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广东交通职业技术学院毕业论文广东交通职业技术学院毕业论文姓名： 蓝子博 专业： 港口物流设备与自动控制 班级： 港口物流设备与自动控制111 所属院系： 海事与港航学院 论文题目： 自动化物流系统的创新方法 指导教师： 郑又新 完成时间： 2014.03.15 毕业论文任务书 学生姓名 蓝子博 专业班级 港口物流设备与自动控制111 指导教师 郑又新 工作单位 广东交通职业技术学院 毕业论文题目: 自动化物流系统的创新方法 毕业论文主要内容：自动化物流系统的创新方法要求完成的主要任务:论述自动化物流系统、自动化物流系统的应用与优越性、自动化物流系统的创新趋势指导教师签名 系主任签名 二级学院教学副院长签名(盖章) 目录摘要 -4绪论 -41.自动化物流系统 -4 1.1国内自动化物流装备技术现状 -5 1.2烟草行业中实行物流自动化的必要性 -6 1.3我国烟草行业自动化物流的应用 - -72.自动化物流的主要设备及其优越性 -8 2.1 自动化立体仓库 -8 2.2 自动化立体仓库的优越性 -83.自动化物流的创新与前景 -11 3.1自动化物流的创新与前景 -11结语 -13致谢 -14参考文献 -14自动化物流系统的创新方法摘要 自动化物流技术近20年来在欧、美发达国家发展最为迅速,应用最为广泛。在亚洲的日本及韩国,近年来也得到了迅猛的发展和应用,尤其是在日本,自动化物流系统的部分设备,已经达到标准化、流水线生产的程度。关键词：自动化 应用 立体仓库 创新绪论自动化物流系统是集机、光、电为一体的复杂的系统工程。它广泛应用于机械、电子、商业、化工、交通、食品、烟草等各行各业,能够实现物料运输、识别、分检、堆码、仓贮、检索、发售等各个环节的全过程自动化作业。该系统主要包括: 自动化高架立体仓库ASRS(AutomaticStor2ageandRetrievalSystem)系统;自动化输送机 运输系统;自动导引车(AGV,AutomatedGuidedVehicle)系统;逻辑控制(PLC)系统和计算机集成管理系统等。1. 自动化物流系统近年来,由计算机控制的包含有自动立体仓库、各种链带输送机、机械手、轨道式输送机及无轨自动导引车AGV(Automatic Guided Vehicles)等先进的自动化输送设备所组成的自动化物流系统越来越广泛地应用于各种行业。如仓储、汽车制造、机械制造、化工、商品批发仓库、机场与码头、烟草工业等一切存在货物流动的行业。随着现代科学技术的飞速发展,自动化物流系统所包含的各种专业技术和设备性能都得到了不断的提高和改进,使物流系统更进一步提高了工作可靠性和准确性,能满足较为复杂的物流输送要求。物流系统由初期单一的仓储、转运等工作,发展成为具有高智能的集物料储存、输送、产品的制造工艺中转等为一体的物料输送系统。自动化物流系统的应用使各种制造业生产车间中的设备加工制造单元有机地连接起来,形成了现代化的生产流水线,极大地提高了劳动生产力,出现了只需要较少操作人员的无人化车间和工厂。1.1 国内自动化物流装备技术现状 2000年以后特别是2009年国务院发布物流业调整和振兴规划，把促进物流业发展上升到国家战略层面，物流装备市场快速增长，自动化物流系统在各个行业表现出旺盛的需求，物流装备技术已经进入到普及与提高阶段。总体来看，国内物流装备技术的发展已经从相对落后，逐步完成了基本技术的普及和产品系列化，但在高端产品的技术水平以及产品的品质、性能方面依然与国际先进水平有一定差距。自动化物流装备按照功能可以划分为：自动化仓储设备、自动化输送设备、自动化搬运设备、自动化分拣设备等几大类，自动导引车（AGV）、堆垛机、输送机、穿梭车（RGV）等是具有代表性的产品。以下通过几种典型设备的发展水平分析我国物流装备的技术现状。1. AGV产品技术现状AGV作为物流装备中自动化水平最高的产品，几乎囊括了所有物流装备的技术内容。