（机械制造及其自动化专业论文）面向中小企业的传统仓储自动化改造的研究.pdf

、叶一 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 立娄日期：砂d 占年占月2 e t 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密叫在必解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“) 作者签名：3 - 蓥 导师签名：a 弩敛 日期：加口年二月2 日 日期：7 一易年6 月。e l 厂 聊 叫v_ l k ， 摘要 摘要 本论文以与某企业的合作课题为工程背景，以提高仓库面积利用率和仓库作 业效率，节约成本为目的，提出面向中小企业的传统仓储自动化改造方案：再规 划旧库；设计叉车备用货叉；设计基于无线通信和条码技术的计算机管理和控制 系统，并对系统的主要问题提出了实用的解决方案，完成了相关软、硬件的设计。 1 论文给出了旧库的再规划设计方法。包括改造后仓库设备组成、物流路线 规划和设备基本参数( 如托盘尺寸、货格尺寸) 确定。在应用实例中，通过对多 种规划设计方案的比较来对改造后仓库性能衡量指标进行分析论证。 2 论文给出了叉车备用货叉的设计方案。货叉能进行两侧取货以减少通道面 积，提高仓库利用率。论文对货叉的设计原理、刚度和强度的校核、基于 p r o e n g i n e e r i n g 的运动仿真进行阐述，并给出了液压传动系统的改造方案。 3 论文给出了基于条形码和无线射频技术的计算机管理和控制系统的设计方 案。系统采用主从式结构，分别为用作管理控制的上位机( 主机) 与装在叉车上 的下位机无线终端( 从机) 。主从机都配置条码扫描器，用于仓储货物、货位和托 盘条形码信息自动采集。上位机与下位机通过无线射频的方式实时联系，以异步 串行的形式实现数据的通信。通过上位机软件进行信息管理和作业控制。 4 论文详细阐述了无线终端的硬件平台的搭建与软件的设计，并对软、硬件 进行了调试。 5 根据上位机管理控制的要求，将作业控制与信息管理集成，设计面向作业 的仓库动态管理系统。对仓库管理过程中主要问题，如货位自动分配、货位的动 态显示、叉车的任务调度控制以及作业进度跟踪给出了实用的解决方案。 在设计的最后，通过对上位机管理控制软件和下位机无线终端的调试，系统 课题提出的传统仓储向仓储物流中心拓展的思 义和理论意义。 信息管理系统；无线射频；条形码 华南理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t b a s e do nt h ee n g i n e e r i n gb a c k g r o u n do fac o m p a n yf o rt h ep u r p o s eo fe n h a n c i n g s p a c eu t i l i z a t i o na n do p e r a t i o n a le f f i c i e n c yo ft r a d i t i o n a lw a r e h o u s e s ，a n ds a v i n gc o s t ， ar e b u i l d i n gs c h e m ea i m e da tt h es t o r a g ea u t o m a t i o no ft h es m a l la n dm e d i u m c o m p a n i e si sd e s i g n e d t h es c h e m ei n c l u d e st h er e - p l a n n i n go ft h et r a d i t i o n a l w a r e h o u s e ，t h ed e v i s i n go fs p a r ef o r kf o rf o r k - l i f tt r u c k s ，t h ec o m p u t e rm a n a g e m e n t & c o n t r o ls y s t e mb a s e do nw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o na n db a r c o d et e c h n o l o g y ，i nw h i c h t h ea u t h o ra d v a n c e sp r a c t i c a ls o l u t i o n sf o rt h em a