自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)論文
自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的出入庫(kù)能力，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)。以下是小編為大家整理好的自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)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(chǔ)存型倉(cāng)庫(kù)的遙控有軌車式自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)密集庫(kù)系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、運(yùn)作工藝流程、主要組成設(shè)備及關(guān)鍵技術(shù)等，目的是幫助物流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員或倉(cāng)庫(kù)用戶在進(jìn)行儲(chǔ)存型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)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(cāng)儲(chǔ)
自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的出入庫(kù)能力，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)，在汽車、化工、電子、煙草等行業(yè)的應(yīng)用逐年增長(zhǎng)。從1978～2005年，我國(guó)已建成約1000座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，并以年均50座的數(shù)量增長(zhǎng)。隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)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(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的完善和物流裝備價(jià)格相對(duì)降低，預(yù)計(jì)到2010年，年均增長(zhǎng)將達(dá)到140座。
未來(lái)幾年，自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)之一表現(xiàn)為高速度、高效率、高密度。本文針對(duì)儲(chǔ)存型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，研究設(shè)計(jì)一種密集型自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，給物流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)人員和用戶提供一些思路和方案選擇。
在用密集型自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
目前，密集型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)在我國(guó)大多集中在煙草行業(yè)，大類可分為件煙單元自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)模式和托盤單元卷煙自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)模式。本文首先分析煙草行業(yè)各種密集型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的特點(diǎn)，并在現(xiàn)有技術(shù)和應(yīng)用的基礎(chǔ)上提出一種新型的密集型倉(cāng)儲(chǔ)模式。
(一)件煙單元自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)模式
件煙單元自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)的實(shí)現(xiàn)模式有件煙自動(dòng)化立體庫(kù)和件煙自動(dòng)化密集倉(cāng)庫(kù)兩種。特點(diǎn)是出入庫(kù)簡(jiǎn)單，件煙直接通過(guò)輸送系統(tǒng)后就可以實(shí)現(xiàn)出入庫(kù)，效率高，減少物料的堆碼和拆碼次數(shù)，貨損減少；缺點(diǎn)是空間利用率低、存量不大，若與托盤庫(kù)配合，既可以擴(kuò)大倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)容量，又可以利用件煙庫(kù)解決發(fā)貨補(bǔ)零的問(wèn)題。
�、偌䶮焼卧锏蓝讯鈾C(jī)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)