AGV在国内的技术发展过程，历经了引进技术或基于国外技术平台从事工程开发，到自主开发和掌握核心技术等阶段。以昆船、新松等厂家为代表的企业，不仅提供基于NDC技术的AGV系统，更是在多年来持续投入研发力量，独立开发出具有自主知识产权的AGV系统，独立掌握了各种导航技术和驱动技术，拥有成熟的系统任务管理、车辆调度和交通管理软件，已经具备了AGV产业化的能力，并具有完整的产品研发、工程设计和工程实施能力，可为用户提供路径设计、工作流程设计服务，使AGV产品应用覆盖汽车、烟草、发动机、金融等行业领域。AGV的技术发展在一定程度上代表了我国物流装备技术从引进吸收到自主创新的发展历程。2. 堆垛机产品技术现状堆垛机是自动化仓储系统中的核心装备，目前市场需求的主流堆垛机产品已基本实现国产化，各厂家在堆垛机产品上广泛采用红外、激光、无线、伺服驱动、无接触供电甚至RFID等技术，堆垛机使用的基础技术、关键器件以及配套件与国际知名制造厂商已经十分接近，通用系列的技术规格和技术参数与国外产品相差不大。大多数国内厂家已经基本上具备制造高度在24米以下、承载量1000千克以下、行走速度达到180米/分的堆垛机的能力，单台设备可以满足4550盘/小时的出入库能力需求，另有少数厂家可以制造30米高、承载4000千克的重载超高的堆垛机，但迄今还没有国内厂家拥有超过40米、超过5000千克承载的超高超重型堆垛机产品，代表堆垛机技术发展前沿的行走速度超过300米/分的高速堆垛机在国内也只有少数厂家完成了技术攻关。从堆垛机产品技术发展现状可以看出，目前国内的物流产品生产虽然初具规模，但在高端产品和技术方面依然处于跟随和学习地位。3. 输送和分拣设备技术现状随着国内物流装备技术发展进入快速增长阶段，技术水平要求不高的输送设备已经出现了相对专业的制造企业，并形成了规模化生产；但分拣设备技术水平与国外相差较大，国内还没有出现相对专业的高水平分拣设备供应商。以滑靴式分拣机为例，国内主流分拣机运行速度约为60米/分，分拣能力在5000件/小时以下，设备的噪声、分拣系统控制技术等方面较国外先进技术仍有较大差距。面对增长最快和规模最大的中国物流市场，近年来越来越多的国外物流装备企业纷纷在中国投资设厂，生产或组装物流设备，给国内企业带来更高层次的市场竞争的同时，也将在一定程度上推动国内物流装备制造企业的产品升级和技术进步。总之，我国物流技术发展历经艰难起步到自主创新，目前国内生产的物流装备已经可以满足大多数行业和客户的需求，但物流装备技术整体水平依然落后于国外先进水平，与欧美、日本等发达国家相比，我国企业在产品创新能力、产品质量、产业规模方面仍有较大差距，技术基础薄弱和原创技术匮乏，使得国产装备的技术发展依然处于跟随和仿制国际品牌的状态。今后，中国物流装备企业需要通过分析掌握技术发展趋势，引导行业技术发展方向，促进物流装备整体技术水平快速提升。1.2 烟草行业中实行物流自动化的必要性在全国经济体制改革和市场经济发展的推动下,我国的卷烟生产迅猛发展,产量增长很快,特别是一些名烟的生产供不应求,并占有一定的国际市场。但就管理而言,多数烟厂采用的是传统的人工管理方式,工作量大,效率低,差错率高,物资积压周期长,各个生产环节衔接配合不好等弊端,使企业难以保证产品质量,无法实现预期经营目标。这说明人工管理方式已不能适应现代经济竞争的需要,因而引进物流系统,加强企业管理势在必行。自动化物流系统也是烟草行业步入现代化的重要标志之一。美国的PHILIPMORRIS卷烟厂、R.J.REYNOLDS卷烟厂、英美烟草公司的B.A.T卷烟厂,早在10年前就已建立了制丝原料自动化立体仓库和卷烟成品、辅料自动化立体仓库。采用自动化物流系统,相关的各种信息均可通过计算机集成管理技术得到行之有效的管理,计算机根据信息的属性,制定统一标准进行存储,做到信息标准化、规范化。自动化物流系统的先进设备处理速度快、准确率高,可缩短物资积压周期,增强企业活力。自动化物流系统可解决大规模卷接包生产中的多品种、多规格原、辅料的储存与供应,以及成品的入库、储存、发运中的大量数据的灵活处理与实时调整等。诸多烟草企业已经意识到自动化物流系统将会带来巨大经济效益。