i ni s s u e so ft h es y s t e ma n dd e s i g n s t h er e l e v a n ts o f t w a r ea n dh a r d w a r e r e s e a r c hr e s u lt so ft h et h e s i sa r ea sf o l l o w s ： 1 t h ep a p e ri n t r o d u c e st h e r e - p l a n n i n ga n dr e d e s i g n i n g o ft h et r a d i t i o n a l w a r e h o u s ei n c l u d i n gt h es t o r a g ee q u i p m e n t sa f t e rt h et r a n s f o r m a t i o n ，t h ep l a n n i n go f t h el o g i s t i c sr o u t ea n dt h ew a yo fd e c i d i n gt h eb a s i cp a r a m e t e r s ，s u c ha st r a ys i z e ， s h e l fc e l ls i z ea n ds oo n i na d d i t i o n ，t h ep a p e rc o m p a r e sw i t hav a r i e t yo fw a r e h o u s e p l a n n i n gs c h e m e s i no r d e rt o a n a l y z ea n dp r o v ea ni n d e x o fe v a l u a t i n gt h e p e r f o r m a n c eo fw a r e h o u s e 2 i nt h i st h e s i s ，ad e s i g ns c h e m eo fs p a r ef o r kf o rt h ef o r k - l i f tt r u c k si sg i v e n t h ef o r kc a np u ti n t oo rt a k eo u tt h et r a yc e l lo nb o t hs i d e sa sar e s u l to fr e d u c i n gt h e a r e ao fl a n e w a ya n di m p r o v i n gt h eu t i l i z a t i o ne f f i c i e n c yo fw a r e h o u s es p a c e t h e p a p e re l a b o r a t e st h ed e s i g np r i n c i p l eo ft h ef o r k ，v a l i d a t i o no fi t sr i g i d i t ya n ds t r e n g t h ， m o t i o ns i m u l a t i o nb a s e do np r o - e n g i n e e r i n gg i v e sar e f o r ms c h e m eo ft h eh y d r a u l i c t r a n s m i s s i o ns y s t e m 3 t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ed e s i g no fc o m p u t e rm a n a g e m e n t & c o n t r o ls y s t e m b a s e do nt h ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o na n db a r c o d et e c h n o l o g y t h es y s t e mu s e st h e m a s t e r s l a v es t r u c t u r e ，n a m e l yt h eh o s tm a n a g e m e n t & c o n t r o lc o m p u t e r ( m a s t e r ) a n dt h es u b o r d i n a t ew i r e l e s st e r m i n a l s( s l a v e r