電子商務(wù)與智能制造技術(shù)推動了自動化立體倉庫的快速發(fā)展與創(chuàng)新，在現(xiàn)代物流業(yè)中更加注重考慮物流系統(tǒng)整體的密度以及數(shù)字化、智能、信息化集成應(yīng)用，而不是僅考慮單一設(shè)備和系統(tǒng)的能力，產(chǎn)生了“密集倉儲”的概念[1,2]。在物流產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展過程用中，需要對物流倉儲系統(tǒng)進(jìn)行全面規(guī)劃和創(chuàng)新設(shè)計。與普通立體倉庫相比，密集倉儲土地利用率和空間利用率上可提高20%~100% 左右，同時作業(yè)效率可提高20%，運行能耗可降低30%，單元投資成本可節(jié)約10% 左右, 密集倉儲系統(tǒng)因而越來越多地受到行業(yè)的關(guān)注，其市場發(fā)展前景廣闊[3]。作為面向密集倉儲的重要搬運設(shè)備，智能托盤式四向穿梭車（以下簡稱四向車）是一種智能型軌道導(dǎo)引自動換向變軌的搬運設(shè)備，在電控系統(tǒng)控制下，通過編碼器、RFID、光電傳感器等數(shù)字化技術(shù)精確定位各個輸入、輸出工位，配置智能化調(diào)度系統(tǒng)，接收物料后進(jìn)行自動往復(fù)穿梭搬運，四向車無需人員操作，運行速度快、智能化程度高，適用于各種物流存儲系統(tǒng)，能夠促進(jìn)單元物料快速實現(xiàn)平面自動輸送。在智能化調(diào)度系統(tǒng)的驅(qū)使下，多層多車協(xié)同并行作業(yè)，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)、高效的作業(yè)模式，為企業(yè)的物流存儲系統(tǒng)提供新的物流解決方案

? ? ??

? ?關(guān)鍵機構(gòu)設(shè)計

? ? ? ?

? ? ??數(shù)字化控制及通訊技術(shù)

? ??四向車采用PLC 及工控機技術(shù)，實現(xiàn)邏輯控制，結(jié)合底層路徑自學(xué)習(xí)算法，確保高速運行、精準(zhǔn)定位、安全可靠。四向車選用SIMATIC S7 系列PLC 作為核心控制器，充分利用其豐富的擴展性集成接口，將傳感器模塊、供電模塊、無線通訊模塊以及執(zhí)行機構(gòu)模塊等集成，實現(xiàn)整車運動導(dǎo)引、驅(qū)動控制、執(zhí)行機構(gòu)操作，安全防護(hù)等工作。密集庫中采用Zigbee 無線通訊方式，上位控制器通過Zigbee 主模塊向四向車下達(dá)任務(wù)指令，任務(wù)指令傳遞至PLC 完成計算處理后，轉(zhuǎn)變成具體的控制信號并輸送至控制執(zhí)行機構(gòu)運動的驅(qū)動控制模塊中，在該模塊中對驅(qū)動直流電機進(jìn)行調(diào)速，進(jìn)而控制執(zhí)行機構(gòu)完成相應(yīng)動作。在這一過程進(jìn)行中，各類傳感器和RFID 系統(tǒng)將采集的定位、檢測、故障等信息通過Zigbee 子模塊反饋給上位器，并由狀態(tài)顯示器反饋給倉庫操作人員，實現(xiàn)四向車動態(tài)信息的雙向傳遞。控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4 所示。

? ??

