北起所物流系統中自動化技術應用實踐

北京起重運輸機械研究所作為中國最早開發研究自動化物流技術的單位，歷經20多年，累計建成100多個自動化物流系統，廣泛采用了自動仿真技術、自動控制技術、自動檢測尋址技術、條碼自動識別技術等。下面結合實際工程介紹自動化技術的具體使用。

　　自動化物流系統是集光、機、電技術為一體的復雜的系統工程，能夠實現物料傳輸、識別、分揀、堆碼、倉儲、檢索和發售等各個環節的全程自動化作業。該系統主要包括：自動化高架立體倉庫系統、自動化輸送系統、自動控制系統和計算機集成化物流管理系統等，涉及人工智能、圖像識別、計算機模擬仿真、網絡、無線電通訊、紅外通訊、激光導航與定位、機器人等技術領域。自動化物流系統廣泛應用于機械、電子、汽車、家電、治金、建材、煙草等行業和工業、商業、流通、軍事等國民經濟各領域，可大大提高企業的核心競爭力。 　

　　現代物流系統的先進水平主要體現在物流系統高度集成化和自動化、物流設備多樣化且具有速度快可靠性高等特點，以及物流管理系統與企業信息系統（典型的如ERP系統）集成等方面。
　　
　　北京起重運輸機械研究所作為中國最早開發研究自動化物流技術的單位，歷經20多年，累計建成100多個自動化物流系統，廣泛采用了自動仿真技術、自動控制技術、自動檢測尋址技術、條碼自動識別技術等。下面結合實際工程介紹自動化技術的具體使用。 　　
　　
自動仿真技術 　
　 　　
　　計算機仿真是利用計算機運算系統的數學模型來達到對被仿真系統的分析、研究、設計等目的。目前應用于我國正在興建的自動化物流系統的規劃、設計、模擬、演示和分析之中。它可以通過計算機技術進行精確計算和驗證分析，提高系統方案的可行性。根據物流系統的工藝設備參數和工藝流程建立起來的計算機自動仿真系統，可以形成直觀立體的三維仿真動畫，科學計算物流系統的流量，尋找和確定瓶頸位置，校驗物流系統設計的合理性。
　　
　　適于物流仿真的軟件有許多，目前廠家普遍采用的是美國物流仿真軟件AutoMod平臺或日本樂龍公司推出的仿真軟件。北起所在大型復雜物流系統的方案確定前均進行仿真，利用仿真的結果對系統進行優化，并在項目實施后進行測試對比，符合度在90％以上。
　　 　　
現場總線技術
　　 　　
　　現場總線技術自上個世紀70年代誕生至今，由于它在減少系統線纜，簡化系統安裝、維護和管理，降低系統的投資和運行成本，增強系統性能等方面的優越性，引起人們的廣泛注意，得到大范圍地推廣，引發了自動控制領域的一場革命。
　
　　在現場總線技術誕生的初期，它的主要功能是將當時的可編程邏輯控制器（program mable logiccontroller，PLO）以一種較簡潔的方式連接起來。隨著計算機技術引入PLC，計算機通信技術被引入現場總線；PLC功能的增強對現場總線提出了更高的要求，計算機通信技術的引入大大增強了現場總線的功能，成為現場總線技術發展的主要趨勢。 　　

　　現場總線不僅傳輸速度快，而且響應快和巡回時間短，即實時性強。現場總線技術傳入中國已經有好幾年，北起所是國內較早采用現場總線的廠家，一直采用西門子公司的PROFIBUS產品，從聯想集團的項目開始，至今已有5年時間，共有20多個項目采用了該項技術，并取得明顯效果，除減少了現場安裝的工作量，縮短了安裝周期外，真正實現了信息處理的現場化，提高了系統故障的自我診斷能力，也降低系統投資成本和減少了運行費用。 　　 　　

變頻調速技術
　　 　　
　　交流變頻調速具有調速平滑、過載力矩大和起動力矩大等特性和優點，能使設備啟動平滑，消除機械的；中擊力，達到保護機械設備和延長機械部件壽命的目的。最近幾年，隨著自動化立體庫規模越來越大，80％以上的新建倉庫高度在20米左右，堆垛機自重大大增加，而且由于要求作業頻率高，堆垛機運行參數需不斷攀升，為保證堆垛機的高速運行和快速停準，只能采用變頻調速。近10年來，北起所的堆垛機均采用變頻調速技術，最近幾年結合編碼技術實現了更加先進和可靠的閉環調速技術，使產品質量和性能又上了新臺階。其工作原理如下：
　　
　　1）根據旋轉編碼器測量反饋的當前速度信號，適時調整變頻器的輸出驅動頻率值，從而保證變頻電機能以要求的速度平穩運行。 　
　
　　2）根據初始運動加速度與加速控制時間、平穩運行速度與距離、減速運動加速度與控制時間等，進行變頻器的適時調整，確保堆垛機運行及控制反饋運行過程的平穩，消除不穩定形成的超差故障。 　　