1.3 我国烟草行业自动化物流系统的应用目前,我国烟草行业中已有的或正在建造的自动化物流系统有: (1)玉溪卷烟厂自动化物流系统 该物流系统包括:辅料自动化立体仓库、成品自动化立体仓库、自动化输送机系统和自动引导车系统。它由玉溪卷烟厂投资1516万美 元从韩国三星公司全套引进,昆明船舶设备集团公司负责技术协调及设备的安装工作。它包括两个基本相同的自动化物流系统,分别安装在玉溪卷烟厂关索坝工程的生产一部和二部,共有22528个货格、52张AGV自动导引小车;它是我国烟草行业中目前最大的,也是最先进的自动化物流系统。目前该系统已通过验收,正式交付使用。(2)青岛卷烟厂成品自动化物流系统 它包括成品自动化堆码、入库系统;成品自动化仓库、拆码、发货系统和高架自动化立体仓库系统。其关键设备(巷道堆垛机、自动码垛机等)由日本村田机械公司进口,其余设备(包括输送机、货架、自动拆码机、电控及计算机管理系统等)由昆明船舶设备集团公司自行研究、设计和制造。高架仓库共有3216个货格,货架和巷道堆垛机高达24m,而且该高架仓库由于工艺的需要必须建在相对地面标高为6.5m的二楼楼面上,这在国际、国内尚属首例,因而是一个难度和风险都很大的项目。目前正在进行设计和制造中,整个项目将于1997年底交付使用。(3)红河卷烟厂辅料自动化物流系统和备件自动化管理中心 辅料自动化物流系统包括:辅料自动化立体仓库系统和AGV自动导引车系统,值得一提的是:该自动导引车系统采用目前世界上最先进的激光导引车系统,它将从瑞典NDC公司全套引进。目前该项目正在进行设计之中。 备件自动化管理中心:小型高速自动化立体仓库、水平循环旋转式存贮货架、垂直循环旋转式存贮货架和存贮大件用的货架。其中小型高速自动化立体仓库存贮的备件种类为17000种,水平循环旋转式存贮货架可存贮的备件种类为200种,垂直循环旋转式存贮货架可存贮的备件种类为100种,存贮大件用的货架可存贮的备件种类为200种,总的存贮备件种类可达20000种,一般能够满足大、中型卷烟厂的所有备件的存贮量。它由昆明船舶设备集团自行设计和制造。2.自动化物流的主要设备及其优越性2.1自动化立体仓库 高层货架仓库简称高架仓库。 一般是指采用几层、 十几层乃至几十层高的货架储存 单元货物， 用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。 由于这类仓库能充分利 用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库”。 立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。 年代初， 50 美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50 年代末 60 年代初出现了司机操作的巷道式 堆垛起重机立体仓库；1963 年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座 计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门 的学科。60 年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上 拥有自动化立体仓库最多的国家之一。 我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963 年研制成第一台桥式 堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所），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 15 米，机械部起重所负责） ，该库 1980 年投入运行。到目前为止，我国自动化立体仓库数量已超过 200 座。 