□ 秦緒偉

(中國人民銀行營業(yè)管理部，北京 100045)

1 自動化立體升級換代的必要性分析

2000年以后，隨著物流技術(shù)的發(fā)展以及業(yè)務(wù)的需求，國內(nèi)陸續(xù)開始建設(shè)自動化立體庫，尤其在煙草、醫(yī)藥、批發(fā)零售配送等行業(yè)應(yīng)用較多，在此后自動化立體庫為企業(yè)的倉庫管理效率提高提供可靠的技術(shù)保證，目前早期建設(shè)的自動化立體庫都已超過十年，部分設(shè)備零部件已經(jīng)退市、部分設(shè)備也需整體更換，倉庫管理系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在業(yè)務(wù)需求，因此，自動化立體庫從軟件到硬件都面臨升級換代的問題。

1.1 自動化設(shè)備的零部件需更新?lián)Q代

電氣類與控制類零部件更新?lián)Q代比較快，超過十年的自動化立體庫中零部件可能結(jié)束了生命周期，無法采購相同型號的產(chǎn)品。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，對于停產(chǎn)的零部件要及時采取應(yīng)對措施，積極尋找替代產(chǎn)品，硬件設(shè)備的零部件升級換代必須的，而且部分零部件替代產(chǎn)品不能與原控制系統(tǒng)兼容，可能會導(dǎo)致控制軟件的升級。

1.2 子系統(tǒng)控制軟件需更新

自動化立體庫包括很多子系統(tǒng)，例如堆垛機(jī)子系統(tǒng)、龍門架機(jī)械手子系統(tǒng)、托盤輸送線子系統(tǒng)、箱式輸送線子系統(tǒng)、AGV子系統(tǒng)，早期建設(shè)的子系統(tǒng)控制軟件運行環(huán)境多為個人計算機(jī)或工控機(jī)，操作系統(tǒng)普遍為windows XP和windows 2003 server，現(xiàn)在更換個人計算機(jī)或者工控機(jī)已不能安裝此類操作系統(tǒng)，子系統(tǒng)控制軟件需升級去適應(yīng)新版本的操作系統(tǒng)。有些子系統(tǒng)使用設(shè)備已更新，具備先進(jìn)功能，可提高效率降低成本，控制系統(tǒng)需兼容新設(shè)備而進(jìn)行升級。

1.3 倉庫管理系統(tǒng)需升級

倉庫管理系統(tǒng)是自動化立體庫中的核心軟件,十幾年前建立的倉庫管理系統(tǒng)使用的技術(shù)已經(jīng)逐步淘汰，能維護(hù)早期建設(shè)的倉庫管理系統(tǒng)的工程師會減少，進(jìn)而影響自動化立體庫的維保。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，新技術(shù)的應(yīng)用對于系統(tǒng)的可維護(hù)性、高效性、安全性都有很大提高，很有必要對現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行升級。倉庫管理系統(tǒng)運行的硬件環(huán)境，包括服務(wù)器、磁盤陣列等設(shè)備也需定期更新，防止系統(tǒng)故障。

1.4 業(yè)務(wù)流程的變化導(dǎo)致的系統(tǒng)升級

企業(yè)的業(yè)務(wù)流程會隨著市場的變化而進(jìn)行調(diào)整，立體庫的庫容、吞吐量、使用的承載單元、揀選流程都可能變化，業(yè)務(wù)流程的變化可能導(dǎo)致設(shè)備增加、減少、調(diào)整等，控制軟件與倉庫管理系統(tǒng)也因此會做出相應(yīng)的變化。

2 自動化立體庫升級換代的難點

自動化立體庫是一個集成軟硬件的項目，大多數(shù)項目需要在運行中升級換代，且升級換代涉及軟硬件及各個子系統(tǒng)，需要分步驟、分階段進(jìn)行，過程較漫長，難度很大。

2.1 需直接在生產(chǎn)環(huán)境下升級

自動化立體庫是一個軟硬件集成的系統(tǒng)，硬件設(shè)備無法進(jìn)行模擬，無法建立完整的模擬環(huán)境，無法像信息系統(tǒng)通過進(jìn)行系統(tǒng)升級測試。企業(yè)的大多數(shù)自動化立體庫升級是在使用狀態(tài)下完成，要求系統(tǒng)停運時間盡可能短，一般會在節(jié)假日或晚上進(jìn)行，要求在業(yè)務(wù)開始前完成，直接在實際的生產(chǎn)環(huán)境中升級，這就加大升級的難度和風(fēng)險。

