倉儲自適應自動執行系統的構成要素及其運行機理

劉 軍，趙東杰，楊 璽

（北京物資學院信息學院，北京市101149）

一、引言

自動化倉儲系統是基于計算機操控的全自動化系統，運用了當今眾多先進技術，得到了廣泛應用。為了進一步提高系統的運行效率和安全性，新的技術和結構仍然在不斷引入[1-3]，通過不斷結合先進技術滿足倉儲系統中對貨物的管理、貨位的管理以及對系統的監控[4]。目前，系統的調度與優化是自動化倉儲系統研究的一個重要方向。

針對自動化倉儲系統中固定貨架的貨位分配問題，叢奎榮[5]提出了庫存分配和貨位分配策略，并利用蟻群算法對固定貨架系統堆垛機揀選作業路徑進行優化，從而提高了系統的規劃效率。李梅娟[6]針對貨物存取頻繁和存儲貨位動態變化問題，提出了基于最優和小生境技術的改進遺傳算法，解決了分配模型各目標相互沖突不存在唯一的最優解這一技術難點；針對輸送系統設備資源沖突和自動導引運輸車（Automated Guided Vehicle，AGV）的任務分配問題，提出了適合求解自動導引運輸車優化調度問題的局部搜索混合遺傳算法。江唯[7]從貨物存儲流程出發，研究了貨物分類和貨架分區兩部分貨物存儲問題，并著重研究了貨位分配和穿梭車調度優化方案，解決了貨物從存取任務下達到任務完成中的一系列主要問題。袁培培[8]以各個堆垛機在各個巷道所走距離的比值為優化目標，以品項約束域為約束條件構建了巷道作業平衡優化模型，分別設計了雙親混合遺傳算法和二進制粒子群算法，進行了試驗驗證，最終發現雙親混合遺傳算法更加適合巷道作業平衡優化模型。而肖維紅[9]從智能倉儲系統的安全監控技術出發，構架了現代物流智能倉儲安全監控體系，嘗試通過監控技術和現代安全監控兩者的結合來確保系統的安全存儲，從而增強了系統的遠程監控性能。為了提高自動化立體倉庫出入庫作業的效率，實現自動化立體倉庫管理和控制系統（WMCS）高度可靠、易擴展、可復用的目標，張欣等[10]提出了基于面向服務體系（SOA）架構的控制系統框架模型，有效地解決了庫位分配、作業任務調度、倉儲設備故障診斷等影響出入庫作業效率問題。陳旻等[11]以最小化各訂單的總拖期為目標，建立了倉儲系統備貨作業的兩階段混合流水調度模型，針對各個階段設計了不同調度規則和緊急搜索算法，對巷道堆垛機上各作業任務的執行順序進行調整，進一步減少訂單的總拖期，實驗結果證明了算法的可行性和有效性。長期以來，倉儲作業系統按照倉儲環境監控、設備控制和作業調度三大部分獨立設計，造成實際投入使用的倉儲系統普遍存在信息使用不充分、設備聯動性差、設備調度不合理等問題，存在環境、設備和作業人員安全風險[12]。

倉儲環境發生不良變化和倉儲作業設備健康狀況變差，都將影響倉儲作業的正常執行和運行安全。為了解決目前自動化倉儲系統運行中存在的環境適應性差、作業調度未能考慮作業設備健康狀況變化等問題，進一步提高系統的安全性和運行的穩定性，應基于倉儲系統的特性，運用大系統控制理論[13-14]，重構倉儲自動作業運行控制架構，使其具有分層控制、信息反饋和協調控制運行機制。新型控制架構使用倉儲系統全局動態信息處理，將計算獲得的倉儲最大存儲容量和最大作業負荷作為倉儲作業調度的約束條件，實施倉儲系統全要素協調控制。