立体仓库由于具有很高的空间利用率、 很强的入出 库能力、 采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点， 已成为企业物流和生 产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。 自动化高架仓库应用范围很广，几乎遍布所有行业。在我国，自动化高架仓库应用 的行业主要有机械、冶金、化工、航空航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中 心、机场、港口等。 自动化立体库的基本组成: 自动化立体库基本由一下部分组成: 高层货架:用于存储货物的钢结构。目前主要有焊接式货架和组合式货架两种基本形式。 托盘（货箱）：用于承载货物的器具，亦称工位器具。 巷道堆垛机:用于自动存取货物的设备。按结构形式分为单立柱和双立柱两种基本形式；按 服务方式分为直道、弯道和转移车三种基本形式。 输送机系统:立体库的主要外围设备，负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物移走。输 送机种类非常多，常见的有辊道输送机，链条输送机，升降台，分配车，提升机机，皮带机 等。 AGV 系统:即自动导向小车。根据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。 自动控制系统:驱动自动化立体库系统各设备的自动控制系统。目前以采用现场总线方式为 控制模式为主。 库存信息管理系统:亦称中央计算机管理系统。是全自动化立体库系统的核心。目前典型的 自动化立体库系统均采用大型的数据库系统（如 ORACLE，SYBASE 等）构筑典型的客户机/ 服务器体系，可以与其他系统（如 ERP 系统等）联网或集成。 2.2 自动化立体仓库的优越性（1）提高空间利用率 早期立体仓库的构想， 其基本出发点就是提高空间利用率， 充分节约有限且宝贵的 土地。在西方有些发达国家，提高空间利用率的观点已有更广泛深刻的含义，节约土地，已 与节约能源、 环境保护等更多的方面联系起来。有些甚至把空间的利用率作为系统合理性和 先进性考核的重要指标来对待。 立体库的空间利用率与其规划紧密相连。一般来说，自动化高架仓库其空间利用率为普通平库的 2-5 倍。这是相当可观的。 （2）便于形成先进的物流系统，提高企业生产管理水平 传统仓库只是货物储存的场所，保存货物是其唯一的功能，是一种“静态储存”。 自动化立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取， 而且可以与仓库以外的生产环节进行有机的连接， 并通过计算机管理系统和自动化物料搬运 设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。 企业外购件和自制生产件进入自动化仓库 储存是整个生产的一个环节，短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生 产，从而形成一个自动化的物流系统，这是一种“动态储存”，也是当今自动化仓库发展的 一个明显的技术趋势。 以上所述的物流系统又是整个企业生产管理大系统（从订货、必要的设计和规划、 计划编制和生产安排、制造、装配、试验、发运等）的一个子系统，建立物流系统与企业大 系统间的实时连接，是目前自动化高架仓库发展的另一个明显的技术趋势。 现代化企业对管理提出了更高的要求， “管理出效益”的思维方式已成为大多数 的现代企业管理者的共识。 生产管理是企业管理的一个重要组成部分，主要包括产品规划，生产组织，物流规 划，外购外设，产品质量，成本测算等内容。自动化高架库系统作为生产过程的一个中心环 节，几乎参与了生产管理的全过程。（3）加快货物的存取节奏，减轻劳动强度，提高生产效率 建立以自动化立体仓库为中心的物流系统， 其优越性还表现在自动化高架库具有的 快速的入出库能力，能快速妥善地将货物存入高架库中（入库），也能快速及时并自动地将 生产所需零部件和原材料送达生产线。