s )m o u n t e do nt h ef o r k 1 i f tt r u c k s t h e ya l le q u i p p e dw i t ht h eb a r c o d es c a n n e r sw h i c ha r eu s e dt oc o l l e c tt h eb a r c o d e i n f o r m a t i o no fg o o d s ，g o o d sl o c a t i o n sa n dt r a y s t h r o u g ht h ea p p r o a c ho fw i r e l e s sr f a n dt h ef o r mo fa s y n c h r o n o u ss e r i a lc o m m u n i c a t i o n ，t h ed a t ac o m m u n i c a t i o ni s r e a l i z e d t h es o f t w a r eo nm a s t e rm a n a g e st h ei n f o r m a t i o na n dc o n t r o l st h et a s k s 4 t h et h e s i se l a b o r a t e st h ee s t a b l i s h m e n to fh a r d w a r ep l a t f o r ma n ds o f t w a r e d e s i g nf o rw i r e l e s st e r m i n a l t h ea u t h o rh a sc a r r i e dt h r o u g ht h ed e b u g g i n go f s o f t w a r ea n dh a r d w a r e 5 a c c o r d i n gt om a n a g e m e n t & c o n t r o ld e m a n do ft h em a s t e r ，o p e r a t i o n a lc o n t r o l 警 、 摘要 _ - - _ - - - - - - - _ _ - - _ _ 一 i si n t e g r a t e dw i t hi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，t h ea u t h o r d e s i g n sa no p e r a t i o n o r i e n t e d m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i e ns y s t e m ) f o rs t o r a g e ，i n c l u d i n gt h e i i l t c r f a c e ，t h e d a t a b a s ea n dt h ei n f o r m a t i o n e n q u i r i e sc t c f o rt h ek e ye l e m e n t so fw a r e h o u s e m a 舱g e m e n tp r o c e s s ，s u c h 髂t h ea u t o m a t i cd i s t r i b u t i o no f f r e i g h ts i t e s ，t h ed y n a m i c d i s p l a yo ft h ef r e i g h ts i t e ss t a t u s ，t h e s c h e d u l i n ga n dc o n t r o l0 ff o r k 1 i f tt r u c k t a s k s ，t h et r u c k i n go ft h eo p e r a t i o ns c h e d u l ee t c i nt h ee n d ，t h r o u g ht h ed e b u g g i n gb e t w e e n m a n a g e m e n t & c o n t r 0 1s o f t w a r co nt h e m a s t e ra n dw i r e l e s st e r m i n a l s ，t h es y s t e mc a nm e e tt h eb a s i c o p e r a t i o n a lr e q u