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自動(dòng)化立體倉儲系統論文
自動(dòng)化立體倉庫由于具有很高的空間利用率、很強的出入庫能力，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲技術(shù)。以下是小編為大家整理好的自動(dòng)化立體倉儲系統論文，歡迎大家閱讀參考！
摘要：本文探討了尚未研發(fā)但非常適用于儲存型倉庫的遙控有軌車(chē)式自動(dòng)倉儲密集庫系統的系統組成、運作工藝流程、主要組成設備及關(guān)鍵技術(shù)等，目的是幫助物流系統規劃設計人員或倉庫用戶(hù)在進(jìn)行儲存型倉儲系統規劃、設計、建設時(shí)多提供一些思路和方案選擇。
關(guān)鍵詞：密集型、自動(dòng)化立體倉儲
自動(dòng)化立體倉庫由于具有很高的空間利用率、很強的出入庫能力，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉儲技術(shù)，在汽車(chē)、化工、電子、煙草等行業(yè)的應用逐年增長(cháng)。從1978～2005年，我國已建成約1000座自動(dòng)化立體倉庫，并以年均50座的數量增長(cháng)。隨著(zhù)經(jīng)濟持續快速發(fā)展、土地政策的收緊、用工成本上升，以及自動(dòng)化倉儲技術(shù)的完善和物流裝備價(jià)格相對降低，預計到2010年，年均增長(cháng)將達到140座。
未來(lái)幾年，自動(dòng)化立體倉儲系統的技術(shù)發(fā)展趨勢之一表現為高速度、高效率、高密度。本文針對儲存型倉儲系統，研究設計一種密集型自動(dòng)化立體倉庫，給物流系統規劃設計人員和用戶(hù)提供一些思路和方案選擇。
在用密集型自動(dòng)化立體倉庫的結構特點(diǎn)
目前，密集型倉儲系統在我國大多集中在煙草行業(yè)，大類(lèi)可分為件煙單元自動(dòng)化倉儲模式和托盤(pán)單元卷煙自動(dòng)化倉儲模式。本文首先分析煙草行業(yè)各種密集型倉儲系統的特點(diǎn)，并在現有技術(shù)和應用的基礎上提出一種新型的密集型倉儲模式。
(一)件煙單元自動(dòng)化倉儲模式
件煙單元自動(dòng)化倉儲的實(shí)現模式有件煙自動(dòng)化立體庫和件煙自動(dòng)化密集倉庫兩種。特點(diǎn)是出入庫簡(jiǎn)單，件煙直接通過(guò)輸送系統后就可以實(shí)現出入庫，效率高，減少物料的堆碼和拆碼次數，貨損減少；缺點(diǎn)是空間利用率低、存量不大，若與托盤(pán)庫配合，既可以擴大倉庫的存儲容量，又可以利用件煙庫解決發(fā)貨補零的問(wèn)題。
�、偌䶮焼卧锏蓝讯鈾C自動(dòng)化立體倉庫
件煙單元巷道堆垛機自動(dòng)化立體倉庫(圖1)由梳式立體貨架和與之配套的梳式巷道堆垛機及出入庫站臺組成，比較適合于規模較大、貨物分揀量較大的卷煙配送中心，目前在國內省級卷煙配送物流中心已有多個(gè)應用案例，并取得了較好的應用效果，如青島市煙草公司卷煙配送中心、白沙物流配送中心等。
�、诩䶮熥詣�(dòng)化密集倉庫
