穿梭式自动化立体仓库在梦牌瓷业的应用研究

发布时间：2017-09-03 作者：佚名来源：深圳市东泰国际物流有限公司

关键字：自动化立体仓库仓库

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本文介绍了一种新型的穿梭式自动化立体仓库的设计理念、信息系统架构、作业调度方式，提出了一套该类自动化立体仓库的解决方案。

货物在高层密集货架区的存取任务是由两台巷道式对跑堆垛机的三维运动和自动穿梭板的水平运行来完成的，实现了立库高度自动化和高度空间利用率的使用效果。在常规立库调度方式的基础上设计了新的堆垛机和穿梭板协同作业的调度算法，优化了作业效率。最后，对库存量和出入库效率进行了核算。

穿梭式自动化立体仓库

随着生产技术的增强和生产规模的扩大，企业对密集式仓库存储系统的需求也更加急迫。传统巷道式堆垛机解决方案，具有自动化程度高的优点，但是其单伸位甚至是双伸位的货叉结构不能充分利用仓储空间；穿梭板配合叉车的工作模式虽然具有空间利用率高的优点，但是难以建立合理的信息管理系统，不能实现全自动化作业。因此，穿梭式自动化立体仓库结合了上两类传统立库的优点，实现了高度自动化和高度的空间利用率；更重要的是，穿梭式自动化立体仓库的设计理念不仅需要满足用户的基本使用要求，还要兼顾作业效率和用户体验等多方面因素，需通过先进的信息系统架构和作业调度算法实现高效的自动化作业。

一、总体规划描述

图1是该仓库的平面布局图，主要包括南侧入库口、密集货架存储区、北侧出库口、货物周转区、抽检出库口和中央控制室等。

图1：穿梭式自动化立体仓库的平面布局图

仓库的南北两侧均有单排货架和堆垛机运行的巷道，两巷道间是密集存储的主体区域，主体区域采用5层86列23排的货架排列结构，按照每列（通道）只能放入同一种货物的存储原则。货物的存取任务是通过两个巷道的单伸位对跑的堆垛机（共4台）和6台穿梭板来完成的，同时通过仓库管理系统（WMS）和仓库监控系统（WCS）对仓库的物流信息进行实时监控、调度和信息流的维护。

南侧入库口通过入库周转区与生产车间直接相连，货物码垛完毕后，需要将货物名称和数量与托盘信息绑定并上传至WMS，托盘信息是整个物流系统的信息载体。叉车将入库货物放在入库口的输送机上，准备入库。同时，南侧出库口也可以实现产品的先进后出、抽检、更改包装、出空托盘等出库作业功能，并且可以指定具体的出库站台。

北侧出库口通过出库周转区与装车平台直接相连，物流信息系统根据出库订单的要求，并按照指定日期、先进先出等原则自动分配出库作业，进行整托盘货物出库，并可拣选回库。

单排货架的主要功能是：当执行拣选回库、需要临时存放的某些特殊货物的入库作业时，或是执行随机抽检、盘库等作业时不可避免的需要生成搬库作业，单排货架上可以快速存放这几类作业的货物。

二、穿梭式自动化立体仓库中自动化设备的特点

穿梭式自动化立体仓库物流系统的自动化设备包括堆垛机、穿梭板和出入库端站台。仓库的网络架构采用集成现场总线PROFIBUS、100/1000M高速以太网混合体系结构，堆垛机和穿梭板的控制系统的网络采用无线通信，上层管理级网络采用以太网方式。

1.巷道式堆垛机

堆垛机是仓库物流系统的基本设备和重要环节，它接收并执行WCS下发的作业任务。仓库采用南侧入库北侧出库的管理方式，因此，与以往单巷道的堆垛机自身存取货物的方式不同的是，执行入库、出库作业的分别是南北侧的不同堆垛机。考虑到货架与堆垛机垂直立柱等多方面机械误差因素，为了保证货物在载货台上不偏离中心位置，在水平采用BPS绝对认址的基础上，增加了“孔定位”技术，它可以对堆垛机水平停准列的列值进行修正。

当堆垛机搬运穿梭板和搬运货物时，垂直方向分别采用穿梭板认址和货物认址两种方式。

2.穿梭板

穿梭板在其专用轨道中沿轨道进行南北方向上的水平运行，配合升降动作可以进行存取货物的作业。定义北侧、南侧的作业基准面分别为A面、B面。穿梭板有两种工作模式，当处于叉车模式时，穿梭板将停在作业基准面的货架端头处，等待堆垛机前来搬运，实现作业通道的更换；当处于堆垛模式时，穿梭板将执行单存、单取、理货和盘点等托盘货物的作业任务，当作业执行完毕后，穿梭板会停留在工作基准面的第二个货位处等待新作业。

由于穿梭式自动化立体仓库网络架构的强大性，它能够解决在穿梭板配合叉车模式的立体库中，穿梭板不能自动充电的难题。当穿梭板电量低于一定阈值时，它将向WCS申请“请求充电”，WCS根据其作业状态和实时电量，判断是否让穿梭板继续执行完该通道的出库作业还是立即充电。这种调度方式可以使穿梭板在低于警戒电量之前仍然执行部分出库任务，保障了作业效率。

三、信息系统架构

1.信息系统的硬件架构

信息系统的硬件包括服务器、管理机、监控机、UPS电源、网络交换机、无线基站、无线手持终端、条形码阅读器、LED显示屏以及打印机等设备，如图2。

图2：穿梭式自动化立体仓库信息系统的硬件架构

服务器采用磁盘阵列存储和备份数据，保证立体仓库数据的安全性和可靠性。管理机对仓库运行参数和数据进行定义、管理和维护，它能有效地控制并跟踪仓库物流的全过程，并且具备与ERP、MES等系统的接口模块，实现全面的企业仓储信息管理。监控机从WMS、扫描终端、PLC和数据采集设备处接收信息，通过对物流设备进行的动态监测、控制与调度，执行仓储系统的作业任务。

2.信息系统的软件架构

信息系统的软件包括数据库软件、管理软件、调度软件和监控软件，它们用于参与信息系统软件架构的组建，如图3。

图3：穿梭式自动化立体仓库信息系统的软件架构

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