二、倉儲系統的特性

倉儲系統是復雜的人造系統，構成系統的要素包括基礎設施、設備、人、貨物和信息等，其中有些要素是靜止的，有些要素是移動的，而要素之間關系錯綜復雜，并且存在大量的信息交換。倉儲系統作為既有貨物儲存功能又有貨物周轉功能的一個相對獨立系統，自身有許多特性，對于倉儲作業運行和管理，如下五個特性最為關鍵。

（一）空間的封閉性

為了給貨物提供安全的儲存環境，便于貨物管理，減少自然和人為對貨物的損害，倉儲系統一般建設成為一個有明確邊界的封閉或半封閉性的物理空間，將貨物存放在其中。為了移動和監控貨物，在這個物理空間還安裝有許多設施設備，例如空調系統、搬運設備、儲存設備、控制設備等。倉儲系統內部物理空間與外部大氣物理環境有明顯的分隔界面。因此說，倉儲系統是一個相對獨立，與外部環境有物質、能量和信息交換，有明確邊界的封閉或半封閉的系統，其功能主要是用于貨物的儲存和周轉。倉儲系統的封閉特性隱含著重要的意義，即只需通過合理安排貨物的輸入和輸出數量，優化輸入輸出間隔，合理協調內部要素及其作用關系，就可以優化內部的作業。

（二）要素的復雜性

構成倉儲系統的要素包括基礎設施、設備、人、貨物和信息等，其中有些要素是靜止的，如倉儲系統的基礎建筑、內部水電暖系統、空調系統、固定貨架等；有些要素是移動的，如倉儲作業配備的叉車、人工運送車、托盤、自動導引運輸車等；有些要素相對固定，如自動倉儲作業系統配備的輸送帶、堆垛機和移動貨架等。這些要素之間相互配合，共同協作完成倉儲作業任務。在作業過程中，不同的作業流程決定了它們之間不同的關聯方式。顯然，要素之間的信息交換是要素間關聯的主要方式。為了實現倉儲信息化和自動化，計算機設備、網絡設備、傳感器、可視化設備、自動化系統及其附屬設備成為倉儲系統的核心構成要素，傳統意義上的運輸設備、貨架、托盤等不斷升級為信息化、智能化設備，使倉儲系統構成要素種類增多，關聯方式和相互作用方式靈活多變。

（三）結構的多樣性

倉儲系統為了實現安全存儲和高效周轉貨物的功能，其結構往往根據個性化需求進行設計。傳統意義上的小型倉儲系統一般設計成結構簡單、功能單一的系統，中大型倉儲系統通常有復雜的結構。隨著信息化、自動化倉儲系統的興起和發展，信息化設備和自動化設備逐步取代人工進行自動作業，與之配套的作業管理軟件、設備控制軟件等物理不可見的組成要素不斷增加，可移動、網絡驅動的要素也越來越多。倉儲系統作業流程不再是固定不變的，而是向著柔性化和動態化方向發展，要素間關系動態關聯和隱形關聯特征日益明顯。單純從可見的物理要素很難分析出倉儲系統的運行結構。因為在運行結構中，存在大量軟性不可見要素和隱形的關聯關系，軟性要素和隱形連接容易修改，使得倉儲系統的結構呈現出多樣性，而且容易實現動態柔性變化。

（四）交換的非連續性

倉儲系統要實現貨物的儲存和周轉功能，就必須與外部世界進行貨物和信息的交換。倉儲系統對于貨物具有暫存作用，貨物在輸入、暫存和輸出整個過程中，在時間上是斷開的，倉儲系統輸入與輸出貨物的過程是非連續進行的。再者，由于貨物輸入或輸出的單位時間流量不均等，以及多種貨物輸入或輸出時混雜在一起同時進行，所以用結構化的數學模型來描述倉儲系統的輸入輸出關系是不可能的。依此推理，可以清楚地認識到，與貨物和作業過程相關的信息也具有非連續性特征。

對于這類非連續過程的描述，建立一段時間內的非結構化統計模型是可行的。將建立的模型用于分析倉儲系統作業歷史規律是有價值的；但是，用這一模型來表征倉儲系統的輸入輸出規律，從而預測倉儲系統未來作業的動態變化規律，仍然是不正確的。這是因為大部分倉儲系統在一年時間里，不同月份輸入與輸出的貨物種類和數量不均等，并且倉儲系統貨物入庫、儲存和出庫受市場因素、人為因素等隨機因素影響很大。