i r e m e n t s 0 ft h ew a r e h o u s e t h et h o u g h t w a yo f c h a n g et h et r a d i t i o n a lw a r e h o u s e si n t 0l o g i s t i c s c e n t r e sa d v a n c e di nt h et h e s i sh a si m p o r t a n t ，p r a c t i c a la n d t h e o r e t i c a ls i g n i f i c a n c e k e y w o r d s ：w a r e h o u s e a u t o m a t i e n ；e x t e n d a b l e f o r k ；m i s ( m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ) ；w i r e l e s sr f ；b a r c o d e m 华南理工大学硕士学位论文 i v ， 一 簟 j 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i 目录v 第一章绪论。1 1 1 物流仓储系统和仓库管理系统的概述1 1 1 1 物流仓储系统概述1 1 1 2 物流自动化仓储系统在国内外的发展2 1 1 3 仓库管理系统概述2 1 2 相关技术的研究状况3 1 2 1 自动识别技术3 1 2 2 集成信息化技术4 1 2 3 管理信息系统技术5 1 2 4 无线通信技术5 1 3 问题的提出6 1 4 研究内容6 1 5 本章小结8 第二章传统仓储自动化改造方案的总体设计9 2 1 中小企业仓储存在问题的和方法9 2 1 1 问题分析9 2 1 2 问题的原因和解决方法1 0 2 2 仓储自动化改造方案的组成及功能分析1 1 2 2 1 仓储自动化改造方案的组成1 1 2 2 2 计算机控制和管理系统的组成和功能分析1 2 2 3 关键技术在仓储自动化改造方案中的应用1 3 2 3 1 无线方式的应用1 3 2 3 2 条形码的应用1 4 2 4 仓储自动化改造方案的特点和优势1 5 2 4 1 采用托盘式货架1 5 2 4 2 设计备用货叉1 6 2 4 3 采用无线方式1 6 v 华南理工大学硕士学位论文 2 5 本章小结16 第三章旧库的再规划设计。1 7 3 1 旧库改造后的特点1 7 3 2 仓库改造后的设备组成t 7 3 3 仓库的再规划的总体设计1 8 3 3 1 再规划总原则1 8 3 3 2 物流路线再规划1 8 3 4 旧库再规划设计的基本参数计算1 9 3 4 1 托盘的尺寸和装载计划1 9 3 4 2 托盘式货架的货格尺寸设计2 0 3 5 旧库再规划的性能衡量指标的计算2 2 3 5 1 仓库的主要性能参数2 2 3 5 2 仓库的单元面积的库容量的计算2 3 3 6 实例应用2 4 3 7 本章小结2 4 第四章i e l 库设备一叉车的改造。2 5 4 1 平衡重式叉车概述2 5 4 1 1 叉车作业通道宽度计算2 5 4 1 2 平衡重式叉车与其他类型叉车所需通道宽度比较2 6 4 2 进行叉车改造的意义2 7 4 3 备用货叉的设计原理2 7 4 3 1 齿轮齿条直线差动工作原理2 7 4 3 2 货叉伸缩机构的结构与工作原理2 7 4 3 3 叉车液压系统的改造原理2 8 4 4 货叉强度和刚度的校核2 9 4 4 1 强度校核2 9 4 4 2 刚度校核3 0 4 4 3 实例计算3 3 4 5 运用p r o e 的备用货叉运动仿真3 3 4 6 应用实例3 4 4 7 本章小结3 4 第五章下位机无线终端的设计3 5 5 1 功能分析3 5 v i 目录 5 2 硬件组成及其功能分析3 5 5 3 系统硬件平台的构建3 6 5 3 1 主控芯片的选择和整体解决方案3 6 5 3 2l c d 显示屏选型及与单片机接口电路3 9 5 3 3 无线通信模块硬件部分设计4 1 5 3 4 条形码扫描器与单片机的接口电路4 3 5 4 下位机无线终端软件设计与实现4 3 5 4 1 下位机单片机程序总流程设计4 3 5 4 2 通信中断程序设计4 4 5 4 3 显示控制程序设计4 5 5 5 本章总结4 8 第六章面向作业的仓库动态信息管理系统的设计4 9 6 1 面向作业的仓库动态信息管理系统的系统设计4 9 6 1 1 系统的功能分析4 9 6 1 2 系统功能结构图5 0 6 1 3 系统数据流结构5 1 6 1 4 系统主要业务流程5 