智能仓储系统功能设计及在PVC行业的应用

PVC树脂与人们的生产生活息息相关，在国民经济各个领域发挥着重要作用[1]。现代PVC行业已经发展成技术含量高、自动化程度高的产业，正在向着数据化、智能化方向发展[2],但是，大部分PVC生产企业目前还在采用传统仓储方式，忽略了智能仓储这一降低成本的重要途径，制约了PVC企业的仓储管理及物流系统管理的智能化发展。笔者以山东鲁泰化学有限公司(以下简称鲁泰化学)建设的智能仓储系统为例，分析PVC行业仓储过程中存在的问题以及采取的对策、方案和实施效果，为其他PVC生产企业提供可借鉴的系统设计及工程经验。

鲁泰化学目前的生产能力为36万t/a烧碱和37万t/a PVC树脂，原有的PVC仓储方式为：包装线包装完成的产品入库时，叉车操作人员对包装码好的托盘进行搬运并按照库管员划定的区域位置和方式进行摆放；出库时，叉车操作人员根据仓库保管员要求将所须出库产品搬运至车辆上，其有以下特点。

(1)产品入库为人工叉车搬运，不仅劳动强度大、工作效率低，而且时常出现成品包装破损等问题。

(2)使用叉车下线及货物倒运作业现场，空气中油气、粉尘含量高，叉车码垛及搬运作业不安全。

(3)产品的出入库完全由人工进行交流和登记，出错率较高，并且产品的出入库情况和库存信息无法同步到数据库，无法实现对库存的实时控制。

(4)由于鲁泰化学生产的PVC树脂牌号较多，且产品产量逐年增加，对于仓储管理的精细化作业要求不断增高。

因此，鲁泰化学新建智能仓储项目对原仓库进行升级改造。

鲁泰化学新建的智能仓储项目可实现仓储物流信息数字化管理，有利于实现精益化管理。智能仓储系统将覆盖产品自动入库、存储、自动出库、自动采集及记录相关数据等业务流程，通过使用AGV穿梭子母车转运设备、智能仓储设备、智能条码和PDA系统等实现如下目标。

(1)依托物流执行过程的软硬集成平台，实现产品从入库到出库的全过程信息数字化管理。

(2)通过使用库房提升机、输送线以及穿梭子母车等设备，提升产品出入库的效率及精准度，使仓库管理更加规范化。

(3)通过将企业ERP系统、WMS系统和WCS系统深度结合，实现生产与销售的无缝衔接。

智能仓储管理系统运行示意图如图1所示。

此智能仓储管理系统功能模块如图2所示，主要由仓库控制系统、仓库作业管理系统、设备运行监控系统以及系统扩展ERP接口四大部分构成。其中仓库控制系统即为WCS系统，是智能仓储系统的控制中心，主要分为自动输送设备、码垛堆放和分拣控制系统3个方面，同时可收集整合各类信息并传送到信息系统中；仓库作业管理系统的核心即为WMS系统，作业内容主要包括产品入库、产品出库、库内管理、数据报表等6个方面；设备运行监控系统主要包括仓库环境以及设备的监测，对保障仓储安全作业具有极其重要的作用。

智能仓储管理系统是整个企业ERP管理体系中至关重要的一个步骤，通过WCS系统和WMS系统相连接(见图3),实现产品的自动入库及自动发货、自动管理和规划库位、自动盘点等功能。通过使用此智能仓储管理系统不仅能对仓储中的作业动作和过程进行有效地指导和规范，还可以自动采集及记录相关数据，提高仓储作业的准确性，提高仓库管理的效率，降低仓储管理成本。

本设计方案规划储位4 733个，有6台穿梭母车、6台穿梭子车、5台托盘提升机，同时包含设备电控系统、WCS仓库控制系统、WMS仓库管理系统，总体布局如图4所示。

智能仓储中心分为货架区域与周边区域。货架区域有3层，主要用来存放PVC产品以及未使用的空托盘等。周边区域分为一层和二层，一层主要是与外界进行连接，进行产品的复核和发货，拥有1个产品备用入库口以及2个整托产品出库口。出库口输送线前端设有用来防止因叉车操作人员误操作而损坏设备的叉车挡块和提示当前出库托盘去向信息及托盘作业信息的LCD显示屏。二层部分通过廊桥输送线与生产包装厂房连接，经过包装后的PVC产品经廊桥输送线至仓储入库口，随后通过输送设备、提升机输送至密集库穿梭母车取货点，由穿梭母车输送到指定货位。

首先将当前的生产计划信息录入到WMS系统，随后操作人员在PDA或电脑端录入或选择物料代码、批次号、型号和默认质量等相关信息。产线将码盘后的PVC树脂产品输送至产线入库口，经产线入库口读码器扫描托盘码、外形检测合格后，WMS将当前最新的生产计划信息和托盘条码绑定，托盘上的产品质量等于生产计划的默认质量，WMS分配库位后启动入库任务；装有PVC树脂产品的托盘由厂房输送线、厂房提升机、入库输送线运送至库房入库口，输送至所分配货位对应的穿梭母车取货位；依据WCS指令，经穿梭母车及穿梭子车将托盘送入指定货位，同时WMS系统自动更新托盘库存信息。

PVC产品入库流程示意图见图5。

首先，操作人员在操作电脑终端制定出库计划，录入出库单号、物料代码及所须出库质量，以t为单位，出库质量为1的整数倍，出库计划信息也可以通过客户系统将信息传给WMS;随后操作人员在操作电脑上选择出库单号，下达出库任务；根据出库任务，WMS默认分配优等品库存配合WCS进行拣选出库；最后WCS调度穿梭子车、穿梭母车及输送设备将指定出库托盘搬送到相应的出库站台。

PVC产品出库流程示意图见图6。

WMS库内操作主要包含以下4个部分。

当物料的库存达到上限或下限以后，可以在系统中查询预警提示。当自动库库位利用率达到90%以上时，WMS系统则会在系统内推送预警消息，告知操作人员当前剩余空闲库位不多。

可以根据库位、物料查询库存；可以查询所有空的储位，以及所有空托盘的库存信息。

展示物料的分布，并汇总显示有货库位数、空库位数。

记录库存的出入库信息，并支持根据日期和出入库类型对流水进行筛选，并导出Excel根据物料汇总显示数量。

报表、数据信息系统主要有以下3个方面内容。

记录货物的出入库信息。

可以按天、月查询当天或者当月的出入库信息以及库存结余数量。

包括公司、供应商、客户设置、物料基础信息、物料过期预警、库位、巷道基础信息等。

鲁泰化学智能仓储系统的顺利建成并正式投入使用，实现了国内PVC行业树脂产品从包装到入库、仓储、发货全过程的信息化和智能化。通过仓储控制系统WCS、仓储管理系统WMS和智能物流系统智能化融合，实现了各个系统、各类设备的智能化运行，大幅度降低了储运损耗，减少了人为管理差错，降低了仓储物流成本，大幅提升了工作效率，为鲁泰化学打造“机械化换人，自动化减人、智能化无人”绿色智慧化工企业奠定了坚实的基础。