2.2 部分硬件設(shè)備升級和控制軟件升級需同步進(jìn)行

部分系統(tǒng)設(shè)備的更新并不是簡單尋找替代產(chǎn)品即可運行，零部件的更新?lián)Q代可能會導(dǎo)致控制軟件必須升級。例如AGV中主要的部件主控制器、激光導(dǎo)航、伺服放大器的新產(chǎn)品無法在舊版本的控制軟件中使用，需要整個子系統(tǒng)控制軟件升級到相應(yīng)版本，為節(jié)約成本還需考慮新舊型號的零部件需同時運行的兼容性問題。

2.3 定制子系統(tǒng)的控制軟件升級難度大

自動化立體庫中箱式輸送線、托盤輸送線、龍門架機(jī)械手、多軸機(jī)械手等子系統(tǒng)的控制軟件是根據(jù)項目設(shè)備應(yīng)用情況和業(yè)務(wù)流程量身定制，集成商在項目建設(shè)階段進(jìn)行程序編寫，甚至部分程序由第三方廠家編寫，經(jīng)過十余年，原程序員可能已離職，現(xiàn)在對此類控制程序進(jìn)行重新編譯調(diào)試去適應(yīng)新操作系統(tǒng)難度較大。

3 自動化立體升級換代方案設(shè)計

自動化立體庫項目一般會包括軟件部分和硬件部分。軟件部分包括倉庫管理系統(tǒng)和設(shè)備管理系統(tǒng)。倉儲管理系統(tǒng)是自動化立體庫的人機(jī)界面接口，按照項目業(yè)務(wù)流程設(shè)計，實現(xiàn)貨物的自動出入庫。設(shè)備管理系統(tǒng)主要是倉庫管理系統(tǒng)與硬件子系統(tǒng)指令傳輸、信息反饋以及監(jiān)控設(shè)備運行狀況。硬件設(shè)備包括立體庫貨架，堆垛機(jī)、無人駕駛小車(簡稱AGV)、龍門架機(jī)械手、多軸機(jī)械手、裝箱站、托盤輸送線、箱式輸送線等設(shè)備，每種類型的設(shè)備都由其控制軟件控制。軟件部分、硬件設(shè)備、控制軟件需要根據(jù)實際情況進(jìn)行升級換代。

3.1 虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

信息技術(shù)發(fā)展迅速，虛擬化技術(shù)應(yīng)用得到普及，例如云計算、云存儲，通過虛擬化的方式構(gòu)建IT架構(gòu)資源池，所有模塊資源均可以按需部署，靈活調(diào)度，動態(tài)擴(kuò)展，虛擬化平臺融合了計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲和安全四大特性。

在自動化立體庫升級過程中可以應(yīng)用虛擬化技術(shù)，建設(shè)虛擬服務(wù)器平臺，按照自動化立體庫各個子系統(tǒng)的要求虛擬操作系統(tǒng),并為虛擬操作系統(tǒng)分配一定的運行能力、存儲能力、IP地址等。將自動化立體庫中的倉庫管理系統(tǒng)及各個子系統(tǒng)控制軟件部署到虛擬服務(wù)器平臺，可以實現(xiàn)服務(wù)器資源共享，多個系統(tǒng)共用幾臺服務(wù)器，經(jīng)濟(jì)性更高。服務(wù)器硬件設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)相互隔離，服務(wù)器設(shè)備的不會影響應(yīng)用系統(tǒng)的運行，應(yīng)用遷移更簡單，管理效率更高，可維護(hù)性更好。服務(wù)器設(shè)備可放入機(jī)房中統(tǒng)一管理，使用環(huán)境較好，設(shè)備運行更穩(wěn)定，使用壽命更長。虛擬服務(wù)器平臺的安全性更高，服務(wù)器互為備份、磁盤陣列互為備份，一臺設(shè)備出現(xiàn)故障，其他設(shè)備自動承擔(dān)其工作，不影響自動化立體庫系統(tǒng)的運行。