2 6 2 平台的选择和关键技术的应用5 5 6 2 1 平台的选择5 5 6 2 2 关键技术5 5 6 3 面向作业的仓库动态信息管理系统的主要功能设计5 8 6 3 1 货位的动态管理5 8 6 3 2 入出库货位分配6 0 6 3 3 入出库作业调度6 4 6 3 4 联机入出库无线通信设计6 6 6 3 5 叉车的入出库任务执行控制6 9 6 4 本章小结7 1 第七章应用实例7 2 7 1 问题的描述和分析7 2 7 2 解决方案的提出7 2 7 3 解决方案的开展7 2 7 3 1 旧库再规划设计方案比较7 2 7 3 2 旧库设备叉车的改造7 4 i 华南理工大学硕士学位论文 7 3 3 上位机信息管理系统面向作业的基本功能的实现7 7 7 3 4 上位机和下位机无线通信的实现7 8 7 4 传统仓储自动化改造前后性能的比较8 1 7 5 本章小结8 2 结论与展望8 3 总结8 3 展望8 3 参考文献8 5 攻读硕士期间发表的论文8 9 致谢9 0 附录a 通信协议说明9 1 附录b 单片机程序代码9 2 附录c 上位机联机作业程序代码9 4 l l 第一章绪论 第一章绪论弟一旱三百下匕 1 1 物流仓储系统和仓库管理系统的概述 1 1 1 物流仓储系统概述 仓储物流系统是物流系统的一个重要组成部分。现代仓储领域的发展经历了 以下几个阶段【l 】【2 】：人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成化 仓储阶段和智能自动化仓储阶段。 第一阶段是人工、机械仓库阶段。在这阶段，物资的输送、存储、管理和控 制主要靠人工或人工操作机械来实现。至今，国内外生产和服务行业中的许多环 节都是这一技术的实例。例如工人从传输带上取下货物箱或用叉车把货物箱搬放 到指定的货场。 第二阶段是自动化仓库阶段。自动化技术对仓储技术的发展起了重要的促进 作用。2 0 世纪5 0 年代末和6 0 年代，相继研制和采用了自动导引小车( a g v ) 、 自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。2 0 世纪7 0 和8 0 年代， 旋转式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制的行 列，但这时只是各个设备的局部自动化并各自独立应用，被称为“自动化孤岛”。 第三阶段是集成自动化仓储技术阶段。这个阶段信息自动化技术逐渐成为仓 储自动化技术的核心。计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制之间以及 它们与主计算机之间的通信可以及时的汇总信息，“自动化孤岛 逐渐被打破，于 是便形成了“集成系统的概念。在集成化系统中，整个系统的有机协作，使总 体效益和生产的应变能力大大超过各个部分独立效益的总和。 第四阶段是智能自动化仓储技术阶段。人工智能技术的发展推动了自动化技 术向更高级的阶段一智能自动化方向发展。现在智能自动化仓储技术还处于初级 发展阶段，到2 1 世纪，仓储技术的智能化将具有广阔的应用前景。 智能储运技术包括两种方式：人工( 或机械) 智能和自然( 或人类) 智能、 内容涉及智能物料储运设计和智能物料储运作业。目前，人们在人工智能及物料 储运领域中的专家系统技术方面正进行着大量的工作。例如，正在研究的将专家 系统应用于自动导引车和单轨系统，使它们具有确定线路和合理的运行决策；在 接收物料入库装运出库方面，专家系统能控制机器人进行物料入库和出库操作， 能控制堆垛机的装卸以及指定物料储存点。正在研制的一种专家系统，能辅助设 计人员设计自动导引车导向槽和缓冲件， 储运技术。为了设计智能化的仓储系统， 配置和选择单元装载件和研究型物件的 必须深入研究物料处理的基础知识及复 华南理工大学硕士学位论文 杂的仓储系统技术【3 i 。 1 1 2 物流自动化仓储系统在国内外的发展 美国于1 9 5 9 年开发了世界上最早的自动化立体仓库，并在1 9 6 3 年最早使用 计算机进行自动化立体仓库的控制管理。进入2 0 世纪8 0 年代，自动化立体仓库 在世界各国迅速发展，实用范围涉及几乎所有行业。据不完全统计，目前美国已 建造了1 8 0 0 多座分体仓库，价值近3 0 亿美元，近几年年平均建库1 0 0 座以上， 产值2 亿美元；日本自动化仓库每年建造约2 5 0 座，产值已达5 0 0 6 0 0 亿美元【4 1 。 此外，德国拥有1 0 0 0 多座，英国有4 0 0 多座，前苏联有1 5 0 多座，且向高度4 0 米以上的巨型立体仓库发展【5 1 。