前言

智能化立体仓库系统是现代物流业的重要组成部分，在生产型企业、商务型企业的生产过程中起着非常重要的作用，在全世界都存在着巨大的市场潜力和广阔的发展前景。在生产型企业，生产车间从仓库中领取生产所需的原料和包辅材料，仓库系统执行出库作业，通过运输设备将生产原料和包辅材料输送到生产车间；当产品生产完成以后，将包装好的产品通过输送线送入仓库。当需要销售产品时，销售部门通过ERP系统向仓储部门下发销售计划，仓库系统根据销售计划生成出库作业，并通过计算机系统执行这些出库作业，实现产品销售，并将出库结果回传ERP系统。在商务型企业，企业采购的商品进入仓库，商品在销售时需要出库。整个物流系统中，仓库系统占有非常重要的地位。为了节约用地，提高物流运转速度，自动化或智能化立体仓库受到越来越多的生产型企业和商务型企业的重视。进入21世纪后，自动化或智能化立体仓库如雨后春笋在全国各地兴起，许多企业纷纷建立自己的立体仓库。

立体仓库的发展经历了人工叉车立体仓库、自动化立体仓库和智能化立体仓库的阶段。早期设计的立体仓库，其出发点是利用多层货架存储的优势，提高空间的利用率，进而减少仓库的占地面积，节约土地资源和企业成本。货物的存取主要通过人工叉车完成，仓库管理的记账也通过人工完成。后来，随着计算机及自动化控制技术被引入仓储领域，一定程度上达到了立体仓库自动化管理的效果，大大降低了工人的劳动强度。随着现代物流思想的推广和应用，人工智能技术被应用于立体仓库系统之中，业界和学界对立体仓库的性能优化、设备的智能调度、企业管理的辅助决策、机械制造工艺的革新等方面进行了研究和尝试，并将成果投入实用，大大提高了立体仓库的智能化程度，使企业生产管理更高效、更智慧，提高了企业的核心竞争力。

智能化立体仓库系统通常由立体仓库设备与相应的计算机信息管理及设备调度系统组成。立体仓库设备主要包括输送机、货架、码垛机、穿梭运输车、机器人等；计算机信息管理及设备调度系统由仓库管理系统（Warehouse Management System，WMS）和仓库控制系统（Warehouse Control System，WCS）组成，是整个智能化立体仓库的核心与灵魂。如何设计WMS和WCS其实是智能化立体仓库系统设计的核心所在。WCS中包括设备调度系统，它关系到仓库中多种机器人设备的调度问题。只有把WMS和WCS等软件设计好，才能解决好智能化立库系统设计的主要问题，即存储安全、存储效率、运行效率和能耗效率。

目前市场上有关仓储与配送、自动化立体仓库工程与建设方面的著作大多是由管理科学或机械工程及设计方面的学者撰写的，主要从概念、理论方面进行论述，或者从立体仓库的货架规划、设计、布局、组织施工、过程监理、项目验收、使用维护等环节进行论述。这些著作采用的是立体仓库建设的理论性的生命周期模型，实战性不是很强，有的著作通过仿真系统来验证其系统设计的有效性。到目前为止，本书作者还没有看到一本关于智能化立体仓库软件系统开发方面的专著。软件系统本来是立体仓库的核心和灵魂，但由于其安装在计算机中，在立体仓库现场几乎看不到计算机，看到的都是各种机器人设备和立体货架，因此，许多人关注的是货架的设计和堆垛机、AGV等机器人的选型，而把指挥这些设备有序、高效运行的计算机软件忽视了。

在未来几年里，现代物流业将更快速地发展，企业对立体仓库的需求也将更大，对其智能化水平的要求也将更高。2014年10月，国务院在《物流业发展中长期规划（2014—2020年）》中指出，物流业已成为国民经济的重要组成部分，并步入转型升级的新阶段，要按照建设生态文明的要求，推动节能减排，加快关键技术装备的研发应用，提升物流业信息化和智能化水平，实现物流作业各环节、各种物流设施、设备以及物流信息的衔接配套，促进物流服务体系高效运转。可以预见，未来智能化立体仓库建设的需求更加旺盛，相关的计算机软件开发必将越来越受到重视。

本书是作者在参加国家重点研发计划项目“快件物流资源共享服务应用示范”的过程中，根据研究工作需要，结合多年来主持开发多个智能化立体仓库软件系统的经验编写的，是到目前为止第一部有关智能化立体仓库软件系统开发方面的专著。作者在多年的立体仓库软件系统开发过程中取得了很多项目经验，获得了数十项科研成果。本书的许多关键技术及科研成果都应用在“快件物流资源共享服务应用示范”项目中。

本书由14章构成，主要从仓库管理系统及其数据库设计、手持无线射频系统、设备调度系统、监控子系统4个方面进行介绍，并包括软件架构或模式的选择与实现方法。由于作者主持开发的多个系统实现的业务功能有所差异，采用的开发编程环境也有所区别，因此，在书中可能会看到不同系统开发实现的痕迹，希望读者能够理解。

作者主持开发的智能化立体仓库软件系统目前在国内多个企业运行，为企业的智能化管理做出了贡献。在一系列智能化立体仓库软件系统的开发过程中，作者的多名研究生参与其中，并对系统的实现做出了贡献，本书的很多内容也有他们的贡献，他们是张桂琴、李媛丽、刘安宇、张宇、刘武雷、张涛、柴菁等。

本书得到国家重点研发计划项目“快件物流资源共享服务应用示范”的课题“物流资源整合优化及非标产品服务共享技术研究”的支持，作者在此表示感谢。

在本书的写作过程中，尽管作者力求完美，但限于水平，疏漏和错误在所难免，敬请各位专家和广大读者批评指正。

“路漫漫其修远兮”，在立体仓库的智能化进程中，我们只迈出了很小的一步。计算机技术的发展日新月异，未来，人工智能技术必将得到深层次应用，也必将实现更深层次的信息集成。作者愿和广大读者一起携手，共同谱写智能化立体仓库软件系统研发的新篇章。

张仰森2021年6月于北京