（五）環境的時變性

倉儲系統內部環境不僅會受到外部自然環境變化的影響，也會受到內部儲存貨物發生化學變化從而產生各種氣體或液體的影響，還會受到內部作業的影響。倉儲系統的內部環境是隨時變化的，表征內部環境的參數具有時變特性。當倉儲系統內部環境發生變化，表征環境的參數偏離倉儲系統運行要求較大時，環境對貨物的儲存品質和倉儲作業設備就會產生不利影響。因此，保證倉儲系統環境良好狀態是倉儲管理的一項重要工作。減少環境變化對自動化設備和系統的影響，可以提高自動化作業系統的安全性、可靠性和穩定性，所以，實時監測和調控倉儲環境，在自動化作業的倉儲系統中尤為重要。

三、倉儲系統分類及其進化

倉儲系統由早期的純人工作業系統逐步向信息化、自動化作業系統方向進化。按照支撐倉儲作業使用的主要技術手段來劃分，可以將倉儲系統劃分為四種類型，即人工作業倉儲系統、信息化作業倉儲系統、自動化作業倉儲系統和智能化作業倉儲系統。目前四種類型倉儲系統都在使用。實際劃分的方法是找到倉儲系統中主要的作業手段和作業方式，有時存在確定主要作業手段的困惑。這是因為有些人工作業倉儲系統中也有少量信息化設備，多數信息化作業倉儲系統都會配備少量自動化作業設備，而在大多數自動化作業倉儲系統中會有少量智能作業系統和優化算法等智能體。

（一）人工作業倉儲系統

在以人工作業為主的倉儲系統中，大量使用叉車、輸送帶、運送車、手推車、托盤、貨架等非自動化設備，發送作業指令、接受作業指令和執行作業任務都由作業人員完成。這種最原始的倉儲系統作業效率不高，出錯可能性大，經濟效益較低。人工作業倉儲系統技術含量和建設成本低，對作業人員的技術水平要求也低，目前仍然在大量使用。為了減少作業錯誤，有些人工作業倉儲系統也增加了信息化管理手段，主要用于入庫記錄、出庫記錄、庫存量記錄和作業任務清單生成等。例如小型、微型企業的生產材料、半成品、成品、備品備件倉儲管理，還主要使用人工作業倉儲系統。

（二）信息化作業倉儲系統

隨著信息化技術的發展和普及應用，倉儲系統在20世紀80年代初期就開始逐步使用信息化手段來支撐倉儲作業。倉儲管理系統（Warehouse Management System，WMS）基于信息流管理作業調度，用于管理倉庫中的貨物、空間資源、人力資源、設備資源等在倉庫中的活動，是對貨物的入庫、檢驗、上架、出庫及轉倉、轉儲、盤點及其他庫內作業的管理系統。倉儲管理系統作為倉儲管理的核心，是倉儲一切活動的管理中心，離開倉儲管理系統倉儲作業就無法進行。目前，中小企業的倉儲系統仍然大量使用這種信息化的作業倉儲系統，其中作業過程有大量人工參與，自動化設備使用很少。

（三）自動化作業倉儲系統

對于貨物存放種類多、數量大、出入庫頻率高的倉儲系統，目前一般都使用自動化作業倉儲系統。在自動化倉儲系統中，大量使用信息化、智能化作業設備，包括自動導引運輸車、自動存儲系統（Automated Storage and Retrieval System，AS/RS）、自動化傳輸設備、自動分揀系統、智能貨架、智能托盤、有軌運輸系統，甚至包括機器人等自動化或半自動化設備[12]。自動化設備以及配套的自動控制系統是倉儲作業的核心，一旦發生故障將會造成整個倉儲作業中斷。在倉儲管理系統管理下，倉儲控制系統（Warehouse Control System，WCS）管理和控制倉儲作業設備，自動完成作業任務。在整個作業過程中，作業人員很少參與操作或根本沒有作業人員參與操作。從20世紀90年代初期開始逐步發展起來的自動化倉儲系統，目前在大中型企業和專業物流公司大量使用，是代表當前發展水平的主流倉儲系統，其裝備技術仍然在不斷進化和發展。