3.2 定制的子系統(tǒng)控制軟件直接遷移至虛擬服務(wù)器

自動化立體庫中定制子系統(tǒng)控制軟件升級的難度較大，由于其直接鏈接PLC設(shè)備，對操作系統(tǒng)版本較敏感，操作系統(tǒng)版本變化需重新編譯與調(diào)試，且升級過程風(fēng)險較大，例如托盤輸送線、箱式輸送線、揀選設(shè)備等子系統(tǒng)。虛擬服務(wù)器平臺虛擬原操作系統(tǒng)(例如windowsXP和windows2003 server)，那些不直接鏈接硬件設(shè)備的控制軟件無需變化，可直接遷移至虛擬服務(wù)器方，且實體服務(wù)器的更換不影響應(yīng)用軟件，避免因為設(shè)備更換或者操作系統(tǒng)升級導(dǎo)致子系統(tǒng)控制軟件的升級。

3.3 提供標(biāo)準(zhǔn)控制軟件的子系統(tǒng)可直接升級并遷移至虛擬服務(wù)器平臺

堆垛機(jī)子系統(tǒng)、AGV子系統(tǒng)廠家會提供標(biāo)準(zhǔn)控制軟件，項目應(yīng)用時根據(jù)設(shè)備數(shù)量、位置、線路等設(shè)置系統(tǒng)。此類子系統(tǒng)的廠家會定期升級其控制軟件，新版本會提供更多新功能，也支持停產(chǎn)零部件的替代產(chǎn)品的使用，此類子系統(tǒng)控制軟件可以直接遷移至虛擬服務(wù)器平臺。此類控制軟件升級需要考慮的控制軟件版本對于已停止設(shè)備和替代產(chǎn)品的相互兼容性問題。堆垛機(jī)子系統(tǒng)廠家會定期提供控制軟件的升級版本，適應(yīng)新的操作系統(tǒng)，也會提供一些新功能，例如，安裝攝像頭、遠(yuǎn)程復(fù)位控制等。AGV子系統(tǒng)廠家會提供標(biāo)準(zhǔn)控制軟件，各個應(yīng)用案例根據(jù)場地及應(yīng)用情況，建立自己的數(shù)據(jù)庫，升級過程只需將數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入新版本的控制軟件，重新進(jìn)行調(diào)試。AGV的主要部件單個價值較高，在升級過程中最好選擇升級的版本能兼容舊型號設(shè)備和替代產(chǎn)品同時運行，原設(shè)備仍能使用，減少資金浪費。

3.4 倉庫管理軟件的升級

從長遠(yuǎn)看應(yīng)用軟件升級主要考慮的新技術(shù)的應(yīng)用，2000年建設(shè)的自動化立體庫倉庫管理系統(tǒng)多采用C/S結(jié)構(gòu)(例如采用Oracle及組件編程的軟件)，現(xiàn)在采用此技術(shù)很少，且維護(hù)性較差，能維護(hù)此類型軟件的工程師也會變少，因此，對于倉庫管理軟件的升級也是必要。倉庫管理系統(tǒng)升級主要考慮新技術(shù)的應(yīng)用，例如，云存儲、云計算、大數(shù)據(jù)，通過對故障統(tǒng)計、系統(tǒng)設(shè)備使用時間等進(jìn)行分析與預(yù)測設(shè)備使用情況，建立智能管控平臺，提高系統(tǒng)運行效率，采用新技術(shù)后，系統(tǒng)的可維護(hù)性也較好，還可對當(dāng)前業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行優(yōu)化。

3.5 自動化設(shè)備零部件的更新?lián)Q代

機(jī)械類硬件設(shè)備一般通過預(yù)防性維護(hù)檢查查看磨損情況，對設(shè)備的使用壽命進(jìn)行預(yù)測，提前制定采購和更換計劃，可有效地避免機(jī)械故障對系統(tǒng)運行的影響。例如，堆垛機(jī)的地軌輪、天軌輪、地軌等設(shè)備需在維護(hù)中定期檢查，定期更換與維修。堆垛機(jī)在使用十年以上需要進(jìn)行一次大的檢修工作。