控制技术也由最初的手动控制发展成自动控制和 计算机管理；巷道堆垛作业双循环次数由最初1 5 2 0 次h ，提高到5 0 7 0 次h ，仓 库的利用效率高达9 6 9 8 ；仓库的规模由最初的几百、几千个货位发展到几万、 十几万个货位；技术上采用条形码识别系统，巷道堆垛操作台上的显示屏取代了 传统的提货单；移动式机械手或机器人自动拣货系统，把订单所列的多种货物拣 到大集装箱中：自动导引车的使用，巷道堆垛机垂直和水平方向同时运动，使工 作效率提高了2 0 倍。大型自动化立体仓库每小时可完成5 0 0 8 0 0 次入出库作业1 3 j 。 1 9 7 4 年郑州纺织机械厂建成我国第一座自动化立体仓库，但我国在这一领域 的发展速度比较缓慢【3 1 。目前已建成数百座各种类型的自动仓库，多数是中小型 自动仓库。大型自动仓库的技术性能大多由国外进口。近几年来，国内也开始设 计和总承包大型自动化仓库。如中国国际航空公司货运部、六零四厂以及广州羊 城药厂的自动化仓库，特别是“九五 末期建立的联想集团、青岛澳柯玛集团自 动化立体仓库，其规模和技术已接近世界先进水平1 4 j 。 通过不断开发研制，此类项目已取得了喜人成绩，但现在我国不论从自动化 物流系统的设备品种及技术水平上，还是应用广度及深度上与国际水平的还存在 着相当大的差距。 1 3 仓库管理系统概述 仓储管理系统( w a r e h o u s em a n a g e m e n ts y s t e m ，w m s ) 是用来管理仓库内部 的人员、库存、工作时间、订单和设备的应用软件系统。 w m s 可以划分为经营管理、物流管理两个层次。前者以进、销、存为主， 同时涵盖入库、库存和出库管理等。后者分为物流作业与物流设备系统。物流作 业主要包含进货、验收、入库、货架管理、拣货、流通加工、包装、分类、出货 检查、装货、送货等作业流程，其核心为货位管理。而物流设备则对各作业设置 适当的系统装备并最终控制自动化机电设备完成作业1 6 j 。 2 第一章绪论 w m s 按照常规和用户自行确定的优先原则，来优化仓库的空间利用和全部 仓储作业。对上，它通过电子数据交换( e d i ) 等电子媒介，与企业的计算机主 机联网，由主机下达收货和订单的原始数据；对下，它通过无线网络、手提终端、 条码系统和射频数据通信( r f d c ) 等信息技术与仓库的员工联系。上下相互作 用，传达指令，反馈信息，更新数据库，并生成所需的条码标签和单据文件。w m s 系统完善操作规则并实时监控各设备的正常运转，指导系统内的所有操作和报告 准确结果。w m s 已经成为生产计划、调度和车间物流之间的桥梁【7 1 。 使用w m s 能为仓库作业全过程提供自动化和全面记录的途径；能改变传统 上的固定货位，实现全库随机储存，从而最大限度利用仓容；能提高发货的质量 和正确性，减少断档和退货，提高顾客的满意程度；能为仓库的所有活动、资源 和库存水平提供及时的正确信息。这些效果无疑会带给仓库明显的效益，配送能 力一般能提高2 0 3 0 ；库存和发货正确率超过9 9 ；仓库利用率提高；数据输 入误差率减少；库存和短缺损耗减少；劳动、设备、消耗等费用降低。这些最终 为仓库带来巨大的经济效益i 引。 在欧美发达国家，仓库管理系统成功的经验使w m s 受到世人的青睐，大量 应用于财富5 0 0 强企业中，应用行业的范围十分广泛，包括制药业、食品工业、 印刷厂、出版业、公共仓库管理、硬件制造、电子、和电讯业等。国内少数企业 也已涉足并尝到甜头，而另外更多的企业，仍在寻觅仓库解决方案。就目前我国 经济和科技的发展，应用无线射频标志技术等高新技术建立w m s 是比较可行的。 至于更高层次的科学技术( 如自动立体仓库等) 的使用还有待国家相关科研机构 的研发和物流企业自身今后的发展和需求而确定【引。 1 2 相关技术的研究状况 仓储实现自动化研究范围涉及自动识别技术、信息集成技术、管理信息系统 技术以及无线通讯技术。目前国内外学者对这些技术以及相关课题进行了大量的 研究工作，取得了比较丰硕的成果。 1 2 1 自动识别技术 自动识别技术( a u t o m a t i ci d e n t i f yt e c h n o l o g y ，a i t ) 1 2 】是2 0 世纪7 0 年代发 展起来的集光、机、电、计算机等技术为一体的高新技术，是数据自动采集、自 动输入的基础是计算机“实时”处理的重要技术保障。 条码技术( b a r c o d e ) 【9 j 【1 2 j 是我国应用最广泛的自动识别技术。其最早出现 在2 0 世纪4 0 年代，真正得到应用和发展则是在近2 0 年。