件煙單元巷道堆垛機(jī)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)(圖1)由梳式立體貨架和與之配套的梳式巷道堆垛機(jī)及出入庫(kù)站臺(tái)組成，比較適合于規(guī)模較大、貨物分揀量較大的卷煙配送中心，目前在國(guó)內(nèi)省級(jí)卷煙配送物流中心已有多個(gè)應(yīng)用案例，并取得了較好的應(yīng)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(cāng)庫(kù)
件煙單元自動(dòng)化密集立體倉(cāng)庫(kù)(圖2)由一臺(tái)自帶控制系統(tǒng)的立體倉(cāng)庫(kù)組成，其工作原理是單件卷煙從輸送線上過(guò)來(lái)，當(dāng)下一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題不能滿足上一環(huán)節(jié)的流量要求時(shí)，為了保證生產(chǎn)線的正常運(yùn)行，上位計(jì)算機(jī)調(diào)度系統(tǒng)給該設(shè)備的控制系統(tǒng)下達(dá)一個(gè)緩存物料的`指令，該設(shè)備的輸送部分啟動(dòng)其積放功能，將物料逐個(gè)密集地儲(chǔ)存在這個(gè)輸送機(jī)上，當(dāng)積滿一條輸送機(jī)后，采用連續(xù)升降輸送機(jī)的機(jī)構(gòu)，拉動(dòng)這條輸送機(jī)連同其上的物料，使其離開原輸送位，另一臺(tái)輸送機(jī)補(bǔ)充其位，繼續(xù)物料緩存，如此反復(fù)直到存滿或解除緩存命令。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(cāng)庫(kù)在紅河卷煙廠得到應(yīng)用，主要用于成品卷煙發(fā)貨時(shí)的件煙數(shù)量補(bǔ)零，以及拆、碼垛時(shí)零散件煙的緩存。
�、壑亓κ截浖苊芗瘍�(chǔ)存
重力式貨架密集儲(chǔ)存(圖3)主要用于卷煙配送中心分揀作業(yè)前的補(bǔ)貨。其工作原理為：箱式物料由貨架后端人丁或裝備加入補(bǔ)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)托盤單元自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)模式
托盤單元自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)有兩類三種模式。在這種倉(cāng)儲(chǔ)模式中，托盤碼盤模式的抉擇需要綜合考慮。托盤單元在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中進(jìn)行常規(guī)輸送或搬運(yùn)時(shí)，24件／托盤和28件／托盤的垛型穩(wěn)定性可以滿足輸送要求，而30件／托盤的垛型穩(wěn)定性不能滿足輸送要求，需要在托盤單元表面進(jìn)行裹膜或捆扎以加固垛型，此時(shí)，28件／托盤的存儲(chǔ)效率最大；如果存在大批量的整托盤發(fā)運(yùn)，無(wú)論采用哪種垛型都需要進(jìn)行裹膜或捆扎，選用30件／托盤的存儲(chǔ)效率最大。
�、偻斜P單元巷道堆垛機(jī)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)
托盤單元自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(tuán)已在其煙葉配方、輔料及成品等工藝環(huán)節(jié)應(yīng)用了先進(jìn)的物料倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，但由于各系統(tǒng)與卷煙生產(chǎn)線均有工藝及設(shè)備硬件接口，所以大多采用了單伸位倉(cāng)儲(chǔ)模式。
�、谕斜P單元AGV自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)密集庫(kù)
這種倉(cāng)儲(chǔ)模式由AGV小車與駛?cè)胧截浖芙M成(圖6)。
其工作原理為：當(dāng)系統(tǒng)需要存儲(chǔ)物料時(shí)，物流管理調(diào)度系統(tǒng)下達(dá)入庫(kù)指令給AGV調(diào)度子系統(tǒng)，并分配貨位，AGV調(diào)度子系統(tǒng)根據(jù)AGV小車的工作狀態(tài)分配入庫(kù)任務(wù)給某一合指定的AGV小車，AGV小車按指令將貨物存儲(chǔ)到指定貨位。
這種倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)在紅河卷煙廠得到驗(yàn)證，可用于層數(shù)不高(最多三層)、倉(cāng)睹量不太大的場(chǎng)合。
遙控有軌車式自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)密集庫(kù)系統(tǒng)
遙控有軌車式自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)密集庫(kù)是目前尚未研制和使用的一種新型倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，是本文研究的重點(diǎn)。
(一)系統(tǒng)組成及工藝布局
該系統(tǒng)由多層軌道立體貨架、巷道堆垛機(jī)或AGV、自動(dòng)輸送系統(tǒng)、遙控有軌自動(dòng)車、條碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、上位計(jì)算機(jī)管理調(diào)度系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、人工處理接口站臺(tái)、智能快速自動(dòng)充電系統(tǒng)等組成(圖7)，對(duì)于多層軌道立體貨架層數(shù)不高(一般不超過(guò)3層)也可用AGV替代堆垛機(jī)。