電氣類與控制類備件更新?lián)Q代比較快，設(shè)備管理人員需在日常備品備件的管理過程中及時發(fā)現(xiàn)已停產(chǎn)設(shè)備，并及時找到其替代產(chǎn)品，制定相應(yīng)的升級方案，電器類與控制設(shè)備更新?lián)Q代的方法可分為以下幾類，見表1。

4 自動化立體庫升級換代的注意事項

自動化立體庫是一個規(guī)模較大，集成度較高系統(tǒng)，涉及應(yīng)用軟件、控制系統(tǒng)、自動化設(shè)備、機(jī)械設(shè)備，日常維護(hù)與升級內(nèi)容較為廣泛，其軟件升級及硬件更新?lián)Q代也較為復(fù)雜和頻繁，對于自動化立體庫的升級換代工作有以下建議。

4.1 提前做好規(guī)劃

自動化立體庫設(shè)備眾多，集成度較高，升級換代較為復(fù)雜且難度較大，需要提前做好調(diào)研，根據(jù)自動化立體庫設(shè)備使用情況及特點，逐項分析，提前做好規(guī)劃，選擇適合、穩(wěn)妥且具有長遠(yuǎn)考慮的方案。

4.2 分批、分項進(jìn)行升級

自動化立體庫是一個整體系統(tǒng)，由子系統(tǒng)和眾多硬件設(shè)備構(gòu)成，通過軟件集成，每個獨立的子系統(tǒng)都有自己的升級難點，升級過程需考慮各個子系統(tǒng)實際情況分批、分項進(jìn)行升級，降低升級難度，避免出現(xiàn)多系統(tǒng)同時升級后系統(tǒng)故障無法定位的問題。

4.3 做好升級過程中應(yīng)急準(zhǔn)備工作

大多數(shù)自動化立體發(fā)行庫的升級換代工作都是在系統(tǒng)在用的狀態(tài)下進(jìn)行，升級工作多數(shù)選擇在周末節(jié)假日或夜晚進(jìn)行，升級完成后需立刻運行，每次升級前要做好應(yīng)急準(zhǔn)備工作，在升級過程中如發(fā)生突發(fā)狀況，升級不成功的情況下要及時退回到原系統(tǒng)中，保證自動化立體庫的可用。

4.4 做好日常備品備件管理工作

備品備件管理對于自動化立體庫穩(wěn)定運作起至關(guān)重要的作用，自動化立體庫的零部件種類和數(shù)量眾多，備品備件管理既要保證種類也要保證數(shù)量，同時，要及時發(fā)現(xiàn)已退市的設(shè)備，并盡快查找替代產(chǎn)品并制定替換方案。

4.5 日常維護(hù)中發(fā)現(xiàn)問題

日常維護(hù)保養(yǎng)需要對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行清潔和潤滑，清理電控柜，檢查設(shè)備運行狀況，通過日常維護(hù)及時發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的磨損，并維修或更換設(shè)備可以降低故障率，防止造成電氣設(shè)備的損壞，延長設(shè)備使用壽命。

4.6 做好相關(guān)財務(wù)預(yù)算

自動化立體庫升級換代是一個長期過程，需要的費用較多，盡量提前做好規(guī)劃，并做好財務(wù)預(yù)算，盡量做到有序升級、項目支出平滑，避免集中升級換代，避免給單位造成過大的財務(wù)壓力。

5 結(jié)語

2000年后建立的自動化立體庫運行都已經(jīng)超過十年，系統(tǒng)的升級換代已經(jīng)提上日程。隨著物流技術(shù)與信息技術(shù)的發(fā)展自動化立體庫成本在降低，已建或在建自動化立體庫會越來越多，應(yīng)用會日益普及，經(jīng)過十幾年運行也會面臨此問題，因此，對于自動化立體庫升級換代的研究很有意義。自動化立體庫的運行始終會伴隨應(yīng)用軟件的升級和硬件的更新?lián)Q代，是一個長期且復(fù)雜的過程，涉及專業(yè)、公司、人員較多，對于自動化立體庫的穩(wěn)定運行至關(guān)重要，作為使用單位應(yīng)要提前進(jìn)行調(diào)研，做好長遠(yuǎn)規(guī)劃，實施方案要穩(wěn)妥且有效，費用節(jié)約且合理，確保系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行。