这一特点是普通平库所不能达到的。 同时， 自动化立体仓库的实现是减轻工人劳动强度的最典型的例子。 这种劳动强度的减轻是 综合的， 具体包括: 1)采用自动巷道堆垛机取代人工存放货物和人工取货， 既快捷又省力。 由于工人不 必进入仓库内工作，工作环境大为改善。 2)采用计算机管理系统对货物进行管理， 大大增强了货物的管理能力， 使仓库管理 科学化，准确性和可靠性有质的提高，入出库管理、盘库、报表等工作量变得简单快捷，工人的劳动强度大大降低。 3)立体库系统辅以库前辅助输送设备，使入出库变得简单方便。 4)自动化立体库系统所需要的操作人员和系统维护人员很少，既节省了人力物力，节约了资金，又改善了工作环境，一举多得。（4）减少库存资金积压 经过对一些大型企业的调查了解， 由于历史原因造成管理手段落后， 物资管理零散， 使生产管理和生产环节的紧密联系难以到位， 为了到达预期的生产能力和满足生产要求， 就 必须准备充足的原材料和零部件。 这样库存积压就成为一个较大的问题。 如何降低库存资金 积压和充分满足生产需要， 已成为大型企业不得不面对的一个大问题。 高架库系统是解决这 一问题的最有效的手段之一。 1)以自动化立库为中心的工厂物流系统，解决了生产各环节的流通问题和供求矛 盾。使原材料的供给和零部件的生产数量和生产所需的数量可以达到一个最佳值。 2)计算机网络系统的建立使原材料和零部件外购件的采购更及时和满足实际需求。 3)计算机管理系统的建立加强了宏观调控功能， 使生产中各环节生产量更能满足实 际需求。4)建立成品库和半成品库， 以解决市场供需的暂时的不一致， 充分发挥企业的生产 潜力。（5）现代化企业的标志现代化企业采用的是集约化大规模生产模式。这就要求生产过程中各环节紧密相 连，成为一个有机整体。要求生产管理科学实用。做到决策科学化。为此，建立自动化高架 仓库系统是其有力的措施之一。 如前所述，自动化物流系统在最大限度利用空间，最大限度地满足生产要求，减轻 工人劳动强度，提高生产效率，加强生产和物资管理，减少库存积压资金等方面具有无可比 拟的优势，这正是一个现代化企业所要求的和追求的。 由于采用计算机管理和网络技术， 使企业领导宏观快速地掌握各种物资信息和使工 程技术人员、生产管理人员、生产技术人员及时了解库存信息以便合理安排生产工艺、提高 生产效率成为可能。国际互联网（Internet）和企业内部网络（Intranet）更为企业取得与 外界的在线联接、突破信息瓶颈、开阔视野、外引内联提供了广阔的空间和坚实强大的技术 支持。 综观国内外的大型企业，自 60 年代始逐步采用自动化物流系统以来，到今天已成 为企业生产管理不可缺少的重要组成部分。 据有关资料统计， 日本目前已建成的自动化立体 仓库(物流系统)已超过 8,000 座。 建立自动化立体仓库系统已成为现代化企业的重要标志之 一。3. 自动化物流的创新与前景3.1自动化物流的创新与前景有数据显示，2002年后中国物流装备市场年增长速度超过30%。尽管国内自动化物流装备制造业的技术在逐步完善，但在高端产品研发生产和创新性集成应用等方面还不能满足市场需求。以下结合国外知名厂商的典型产品和技术分析物流装备的发展趋势，供国内企业参考借鉴：1. 绿色节能近年来，在全球倡导节能减排的大趋势下，物流装备企业以提高效率、降低成本为技术宗旨大力推广绿色节能技术，许多厂家不遗余力发掘设备潜力，推动产品轻量化设计带动产品升级；以堆垛机等为代表的设备则采用能量回收技术，将制动再生的电能回馈至电网达到减少能量损耗的目的；高效节能电机的使用将越来越广泛，国内已经有厂家将高效节能电机作为标准配置。系统设计层面同样体现绿色节能设计，如，目前国内外开发和应用的热点技术多层穿梭车系统，由于有效作业载荷与设备自重比值较小，大大降低了每个仓储单元存取作业的能耗；AGV系统采用最短和高效的路径规划，为用户节省使用能耗，并在调度管理方面将最低能耗原则作为系统调度策略之一以达到节能目的；堆垛机运动控制采用智能运行曲线降低每一个运动周期的电能消耗来节约电能。2. 