件煙單元自動(dòng)化密集立體倉庫(圖2)由一臺自帶控制系統的立體倉庫組成，其工作原理是單件卷煙從輸送線(xiàn)上過(guò)來(lái)，當下一環(huán)節出現問(wèn)題不能滿(mǎn)足上一環(huán)節的流量要求時(shí)，為了保證生產(chǎn)線(xiàn)的正常運行，上位計算機調度系統給該設備的控制系統下達一個(gè)緩存物料的指令，該設備的輸送部分啟動(dòng)其積放功能，將物料逐個(gè)密集地儲存在這個(gè)輸送機上，當積滿(mǎn)一條輸送機后，采用連續升降輸送機的機構，拉動(dòng)這條輸送機連同其上的物料，使其離開(kāi)原輸送位，另一臺輸送機補充其位，繼續物料緩存，如此反復直到存滿(mǎn)或解除緩存命令。該過(guò)程的逆過(guò)程可以將物料逐個(gè)釋放。件煙自動(dòng)化密集倉庫在紅河卷煙廠(chǎng)得到應用，主要用于成品卷煙發(fā)貨時(shí)的件煙數量補零，以及拆、碼垛時(shí)零散件煙的緩存。
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重力式貨架密集儲存(圖3)主要用于卷煙配送中心分揀作業(yè)前的補貨。其工作原理為：箱式物料由貨架后端人丁或裝備加入補料，物料靠自身重量滑到貨架分揀端(前端)，分揀人員揀取物料。揀完一箱后取走空箱，后面的實(shí)箱依次下滑到前端。
(二)托盤(pán)單元自動(dòng)化倉儲模式
托盤(pán)單元自動(dòng)化倉儲有兩類(lèi)三種模式。在這種倉儲模式中，托盤(pán)碼盤(pán)模式的抉擇需要綜合考慮。托盤(pán)單元在自動(dòng)化物流系統中進(jìn)行常規輸送或搬運時(shí)，24件／托盤(pán)和28件／托盤(pán)的垛型穩定性可以滿(mǎn)足輸送要求，而30件／托盤(pán)的垛型穩定性不能滿(mǎn)足輸送要求，需要在托盤(pán)單元表面進(jìn)行裹膜或捆扎以加固垛型，此時(shí)，28件／托盤(pán)的存儲效率最大；如果存在大批量的整托盤(pán)發(fā)運，無(wú)論采用哪種垛型都需要進(jìn)行裹膜或捆扎，選用30件／托盤(pán)的存儲效率最大。
�、偻斜P(pán)單元巷道堆垛機自動(dòng)化立體倉庫
托盤(pán)單元自動(dòng)化立體倉庫有多種形式，但目前的主流形式主要是單伸形式(圖4)和雙伸形式(圖5)。
在技改浪潮的推動(dòng)下，各煙草工業(yè)集團已在其煙葉配方、輔料及成品等工藝環(huán)節應用了先進(jìn)的物料倉儲系統，但由于各系統與卷煙生產(chǎn)線(xiàn)均有工藝及設備硬件接口，所以大多采用了單伸位倉儲模式。
�、谕斜P(pán)單元AGV自動(dòng)倉儲密集庫
這種倉儲模式由AGV小車(chē)與駛入式貨架組成(圖6)。
其工作原理為：當系統需要存儲物料時(shí)，物流管理調度系統下達入庫指令給AGV調度子系統，并分配貨位，AGV調度子系統根據AGV小車(chē)的工作狀態(tài)分配入庫任務(wù)給某一合指定的AGV小車(chē)，AGV小車(chē)按指令將貨物存儲到指定貨位。
這種倉儲系統在紅河卷煙廠(chǎng)得到驗證，可用于層數不高(最多三層)、倉睹量不太大的場(chǎng)合。
遙控有軌車(chē)式自動(dòng)倉儲密集庫系統
遙控有軌車(chē)式自動(dòng)倉儲密集庫是目前尚未研制和使用的一種新型倉儲系統，是本文研究的重點(diǎn)。
(一)系統組成及工藝布局
該系統由多層軌道立體貨架、巷道堆垛機或AGV、自動(dòng)輸送系統、遙控有軌自動(dòng)車(chē)、條碼自動(dòng)識別系統、上位計算機管理調度系統、自動(dòng)控制系統、人工處理接口站臺、智能快速自動(dòng)充電系統等組成(圖7)，對于多層軌道立體貨架層數不高(一般不超過(guò)3層)也可用AGV替代堆垛機。
(二)工藝流程設計
物料用人工堆碼或機器入堆碼成實(shí)托盤(pán)和空托盤(pán)組�？胀斜P(pán)在進(jìn)入系統時(shí)就預先在指定的位置貼上二維條碼。入庫物料按類(lèi)型和批次進(jìn)行，且在實(shí)托盤(pán)入庫前先將該物料信息存入計算機管理系統。