（四）智能化作業倉儲系統

自動化倉儲系統的發展，減輕了作業人員勞動強度，提高了作業效率。為了追求倉儲作業更高的安全性和經濟性，從2000年開始，物聯網技術和人工智能技術被大量引入倉儲系統運作與管理，倉儲作業管理實現了更高層次的信息化和自動化。實時信息采集與處理、大數據分析、優化算法、智能控制和智能決策逐步在倉儲作業中使用。將這類具備自動化作業能力，同時具備智能控制、自動作業優化和智能決策的倉儲系統單獨劃分為智能化作業倉儲系統。目前智能化作業倉儲系統還沒有公認的技術規范和標準，可以認為它是由倉儲設備系統、信息識別系統、智能控制系統、監控系統、信息管理系統等兩個及以上子系統組成的智能自動執行系統，具有對信息進行智能感知、處理和決策，對倉儲設備進行智能控制和調度，自動完成倉儲作業執行與流程優化的功能[15]。智能化作業倉儲系統是當前和未來相當長時間研究和發展的主要倉儲類型，需要研究的內容相當豐富。

四、倉儲自適應自動執行系統

積極推進和發展的自動化作業倉儲系統，又稱為自動化倉儲系統，代表著先進的生產力，這類倉儲系統追求能夠安全、高效、自動完成作業任務。結構決定功能[16]，如果期望系統在高智能自動完成作業任務時，具有適應環境變化和設備健康狀況變化的能力，就必須變革現在的控制結構。用大系統控制理論的思想和方法指導控制結構設計，將信息、算法和協調作為系統結構的組成部分，各組成要素高度可靠和高度自治，要素之間相互協作，才能使整個自動化系統穩定且具有強魯棒性。

（一）基于全局動態信息的設計思想

一直以來，倉儲作業管理系統按照功能劃分為倉儲環境監控與管理、設備控制與管理、作業調度與管理三大部分。過去傳統的倉儲系統設計與運作管理普遍將這三個部分獨立對待，看作是相對獨立的三個子系統，因此，實際投入使用的倉儲系統，三個子系統之間普遍存在信息共享程度低、系統聯動性差、設備調度不合理和設備維護不及時等問題[12]。

倉儲自適應自動執行系統期望倉儲作業不僅能夠自動完成作業任務，而且具有適應環境變化和設備健康狀況變化的能力；不僅具有較強的經濟性，更重要的是具備低風險平穩運行能力。所以需要建立全新設計思路，研究和開發符合更高運行要求的設計方法。

基于大系統控制理論[13-14]的系統化設計方法，要求在系統規劃與設計時將倉儲系統看作一個整體，以信息處理為中心，分層管理，遞階控制，應用倉儲系統中人、物、設備和環境的實時全局信息，實施要素間的動態關聯和隱形關聯。通過模型和優化算法建立系統要素間的聯動關系，根據環境和設備健康狀況，自動協調執行作業任務。

（二）基于全要素協調的系統架構

圖1給出了倉儲自適應自動執行系統的一種架構。從中可以看出，整個系統是一個以信息處理為中心的分層管控系統。

信息處理中心是整個系統的核心，接收定期作業計劃（如定期盤點任務、定期設備維修任務等）、靜態作業任務（由人工制定的有計劃的作業任務）、動態訂單任務，并存儲倉儲系統運行設計參數（存儲量、作業能力、環境參數等）。同時還接收來自環境監控系統、設備控制系統、設備監控系統、作業人員的實時動態信息。