? ? ?密集倉儲系統(tǒng)的智能調(diào)度技術(shù)

? ? ?基于WCS 可以實現(xiàn)作業(yè)任務(wù)設(shè)置、貨位決策優(yōu)化、密集多深位存儲、多層多四向車作業(yè)調(diào)度等各種功能。密集倉儲系統(tǒng)采用多任務(wù)模式，為保證四向車集群全局效率提升，需制定合理有效的智能調(diào)度策略。智能化調(diào)度包括庫區(qū)分配、任務(wù)優(yōu)先級劃定、貨位分配、路徑規(guī)劃等。在WCS 控制下，密集庫中各設(shè)備基于實時路徑規(guī)劃完成多任務(wù)并行作業(yè)；設(shè)備運行狀態(tài)實現(xiàn)3D 可視化監(jiān)測；作業(yè)終端基于可視化界面對多設(shè)備、入出庫作業(yè)、多深位貨物狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)作業(yè)數(shù)據(jù)分析完成遠(yuǎn)程診斷。密集倉儲系統(tǒng)調(diào)度架構(gòu)如圖5 所示。

? ??作業(yè)能力評估

? ? ?四向車的作業(yè)能力受倉庫訂單任務(wù)、調(diào)度技術(shù)、存儲策略、作業(yè)模式、設(shè)備技術(shù)參數(shù)等因素的影響，其高低直接影響密集倉儲系統(tǒng)的效率。四向車在垂直交叉軌道上切換方向完成貨物的水平出入庫，具備單一作業(yè)和復(fù)合作業(yè)兩種模式。

? ? ? ?在單一作業(yè)模式中，四向車一個周期內(nèi)只完成一個出（入）庫任務(wù)；在復(fù)合作業(yè)模式中，設(shè)備一個周期內(nèi)完成入庫和出庫兩個任務(wù)。在基于每層一臺四向車的系統(tǒng)配置下:

? ? ? 1）在單一作業(yè)模式中，四向車入庫作業(yè)和出庫的作業(yè)時間相同，假設(shè)每層四向車的平均單一作業(yè)時間為t1, 則該模式下的出入庫能力η1 可計算為

? ??2）在復(fù)合作業(yè)模式中，假設(shè)四向車的平均復(fù)合作業(yè)為t2, 則對應(yīng)的出入庫η2 為

?

?

? ? ? 案例四向車已在某公司密集庫項目中得到實際應(yīng)用。該密集庫實現(xiàn)化工成品、半成品存儲，整盤入出及揀選出庫等功能，總的占地面積為1 765 m2，貨架總體高度為12 m，共有貨位4122 個。單元托盤尺寸為1 200mm×1 100 mm×1 200mm/1400mm( 長× 寬× 高)，單元最大載重為1000 kg（含托盤）。倉庫中整體入出庫量不少于150 托/h，設(shè)備配置有四向車8 臺，提升機3 臺，輸送機系統(tǒng)6套。根據(jù)該企業(yè)對現(xiàn)代化物流的不同需求，在做大量的需求調(diào)研和分析后，設(shè)計出一套符合該企業(yè)需求、性價比高、可拓展的方案，經(jīng)實際測試該密集存儲系統(tǒng)項目建成后與傳統(tǒng)立體庫相比，庫容量提高了35%，設(shè)備運行用電量能耗降低了30%。

?

? ? ? ?優(yōu)越性能

? ???① 提高空間利用率：其空間利用率為普通平庫的3-5倍；?

? ? ? ② 利用系統(tǒng)對貨品進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的管理，減少了在存儲貨物中出現(xiàn)的差錯；?

? ? ??

? ? ? ③ 貨物在運送中實現(xiàn)自動化，減少貨物的破損率；?

? ? ?

? ? ? ④ 從傳統(tǒng)的“結(jié)果導(dǎo)向”轉(zhuǎn)變成“過程控制”，從傳統(tǒng)的“數(shù)據(jù)錄入”轉(zhuǎn) 變成“數(shù)據(jù)采集”；?

? ??

? ? ? ⑤ 先進(jìn)的物流系統(tǒng)，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平；

?

? ? ??⑥ 適用環(huán)境不受層高限制，適用于低于5米高倉庫和高于24米以上倉庫都很適用。

?

?

? ? ? ?案例圖片

?

?

?

?

?

?

?