其核心内容是利用条码 扫描设备识读条码符号，从而实现机器的自动识别，并快速准确地将信息录入到 3 华南理工大学硕士学位论文 计算机进行数据处理以达到自动化。 目前常使用的一维条码有：e a n u p c 码、3 9 码、i t f 一1 4 码( 交插2 5 码) 、 1 2 8 码、9 3 码、c o d a b a r ( 库德巴) 码等。e a n u p c 码( 商品条形码) 是长度固 定、无含义的条码，表达信息全部为数字，常用于标志零售贸易单元，e a n 码是 国际通用的符号体系，u p c 常用于美国和加拿大地区；i t f 1 4 码常用于非零售贸 易单元的标志，如包装、运输以及国际航空系统的计票顺序编号等；3 9 码是目前 国内企业内部自定义码制，可根据需要确定长度和信息，常用于工业生产线、图 书馆等；9 3 码类似于3 9 码，密度较高，能够代替3 9 码；c o d a b a r 码常用于血库、 图书馆、包裹等的跟踪管理；1 2 8 条码用于物流单元的标识和贸易及物流单元的 附加信息，如生产日期、数量、重量、尺寸等的标识以及位置、资产及服务的标 识。 9 0 年代开始又出现了按矩阵方式或堆栈方式排列信息的二维条形码，其可以 携带庞大的信息量，能够把过去使用一维条码存储于后台数据库中的信息包含在 条码中；具有错误修正技术及防伪功能，增加了数据的安全性；可表示图像、汉 字等多种信息，如把照片、指纹编制于其中，可有效地解决证件的可机读和防伪 问题，可广泛应用于护照、身份证、行车证、保险卡等。目前二维条码主要有 p d f 4 1 7 、c o d e 4 9 、c o d e1 6 k 、d a t am a t r i x 、m a x i c o d e 。我国现已在汽车自动化 生产线、武警车辆管理、银行汇票、急救卡等方面应用了二维条码。 条码在物流中的有较为广泛的应用，主要在以下几方面： 1 ) 销售信息系统( p o s 系统) 。其过程为：对销售商品进行结算时，通过光 电扫描读取商品上条码信息并输入计算机，然后输进收款机，收款后开出收据， 同时，通过计算机处理掌握进、销、存的数据。 2 ) 库存系统。入库时自动扫描库存物资上，尤其是规格包装、集装、托盘货 物上的条码，并输入计算机，由计算机处理后形成库存的信息，并输入出库区位、 货架、货位的指令，出库程序则和p o s 系统条码应用一样。 3 ) 分货拣选系统。在配送方式和仓库出货时，采用分货、拣选方式，需要快 速处理大量的货物，利用条码技术便可自动进行分货拣选，并实现有关的管理。 除条码识别技术外，自动识别技术还有很多，特别是近年来发达国家在机器 人视觉识别、射频识别( r f i d - r a d i of r e q u e n c yi d e n t i f i c a t i o n ) 和语音识别技术 等方面都有较为深入的研究。我国虽然起步较晚，但发展比较快，近年来在这些 方面取得了一定的成果。 1 2 2 集成信息化技术 自动化仓库具有两个主要的功能：物资流动控制和信息管理，而物料的流动 4 第一章绪论 和信息的管理都是通过计算机控制来实现的。这两个功能应集成，才能解决“自 动化孤岛 的弊端，实现实时、协调和一体化。 由文献1 1 3 】- 1 1 6 】可知，集成仓储技术作为c i m s ( c o m p u t e ri n t e g r a t e d m a n u f a c t u r i n gs y s t e m ) 中的物资储运中心受到重视。人们在8 0 年代就已注意到 信息系统集成化。目前我国的仓储技术部分己实现了与其他信息决策系统的集成。 集成信息技术使计算机间、数据采集点间、机械设备控制器间以及它们与主计算 机间的通信能及时汇总信息；使仓储或货场计算机能及时地记录货物出库和入库 时间，显示库存量；使管理人员能及时地掌握货源及需求。 物流行业的信息集成将涉及许多异构的数据源，经过i t 行业的不断研究开发 与企业的多年实践，许多技术正逐步走向成熟，如数据库与数据仓库( d a t a w a r e h o u s e ) 技术、联邦( f e d e r a t i o n ) 技术、复制技术、数据缓存技术、x m l 技 术、w e b s e r v i c e s 技术。同时，数据网格( g r i d ) 等新技术也不断涌现并得以发展。 这些技术都为面向物流的信息集成提供了有力的支持。 