通過分析和處理接收到的倉儲系統全局實時動態信息，信息處理中心計算倉儲系統的實際負荷容量，包括倉儲系統實時存儲量（貨物最大存儲負荷）和實時作業能力（設備最大作業負荷），將計算結果傳送給任務協調系統。同時根據接收到的定期作業計劃、靜態作業任務、動態訂單任務，生成任務隊列傳送給任務協調系統。

任務協調系統將信息中心傳送來的帶有延時保持的負荷容量作為倉儲系統作業的約束條件，分解任務隊列中的各項任務，并按照先進先出的順序，將一個一個的作業任務分配給空閑的設備與系統，由設備控制系統控制相應執行設備自動完成作業任務。其中，負荷容量延時保持的作用是保證任務協調系統在設定的執行周期內，存儲負荷和作業負荷的給定值保持不變，以防止系統發生震蕩。

圖1 倉儲自適應自動執行系統架構

（三）基于實時信息反饋的運行機制

倉儲環境的變化對倉庫中存儲貨物的品質和壽命有很大的影響，同時也影響倉庫中作業設備和作業人員的安全；倉庫中作業設備的健康狀況決定了倉儲作業能力，同時也影響倉庫中作業設備和作業人員的安全。在不同的倉儲環境狀況和不同的作業設備健康狀況下，應該設置不同的倉儲容量和作業負荷，從而最大程度地抵消環境變差和設備健康狀況下降對作業造成的影響。

從環境監控系統和設備監控系統可以獲得環境狀況和設備狀況的反饋信息，這些信息應用于倉儲容量和作業負荷計算，可以計算出倉儲低風險作業的負荷容量（最大儲存負荷和最大作業負荷）。將計算出的負荷容量作為任務協調系統的運行限制，就可實現倉儲系統的環境和設備安全信息反饋。

五、倉儲自適應自動執行系統實現的基礎條件

（一）工業自動化網絡

倉儲自適應自動執行系統是以信息處理為中心，分層控制、信息反饋和協調控制的大系統，在運行過程中系統各要素間存在大量信息交換，保證信息傳輸及時與準確是系統穩定運行的基礎，網絡與通信系統必須“健壯”。所以，倉儲自適應自動執行系統應該設計成一個標準的工業自動化系統，配備可靠的工業自動化網絡，控制設備、網絡設備、通信協議，工程實施必須遵循廣泛使用的工業標準。

（二）智能化作業設備

倉儲作業設備應該是具有聯網功能的信息化設備，應該配備技術成熟的工業以太網接口、現場控制總線接口等工業標準接口，在條件允許的情況下，盡量采用有線供電和有線通信方式。所有設備應該是安全可靠、高度自治的自動化設備，具有自動接收指令和自動執行的能力，同時，還應該具有適度的智能性。

（三）環境監控系統

倉儲環境變化直接影響著儲存貨物的品質和使用壽命，同時，還影響著倉儲作業設備的運行安全。對于大多數倉儲系統，一般需要同時監測3～6個環境參數。基于無線傳感器網絡，采用具有標準工業接口、模塊化、可組態、多參數節點建設分布式倉儲環境監控系統，可以滿足倉儲自適應自動執行系統對于環境信息采集的需求。

（四）設備監控系統

在貨物入庫、在庫盤點、揀選和出庫等主要作業過程中，搬運和移動貨物的設備是重要的作業工具，這些設備的健康狀況直接影響倉儲作業能力和作業質量。配備在線設備監控系統，采集設備運行信息，通過實時分析設備供電、輸入輸出、振動、運行姿態等信息，可以計算出設備運行健康狀況。對于設備健康狀況的評估，在其他工業領域已經有較為成熟的技術，可以借鑒使用。[17-18]

六、任務協調系統設計的相關問題

任務協調系統是一個軟件系統，是作業執行管理的主體，由許多優化算法和模型組成，是傳統倉儲控制系統的進化，其智能高低決定了倉儲作業的整體效率、安全性、運行的穩定性和系統抵御不確定風險的能力。任務協調系統設計要考慮諸多設備因素和技術因素，要以信息處理中心提供的負荷容量作為倉儲作業能力的上限，根據當前作業設備的運行狀態和健康狀況在線分析計算，協調設備資源，合理安排作業任務調度。任務協調系統將作業指令下發給設備控制系統，由設備控制系統操控執行設備實現作業自動執行。