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(1)物料輸送到與立體倉庫接口的站臺
實(shí)托盤(pán)由叉車(chē)或其他自動(dòng)設施搬運至實(shí)托盤(pán)入口站臺，經(jīng)條碼識別和外形尺寸檢測合格后入庫；如有一項不合格，則由自動(dòng)輸送系統送至人工處理站臺，人工將物料的相關(guān)信息錄入計算機管理系統，并對實(shí)托盤(pán)的外形進(jìn)行整理合格后，輸送到入庫站臺等待入庫。
(2)物料存入立體倉庫
遙控有軌自動(dòng)車(chē)在立體倉庫指定的位置點(diǎn)待命，上位控制計算機系統同時(shí)給遙控有軌自動(dòng)車(chē)和堆垛機(或AGV等)發(fā)出入庫命令，遙控有軌自動(dòng)車(chē)收到命令后，自動(dòng)沿軌道行駛到入庫儲道的第一個(gè)貨位，或者在其他裝備(如堆垛機、AGV等)的協(xié)作下到達入庫儲道的第一個(gè)貨位。堆垛機(或AGV等)到入庫站臺將實(shí)托盤(pán)放到入庫儲道的第一個(gè)貨位的遙控有軌自動(dòng)車(chē)上。遙控有軌自動(dòng)車(chē)的自動(dòng)取貨裝置向上升起，托起貨物，沿軌道運行，自動(dòng)識別到合適的停放點(diǎn)，取貨裝置降下，停放好貨物，然后再回到入庫儲道的第一個(gè)貨位，接收新指令。當該儲道的入庫量達到指定要求后，遙控有軌自動(dòng)車(chē)將自動(dòng)行駛回待命點(diǎn)，或進(jìn)入新的儲道進(jìn)行作業(yè)。圖8為遙控有軌自動(dòng)車(chē)在立體倉庫中作業(yè)的示意圖。
某列某層所對應的巷道端頭，有機械擋
塊，遙控有軌自動(dòng)車(chē)所存儲的物料單元從里至外，一個(gè)個(gè)地密集排列。當儲量達到入庫儲道滿(mǎn)儲時(shí)的n-1個(gè)貨位時(shí)，上位計算機系統將遙控有軌自動(dòng)車(chē)調離該巷道，再配合堆垛機(或AGV等)存入該儲道的最后一個(gè)物料單元。這種存儲方式就是高密度密集存儲方式。
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(1)物料從立體倉庫取出
當某一儲道的物料需要出庫時(shí)，如果遙控有軌自動(dòng)車(chē)已經(jīng)位于該出庫儲道的第一個(gè)貨位待命，則可直接進(jìn)行出庫作業(yè)，否則上位控制計算機系統將首先調用堆垛機(或AGV等)將該出庫儲道所對應的第一個(gè)貨位的物料取出，為遙控有軌自動(dòng)車(chē)讓出作業(yè)工位。
遙控有軌自動(dòng)車(chē)識別到貨物的停放點(diǎn)屆，自動(dòng)取貨裝置向上升起，托起貨物，然后回到出庫儲道的第一個(gè)貨位，由堆垛機(或AGV等)協(xié)作取走貨物，送到立體倉庫與出庫區接口的出庫站臺上。
(2)物料從出庫區接口出庫站臺輸出
送到出庫站臺上的物料單元，由輸送系統送至出庫區與人工操作接口的站臺，再由叉車(chē)或其他裝置送離該密集倉儲系統。
�、劭胀斜P(pán)處理
(1)空托盤(pán)入庫
物料單元離開(kāi)密集倉儲系統后送達指定位，將托盤(pán)上的貨物取走使用，剩余的空托盤(pán)由叉車(chē)取走，送到空托盤(pán)對正機構，碼垛成6個(gè)／組的物料單元。堆碼好的空托盤(pán)組在物料出入庫的間隙，由叉車(chē)送到實(shí)托盤(pán)的入庫站臺。
(2)空托盤(pán)出庫