1 2 3 管理信息系统技术 管理信息系统( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ，m i s ) 广义地说是用系统的 思想建立起来的，以计算机为信息处理手段，以现代通信设备为基本传输工具， 能为管理决策者提供信息服务的人机系统；狭义地说是一个由人和计算机组成的， 能够进行数据采集、传递、储存、加工、维护和使用的系统，它具有计划、预测、 控制和辅助决策功能，为管理人员的科学管理提供辅助决策【1 7 1 1 1 8 j 。 国内外关于数据库技术的研究日益深化，数据库技术与网络技术、人工智能 技术、面向对象技术、并行计算技术、多媒体技术等的相互融合，先后出现了面 向对象的数据库、多媒体数据库、模糊数据库、演绎数据库、数据仓库和数据挖 掘等技术。数据库的开发技术也不断升级，从传统的d o s 环境下的f o x b a s e 、 f o x p r o 等面向过程的开发到w i n d o w s 环境下的给予客户机服务器( c s ) 结 构的网络技术支持的面向对象技术为基础的数据库系统。近年来，一种全新的基 于i n t r a n e t 下的m i s 系统体系结构b s 出现并得到广泛的应用，必然为m i s 系统 的开发提供了新的思路1 1 9 j 。 1 2 4 无线通信技术 1 9 0 1 年马克尼进行了从英国到北美纽芬兰的世界上第一次横跨大西洋的无 线电波的通信试验，开创了人类无线通信的新纪元。近2 0 年来，包括移动电话、 无线寻呼、卫星通讯、射频通信等在内的无线通信技术得到了越来越广泛的应用， 并展示出广阔的前景。从全球范围来看，无线通信已经进入规模化发展阶段【1 们。 5 华南理工大学硕士学位论文 目前w i m a x 、w i f i 网状网拓扑、客户轮廓管理、移动w i f i 漫游、企业的 w i f i 交换与管理、按键通话、移动终端操作系统与界面的开发、u m t s w c d m o 和软件定义的无线电等无线通信技术在美国引起了关注。 1 3 问题的提出 仓储在企业的整个供应链中起着至关重要的作用。目前在我国中等发达或不 发达城市，绝大多数的中小企业仍采用传统的仓储方式。产品或堆积放于仓库地 面，或以多层形式置于固定货架上，用人工操作叉车( 平衡重式叉车应用最为广 泛) 作业，堆积方式不便存取，而平衡重式叉车作业时必须留有较大的转弯半径， 场地利用率较低；传统的仓库一般依赖于一个非自动化的、以纸张文件为基础的 系统来记录、追踪进出的货物，以人为记忆实施仓库内部的管理，导致劳动效率 低，数据不准确；库存品种、数量的增加及入出库频率的剧增，传统的仓库作业 模式和已建立的计算机管理系统也难以满足仓库管理快速准确实时的要求。 我国有些大型企业已采用自动化立体仓库或者集成自动化仓储系统来解决这 些问题，这无疑是提高管理水平和场地利用率的最理想的方法，但也存在一些缺 点：一方面，自动化立体仓库投资巨大，对绝大多数的技术较落后，资金较短缺 的中小企业来说自然是不现实的；另一方面，我国某些企业虽已实现了仓储系统 的部分信息集成，但通讯方式多以有线通讯为主，有些环节还不能实现无纸作业。 如盘点操作，需先打印单据，再由作业人员进仓盘点，不能有效保证数据的准确 性和实时性。而无线通讯不需固定地址的灵活方式无疑是解决这个问题的方法。 现在国外己有一些基于有线或者无线仓储信息系统的成熟产品进入我国市场，但 有些功能和操作方式不太符合我国企业实际，而且价格高昂1 2 】。 因此，如何利用旧库和已有设备对中小企业的仓储规划设计和改造，提高场 地利用率的同时，设计出功能全、成本低、符合中小企业实际的无线通信仓储管 理控制系统，便成为一种投资少、用料省、施工容易、见效快的办法之一。 1 4 研究内容 本课题以与某企业的合作课题为工程背景，作者在查阅大量资料的基础上， 充分吸收和消化前人对自动化立体仓库设计的研究成果，针对国内目前中小企业 仓储存在的问题，基于旧库和已有设备提出了一个符合中小企业实际情况的仓储 自动化改造方案。 论文各章的主要内容是： 第一章为绪论。首先，介绍了物流仓储自动化的发展和仓库管理系统( w m s ) 。 随后，分析国内外相关技术的研究现状和本课题提出的依据。最后，提出本文研 究内容。 6 第一章绪论 第二章为仓储自动化改造方案的总体设计。通过大量调研，总结出中小企业 仓储存在的问题、问题产生的原因，以及解决方法；确定了符合中小企业的仓储 自动化改造方案的内容；分析了实现自动化核心部分一计算机控制和管理系统的 组成和功能；分析了无线方式和条形码在仓储自动化改造中的应用；论述了改造 方案的特点和优势。 第三章为1 日库的规划设计。在强调实用性的前提下，提出了系统的整体规划 的方法，包括物流路线的规划、基本参数( 如托盘选择、货架尺寸) ，通过实例对 改造后仓库性能衡量指标进行分析论证。 第四章为旧库设备一叉车的改造。主要是为平衡重