（一）任務協調的約束條件

倉儲系統的存儲容量不僅受到設計參數的限制，同時也受環境狀況變化的影響。當倉儲環境質量變差，表征環境狀態的參數偏離正常范圍較大時，要及時給出調節環境狀態的指令，并且要迅速降低存儲容量（可以通過增大貨物出庫量，減少貨物入庫量等作業來實現）。

倉儲系統的作業能力是所有倉儲作業設備作業能力的總和。一些主要作業設備（如堆垛機）對倉儲作業能力影響較大，甚至決定倉儲作業能否正常進行。當參與倉儲作業的設備健康狀況發生不良變化或有發生故障的傾向，特別是當主要作業設備出現問題時，倉儲作業調度必須及時調整，降低作業負荷，所以，從信息處理中心傳來的負荷容量是由當前倉儲系統全局信息推算出來的，是考慮了安全邊界的倉儲存儲容量和作業負荷容量，是作業容量的最大值，應該作為任務協調系統制定任務調度算法的約束條件。具體如圖2所示。

（二）任務隊列的生成原則

這里需要先給出任務粒的概念。所謂任務粒，是指在指定的時間內，至少可以由一個倉儲作業要素（如單個自動導引運輸車）獨立完成的作業任務。

信息處理中心將接收到的定期作業計劃、靜態作業任務、動態訂單任務進行合并或分解，生成一個一個的任務粒，任務粒按時間排序形成任務流，傳送給任務協調系統。任務隊列就是任務粒按時間排序形成的任務流。任務協調系統按照先進先出的原則，將任務隊列中的任務粒分配給設備控制系統，由設備控制系統驅動作業設備自動完成作業任務。

顯然，采用傳統的訂單拆分、訂單合并、任務分解、任務合并等技術方法下發作業指令，最大化了任務粒，是基于作業執行設備完備的開環控制方法，不能充分發揮任務協調系統按實時設備作業能力分配作業任務的功能，不具備閉環控制性能，可能造成任務指令與作業執行能力不匹配。

要實現作業要素的作業能力與任務粒的完美匹配，任務粒的大小選擇至關重要。任務粒設置太小，不能最大程度地發揮作業要素的作業能力，造成作業效率下降；任務粒設置太大，會產生作業要素的作業能力不足，在指定作業時間不能完成作業任務等問題。

徐計等[19]給出了大數據粒化方法，同樣可以應用于任務粒生成。在應用大數據分析與處理方法生成任務粒時，作業要素的作業實時能力要事先計算出來，作為任務粒生成的空間約束條件。生成任務粒的方法可以按照基于粒計算的各種信息處理技術來完成[19-20]，可以在任務粒生成時綜合考慮傳統的作業流程優化等問題。

綜上所述，信息處理中心在計算生成任務隊列時，不能簡單地按照傳統的訂單拆分、訂單合并、任務分解、任務合并等技術方法生成任務指令，而是要使用倉儲系統作業設備的健康狀況信息事先計算作業設備作業能力，使用粒計算的信息處理模型與算法，將任務合并或分解，形成粒度大小合適的任務粒，最大程度匹配作業設備的實時作業能力，再由任務粒按時間排序形成任務流，即任務隊列，傳送給任務協調系統安排執行。

（三）任務隊列執行的微流程化

圖2 任務協調約束

如圖3所示，任務協調系統在執行任務隊列時，首先要按照指定周期（與延時保持時間一致）實時存儲容量約束，計算周期內的貨物出庫量和貨物入庫量，剪取任務隊列的任務粒數量，將任務粒指定給設備控制系統去完成，形成指定周期的微流程。如圖2所示，為了方便任務隊列任務粒剪取，在設計時把任務隊列設計成兩列，即入庫任務隊列和出庫任務隊列，入庫任務隊列僅包括貨物入庫任務粒，同樣，出庫任務隊列中僅包含出庫任務粒。