　　3）根據旋轉編碼器的脈；中測量數，反饋當前堆垛機各電機的位移信號，以及預先設定的控制方案，實時調整變頻器的輸出驅動頻率值，使變頻電機先以較高的速度運行到接近目標地址的位置后，將速度平穩降到較低的速度準確制動停準，必要時可采取機械抱閘來輔助快速定位。 　
　
　　4）在工作過程中，PLC控制實時采集運行數據，并不斷地與存放在軟件控制數據塊中的標準位置參數值進行比較和控制，從而達到快速準確定位、提高出入庫作業效率的目的，并與監控交換數據以實現作業的全面動態管理。
　　 　　
自動檢測尋址技術 　　
　　
　　激光測距是通過對被測物體發射激光光束，并接收該激光光束的反射波，記錄該時間差，來確定被測物體與測試點的距離。激光測距精度高，我們在高速堆垛機運行和起升時尋址定位時普遍采用，再結合以上旋轉編碼器和閉環變頻調速技術，使堆垛機的停準精度控制在5毫米以內。

自動識別技術 　
　 　　
　　自動識別技術近幾十年在全球范圍內得到了迅猛的發展，條碼技術更是獲得了巨大的成功。條形碼的普及，極大地提高了商品的流通效率，也為零售企業創造了新的利潤增長點。在當今社會生活中，條碼可以說是無處不在。從1998年開始，我們在自動化物流系統中采用條碼技術，在個別項目中還采用了二維條碼，取得良好效果。但是，隨著社會經濟的高速發展，條碼技術由于自身存在的缺陷，越來越不能適應當前社會經濟發展要求，RFID技術便應運而生。RFID技術與條碼技術的功能對比，具有以下優勢：
　　
　　1）標簽信息容量大； 　　
　　2）一次多個讀取； 　　
　　3）讀取距離遠； 　　　
　　4）標簽信息可反復讀寫 　　　
　　5）可高速移動讀取； 　　　　
　　6）全方位穿透性讀取； 　　　　
　　7）適應性強（在惡劣環境下仍可讀取，全天候工作）。
　　　　
　　RFID技術擁有良好的功能特性，能滿足當前社會經濟發展對商品處理的高效性需求。射頻識別技術作為一種快速、實時、準確采集與處理信息的高新技術和信息標準化的基礎，通過對實體對象（包括零售商品、物流單元、集裝箱、貨運包裝、生產零部件等）的惟一有效標識，被廣泛應用于生產、零售、物流、交通等行業。RFID技術已逐漸成為企業提高物流供應鏈管理水平，降低成本，實現企業管理信息化，增強企業核心競爭能力不可缺少的技術工具和手段。 　
　　　
　　RFID技術自出現以來，由于其生產成本一直居高不下，所以長期以來沒有得到廣泛應用。RFID技術的成功應用，不僅需要硬件（標簽和閱讀器等）制造、無線數據通訊與網絡、數據加密、自動數據收集與數據挖掘等技術，還必須與企業的企業資源計劃（ERP）、倉庫管理系統（WMS）和運輸管理系統（TMS）結合起來，同時需要統一的標準以保證企業間的數據交換和協同工作，否則就很難充分體現這項技術帶來的利益。隨著新的制造技術的快速發展，RFID的生產成本不斷降低；無線數據通訊、數據處理和網絡技術的發展都已經日益成熟，而且在SAP和IBM等IT技術巨頭的直接推動下，其支持技術已經達到了實際應用水平。成立于1999年的美國麻省理工學院（MIT）的自動識別技術中心（AUTOIDCENTER），提出了EPC（電子產品編碼）概念，致力于解決各國技術標準不統一的問題。可以說，RFID的軟件和硬件技術應用壞境日漸成熟，為大規模的推廣應用奠定了基礎。 　
　　
　　北起所目前在自動化物流配送中心廣泛采用條碼識別技術和無線射頻技術，密切關注RFID技術，并且在管理軟件開發中預留了與RFID接口，確保物流系統的拓展性。到目前為止，北起所承建了國藥控股上海物流配送中心、神州數碼上海物流中心、新疆新特藥、雙鶴藥業、總裝裝甲器材物流中心等大型自動化配送中心，累計使用無線射頻終端（簡稱RF）超過100個，居行業領先地位。隨著RFID技術的日臻成熟和成本的不斷降低，該項技術將會大量應用于物流項目中，并進一步提高中國物流系統的自動化水平。