(二)工藝流程設(shè)計(jì)
物料用人工堆碼或機(jī)器入堆碼成實(shí)托盤和空托盤組�？胀斜P在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)就預(yù)先在指定的位置貼上二維條碼。入庫(kù)物料按類型和批次進(jìn)行，且在實(shí)托盤入庫(kù)前先將該物料信息存入計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。
�、傥锪先霂�(kù)工藝流程
(1)物料輸送到與立體倉(cāng)庫(kù)接口的站臺(tái)
實(shí)托盤由叉車或其他自動(dòng)設(shè)施搬運(yùn)至實(shí)托盤入口站臺(tái)，經(jīng)條碼識(shí)別和外形尺寸檢測(cè)合格后入庫(kù)；如有一項(xiàng)不合格，則由自動(dòng)輸送系統(tǒng)送至人工處理站臺(tái)，人工將物料的相關(guān)信息錄入計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，并對(duì)實(shí)托盤的外形進(jìn)行整理合格后，輸送到入庫(kù)站臺(tái)等待入庫(kù)。
(2)物料存入立體倉(cāng)庫(kù)
遙控有軌自動(dòng)車在立體倉(cāng)庫(kù)指定的位置點(diǎn)待命，上位控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同時(shí)給遙控有軌自動(dòng)車和堆垛機(jī)(或AGV等)發(fā)出入庫(kù)命令，遙控有軌自動(dòng)車收到命令后，自動(dòng)沿軌道行駛到入庫(kù)儲(chǔ)道的第一個(gè)貨位，或者在其他裝備(如堆垛機(jī)、AGV等)的協(xié)作下到達(dá)入庫(kù)儲(chǔ)道的第一個(gè)貨位。堆垛機(jī)(或AGV等)到入庫(kù)站臺(tái)將實(shí)托盤放到入庫(kù)儲(chǔ)道的第一個(gè)貨位的遙控有軌自動(dòng)車上。遙控有軌自動(dòng)車的自動(dòng)取貨裝置向上升起，托起貨物，沿軌道運(yùn)行，自動(dòng)識(shí)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(kù)儲(chǔ)道的第一個(gè)貨位，接收新指令。當(dāng)該儲(chǔ)道的入庫(kù)量達(dá)到指定要求后，遙控有軌自動(dòng)車將自動(dòng)行駛回待命點(diǎn)，或進(jìn)入新的儲(chǔ)道進(jìn)行作業(yè)。圖8為遙控有軌自動(dòng)車在立體倉(cāng)庫(kù)中作業(yè)的示意圖。
某列某層所對(duì)應(yīng)的巷道端頭，有機(jī)械擋
塊，遙控有軌自動(dòng)車所存儲(chǔ)的物料單元從里至外，一個(gè)個(gè)地密集排列。當(dāng)儲(chǔ)量達(dá)到入庫(kù)儲(chǔ)道滿儲(chǔ)時(shí)的n-1個(gè)貨位時(shí)，上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將遙控有軌自動(dòng)車調(diào)離該巷道，再配合堆垛機(jī)(或AGV等)存入該儲(chǔ)道的最后一個(gè)物料單元。這種存儲(chǔ)方式就是高密度密集存儲(chǔ)方式。
②物料出庫(kù)工藝流程
(1)物料從立體倉(cāng)庫(kù)取出
當(dāng)某一儲(chǔ)道的物料需要出庫(kù)時(shí)，如果遙控有軌自動(dòng)車已經(jīng)位于該出庫(kù)儲(chǔ)道的第一個(gè)貨位待命，則可直接進(jìn)行出庫(kù)作業(yè)，否則上位控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將首先調(diào)用堆垛機(jī)(或AGV等)將該出庫(kù)儲(chǔ)道所對(duì)應(yīng)的第一個(gè)貨位的物料取出，為遙控有軌自動(dòng)車讓出作業(yè)工位。
遙控有軌自動(dòng)車識(shí)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(kù)儲(chǔ)道的第一個(gè)貨位，由堆垛機(jī)(或AGV等)協(xié)作取走貨物，送到立體倉(cāng)庫(kù)與出庫(kù)區(qū)接口的出庫(kù)站臺(tái)上。
(2)物料從出庫(kù)區(qū)接口出庫(kù)站臺(tái)輸出
送到出庫(kù)站臺(tái)上的物料單元，由輸送系統(tǒng)送至出庫(kù)區(qū)與人工操作接口的站臺(tái)，再由叉車或其他裝置送離該密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。
�、劭胀斜P處理
(1)空托盤入庫(kù)
物料單元離開密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)后送達(dá)指定位，將托盤上的貨物取走使用，剩余的空托盤由叉車取走，送到空托盤對(duì)正機(jī)構(gòu)，碼垛成6個(gè)／組的物料單元。堆碼好的空托盤組在物料出入庫(kù)的間隙，由叉車送到實(shí)托盤的入庫(kù)站臺(tái)。
(2)空托盤出庫(kù)