高能力、高效率从仓储到输送再到分拣整个过程的物流设备均体现出高速高效的特点。特别是当前电子商务、快速消费品、服装等行业的配送中心规模巨大，需要快速完成分拣和配送作业，必须大幅度提高物流装备的运行效率和处理能力，对堆垛机、输送系统、分拣系统等都提出了高效率、高能力的要求。国际知名的物流装备企业均拥有行走速度超过300米/分、加速度超过2米/秒2的轻型高速堆垛机；最快的多层穿梭车的行走速度超过400米/分，一个夹抱货物循环周期仅用时3.5秒。这些设备将仓储系统的出入库能力提升了510倍。国外某公司采用滚轮链板的设计将配送中心使用的高速合流系统的最高合流能力提高到8000件/小时，国际专业分拣设备供应商均推出了超过10000件/小时的高速分拣机。3. 智能化在物联网、检测、智能识别等技术的支撑下，物流设备在智能化、自动化方面可以达到更高水平。以欧美国家为代表的AGV特别强调全自动化，配置品种丰富和专业化的搬运移载工装，使其能够运用在几乎所有的搬运场合，甚至设备和设备之间可以进行信息交互，自主完成任务分配和路径选择，几乎不需要人工的干预。用于机场行李长距离搬运的DCV小车的单机智能化特点更加显著，小车具有选择任务和路径的能力，整个系统犹如智能驾驶的高速公路系统。有研究机构已经将物联网技术应用到输送系统中，被输送的物体搭载信息，在整个输送过程中物料状态被系统自动感知，系统会智能选择最高效的输送路径完成搬运。4. 高品质、高质量物流系统在企业的生产活动中不仅仅是完成物料的存储和搬运，常常影响或决定了企业的整个生产环节，是企业生产活动的生命线和保障线，而由于使用企业一般缺乏相关的专业技术人才，高可靠性、快速可维修和低成本运营等特性是自动化物流装备必然的发展趋势。对于堆垛机、穿梭车等主机设备，欧美、日本知名厂家依托自身的加工工艺和先进的制造工艺持续改进，使产品质量始终保持高水平。而国内厂家在产品设计理念和产品生产过程中，对产品品质的重要性认知不足，造成了产品品质较国外有一定差距，需要认真反思、不断进步。5. 技术专业化、产品产业化国际化的物流装备制造企业以持续的技术积累实现了产品模块化、系列化和通用化，世界排名前列的国际大公司以提高制造效率和降低制造成本为目的，对输送设备、堆垛机等产品实施持续改进，其生产规模和效率远远高于国内厂家。中国物流装备企业不仅需要在先进技术方面紧跟国际步伐，更需要结合自身条件研究专业化和产业化技术，以适应国内物流产业化提升的发展趋势。6. 应用行业领域更加广泛和深入在应用领域层面上，随着制造企业自动化水平的提高，各种行业出现丰富多样的物流技术的应用，新产品和新技术不断出现。以AGV系统为例，国外在装备制造、冶金、化工等行业对重载和复杂功能的AGV的需求呈逐年增多的趋势，承载量从10125吨的重载AGV产品均已得到应用。目前，昆船在重载AGV技术方面已经有了突破，采用多轮独立悬挂驱动技术可以生产出载重量达到20吨的AGV产品；面对复杂使用环境的AGV导航技术已经从单独的激光、电磁、磁条导航发展到复合导航，以应付更加复杂的路径规划。堆垛机技术扩展更加明显：随着自动化仓储系统越来越广泛地运用于各行业，出现了越来越多的特种堆垛机，如转轨堆垛机、换轨堆垛机、存取不同形状货物的特种堆垛机等。需求的变化考验着一个企业的产品设计能力和制造加工能力，国内企业需要对物流设备和系统的控制技术、调度技术进行更加细化和深入的研究。由于冷链、洁净环境、防爆环境、辐射环境等领域对相关技术要求更加严格，使得物流产品和技术更加细化，目前国内大多数应用在上述行业领域的物流系统项目几乎都是国外厂家实施的。这些专业领域的物流技术研究将是国内物流技术走向高端实施创新的主要方向。7. 在技术层面，单机设备与系统的划分界限逐渐模糊，重视流程设计和完整系统的解决方案成为物流装备技术关注的热点。近年来欧洲和日本厂商推出面向仓储领域并具备分拣功能的多层穿梭车系统，可以用于分拣存取货物，灵活实现货位数量的增减，多车系统需要在高效的前提下承担分拣排序等功能，体现出物流设备和系统功能多样化的特点。在生产物流和配送物流领域需要解决大流量货物的输送和搬运问