當有物料入庫任務(wù)時(shí)，空托盤(pán)組從密集倉儲系統調出，由輸送系統送至出庫區與人工操作接口的站臺后，由人工叉車(chē)或其他設施協(xié)作取下，供入庫貨物堆碼使用。
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發(fā)貨后產(chǎn)生的不滿(mǎn)托盤(pán)，重新整理由上位計算機系統作確認處理后入庫。散托盤(pán)的出、入庫流程和實(shí)托盤(pán)的出、入庫流程相同，但受上位計算機嚴密監視，以防出錯。
涉及的關(guān)鍵技術(shù)與設備
(一)遙控有軌自動(dòng)車(chē)
遙控有軌自動(dòng)車(chē)與堆垛機配合將物料進(jìn)行穿梭運輸，實(shí)現將物料送到或搬出所在列、層的貨位；遙控有軌自動(dòng)車(chē)與密集堆放式貨架配合使用，充分利用了空間，尤其適用于儲存型的倉庫。
(二)遙控有軌自動(dòng)車(chē)的動(dòng)力處理
遙控有軌自動(dòng)車(chē)以電池為動(dòng)力。電池有可交換的鉛酸蓄電池組和快速超高倍率鎘鎳堿性蓄電池組。如果是鉛酸蓄電池組，電池容量不足時(shí)，能提前自動(dòng)向調度中心報告，請求更換電池，當被派往充電位置停車(chē)后，人工或自動(dòng)更換電池組后，自行運行。如果是快速超高倍率鎘鎳堿性蓄電池組，電池容量不足時(shí)，能提前自動(dòng)向調度中心報告，請求充電，當被派往充電位置停車(chē)后，自動(dòng)快速充電，達到電池規定容量后自動(dòng)脫離，計算機系統調度自動(dòng)投入運行。
(三)多層軌道貨架立體倉庫
采用多貨位密集堆放貨架，貨架本身又是遙控有軌自動(dòng)車(chē)的運行軌道，一個(gè)貨架儲道可以密集存儲多個(gè)托盤(pán)。這種貨架成組構成，可以單方向建，也可以左右雙方向建，因為遙控有軌自動(dòng)車(chē)=可以雙向行駛，同時(shí)也可滿(mǎn)足堆垛機、AGV的左右自動(dòng)取貨功能。圖9是配置使用堆垛機的高層自動(dòng)化立體密集倉儲系統立庫示例。
(四)堆垛機(或AGV)
堆垛機是自動(dòng)化立體倉庫存取物料的主要設備，把物料單元從出入庫站臺送到貨架上，或從貨架上取出送到出庫站臺。AGV的作用和巷道堆垛機的作用相同。
(五)條碼識別器
條碼識別器可閱讀和識別物料和物料單元的條形碼，并將閱讀信息上報管理計算機。
(六)輸送系統
該倉儲系統中的主要輸送設備有鏈式輸送機、升降輸送機、升降臺。通過(guò)這些輸送設備將物料單元輸送到堆垛機出入庫站臺，反之把物料單元從堆垛機出入庫站臺輸送到物料出庫區。此外，它還完成空托盤(pán)組、空托盤(pán)出、入庫的物料輸送工作。
(七)自動(dòng)控制系統
自動(dòng)控制系統對巷道堆垛機、輸送機系統、遙控有軌自動(dòng)車(chē)等設備的入庫、出庫、搬運、檢測等各種作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)控制和統一管理調度。
(八)計算機管理系統
計算機管理系統包括物流管理、調度和物流控制幾個(gè)方面，也就是融實(shí)際控制與事務(wù)管理、調度為一體，形成實(shí)時(shí)的物料流，實(shí)現迅速、準確、及時(shí)、高效的功能。
高層自動(dòng)化立體密集倉儲物流系統是一種倉儲理論的新概念、新技術(shù)。其理論切入點(diǎn)就是在精益生產(chǎn)理論的前提下，充分利用土地資源及倉儲空間，實(shí)現單位空間、單位成本倉儲物料的最大化。
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