當(dāng)有物料入庫(kù)任務(wù)時(shí)，空托盤組從密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)調(diào)出，由輸送系統(tǒng)送至出庫(kù)區(qū)與人工操作接口的站臺(tái)后，由人工叉車或其他設(shè)施協(xié)作取下，供入庫(kù)貨物堆碼使用。
�、苌⒓幚�
發(fā)貨后產(chǎn)生的不滿托盤，重新整理由上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作確認(rèn)處理后入庫(kù)。散托盤的出、入庫(kù)流程和實(shí)托盤的出、入庫(kù)流程相同，但受上位計(jì)算機(jī)嚴(yán)密監(jiān)視，以防出錯(cuò)。
涉及的關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備
(一)遙控有軌自動(dòng)車
遙控有軌自動(dòng)車與堆垛機(jī)配合將物料進(jìn)行穿梭運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)將物料送到或搬出所在列、層的貨位；遙控有軌自動(dòng)車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(chǔ)存型的倉(cāng)庫(kù)。
(二)遙控有軌自動(dòng)車的動(dòng)力處理
遙控有軌自動(dòng)車以電池為動(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(diào)度中心報(bào)告，請(qǐng)求更換電池，當(dāng)被派往充電位置停車后，人工或自動(dòng)更換電池組后，自行運(yùn)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(diào)度中心報(bào)告，請(qǐng)求充電，當(dāng)被派往充電位置停車后，自動(dòng)快速充電，達(dá)到電池規(guī)定容量后自動(dòng)脫離，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)投入運(yùn)行。
(三)多層軌道貨架立體倉(cāng)庫(kù)
采用多貨位密集堆放貨架，貨架本身又是遙控有軌自動(dòng)車的運(yùn)行軌道，一個(gè)貨架儲(chǔ)道可以密集存儲(chǔ)多個(gè)托盤。這種貨架成組構(gòu)成，可以單方向建，也可以左右雙方向建，因?yàn)檫b控有軌自動(dòng)車=可以雙向行駛，同時(shí)也可滿足堆垛機(jī)、AGV的左右自動(dòng)取貨功能。圖9是配置使用堆垛機(jī)的高層自動(dòng)化立體密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)立庫(kù)示例。
(四)堆垛機(jī)(或AGV)
堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)存取物料的主要設(shè)備，把物料單元從出入庫(kù)站臺(tái)送到貨架上，或從貨架上取出送到出庫(kù)站臺(tái)。AGV的作用和巷道堆垛機(jī)的作用相同。
(五)條碼識(shí)別器
條碼識(shí)別器可閱讀和識(shí)別物料和物料單元的條形碼，并將閱讀信息上報(bào)管理計(jì)算機(jī)。
(六)輸送系統(tǒng)
該倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的主要輸送設(shè)備有鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、升降輸送機(jī)、升降臺(tái)。通過(guò)這些輸送設(shè)備將物料單元輸送到堆垛機(jī)出入庫(kù)站臺(tái)，反之把物料單元從堆垛機(jī)出入庫(kù)站臺(tái)輸送到物料出庫(kù)區(qū)。此外，它還完成空托盤組、空托盤出、入庫(kù)的物料輸送工作。
(七)自動(dòng)控制系統(tǒng)
自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)巷道堆垛機(jī)、輸送機(jī)系統(tǒng)、遙控有軌自動(dòng)車等設(shè)備的入庫(kù)、出庫(kù)、搬運(yùn)、檢測(cè)等各種作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)控制和統(tǒng)一管理調(diào)度。
(八)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)包括物流管理、調(diào)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(diào)度為一體，形成實(shí)時(shí)的物料流，實(shí)現(xiàn)迅速、準(zhǔn)確、及時(shí)、高效的功能。
高層自動(dòng)化立體密集倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)是一種倉(cāng)儲(chǔ)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(cāng)儲(chǔ)空間，實(shí)現(xiàn)單位空間、單位成本倉(cāng)儲(chǔ)物料的最大化。
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5.電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)論文