圖3 作業執行微流程

顯然，倉儲作業過程是多個微流程的執行過程，微流程的執行順序一般可以按照任務隊列中任務粒的先進先出順序來安排。

如果任務協調系統在執行任務隊列時，依據訂單執行特殊要求或作業優化策略實施在線智能調度[21-22]，并且在執行任務粒時綜合考慮各種資源約束，組合多個任務粒使之成為任務單元，在指定周期同步執行任務單元中的任務粒，形成多個微流程的同步或優化執行順序[23]，就可以實現適應環境變化和設備健康狀況變化的最優作業調度。

七、結語

為促進我國物流從傳統向現代化轉型，國家相繼出臺了一系列支持物流行業發展的政策。《關于促進倉儲業轉型升級的指導意見》明確提出，到2017年倉儲業立體倉庫占比達到40%以上；《物流業發展中長期規劃》提出，到2020年基本建立現代物流服務體系，提升物流業標準化、信息化、智能化、集約化水平，從而提高經濟整體運行效率和效益。

在需求與政策的雙重驅動下，我國物流自動化系統呈爆發式增長。2010年以來，我國自動化物流倉儲系統市場以年均28%以上的速度快速增長，2016年市場規模已經達到758億元左右，其中占比最高的是自動化倉庫和自動輸送機，分別達到149億元和206億元的規模，核心設備自動分揀系統和自動導引運輸車分別為90億元和46億元。中國物流業正努力從勞動密集型向技術密集型轉變，由傳統模式向現代化、智能化升級。

針對這一趨勢，本文運用系統分析方法，總結了對倉儲作業影響較大的五個倉儲系統特性，按照支撐倉儲作業使用的主要技術手段將倉儲系統劃分為四種類型，運用大系統控制理論，重構了倉儲自動作業運行控制架構，以適應現代化與智能化倉儲需求。本文提出的新型倉儲自適應自動執行系統是一種智能倉儲作業系統，具有分層控制、信息反饋和協調控制運行機制。系統的核心是實時動態信息處理，通過引入倉儲系統負荷容量作為限制條件，在作業任務分配時，協調作業要素能力，以保證系統在自動完成作業任務的同時，具有適應環境變化和設備健康狀況變化的能力。文章給出了系統實現的基礎條件，對重構系統的核心部分即任務協調系統設計的相關問題進行了探討，給出了一般設計原則和方法。

本文主要觀點包括如下幾個方面：

第一，對倉儲作業影響較大的五個倉儲系統特性，包括倉儲空間的封閉性、倉儲構成要素的復雜性、倉儲結構的多樣性、貨物交換的非連續性和倉儲環境的時變性。

第二，按照支撐倉儲作業使用的主要技術手段來劃分，目前使用的倉儲系統可以劃分為四種類型，即人工作業倉儲系統、信息化作業倉儲系統、自動化作業倉儲系統和智能化作業倉儲系統。

第三，基于倉儲系統的特性，運用大系統控制理論，重構了倉儲自動作業運行控制架構。倉儲自適應自動執行系統是一種智能倉儲作業系統，具有分層控制、信息反饋和協調控制運行機制。

第四，倉儲自適應自動執行系統的設計思想，是運用倉儲系統全局動態信息，將負荷容量作為倉儲作業能力的上限，根據當前作業設備的運行狀態和健康狀況在線分析計算，協調設備資源，合理安排作業任務調度。

第五，倉儲作業任務協調的運行機制，是將倉儲作業任務合并或分解，形成粒度大小合適的任務粒，再由任務粒按時間排序形成任務流即任務隊列，傳送給任務協調系統安排執行。任務協調系統在執行任務隊列時，剪取任務隊列中一定數量的任務粒，將任務粒指定給設備控制系統去完成，形成指定周期的微流程。倉儲作業過程即是多個微流程的執行過程。