号全面覆盖仓库，以满足移动设备通信需求。而且移动设备采取无线通信网络模式，不仅可节约布线成本与空间，还可降低布线难度。就皮革制品行业用自动化立体仓库这种空间跨度比较大的输送系统而言，通常选择分布式网络，于设备集中区域设置分站，以分站内部的PLC网关为辅助，采用工业以太网采集分站信息并传输于主站，且全过程由主站CPU控制。

堆垛机与穿梭车均具备独立的控制系统、操作平台和通信系统，其运行控制完全依赖于所设定的程度，不受外界因素影响。上层管理计算机只需通知堆垛机作业的起源与目的地址，堆垛机便可自动执行，同时会将实时运转信息传输于监控系统[15]。

每一批皮革制品间隔时间始终是均衡的，就具体效率要求，单道单车便可满足需要；皮革制品储存架区域的制品分配均匀，可有效稳定储存架基础结构，穿梭车可自动配合传送系统，将制品根据均匀有序储存要求分配于各巷道。

待销售的皮革制品集中于固定巷道中，若是直接通过传送机出库，很可能导致传送机秩序混乱，而通过穿梭车可确保仓库外传送机始终处于均衡运行状态，有助于快速且有序装卸皮革制品；皮革制品装车时会集中出库，为高度符合效率要求，需采用单道双穿梭车模式，彼此配合，快速将仓库内传送机上的皮革制品有序分配于仓库外等待的传送机上；移动设备与传送系统之间以工业以太网为载体实现实时通信，基于3次握手方式确保状态与指令精确到位，以避免误操作导致设备损坏或者皮革制品损伤。

互联网背景下，为进一步提高核心竞争力，实现良好经济效益与社会效益，皮革制品行业开始引进多元化经营模式。为了促使皮革制品企业有序经营发展，作为皮革原料采购与皮革制品销售的重要载体，物流系统始终起着不可替代的关键作用。基于皮革制品生产特点与需求，为促使生产、存储、销售等一系列流程彼此协调配合，皮革制品企业应就实际需要引进自动化立体仓储物流系统，以创新优化整个皮革制品行业的物流模式。此自动化立体仓储物流系统不仅可以最大限度地满足皮革制品行业的物流需求，还可为行业企业带来双重效益。