自動化立體倉儲系統(tǒng)論文
自動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化立體倉儲系統(tǒng)論文，歡迎大家閱讀參考！
摘要：本文探討了尚未研發(fā)但非常適用于儲存型倉庫的遙控有軌車式自動倉儲密集庫系統(tǒng)的系統(tǒng)組成、運作工藝流程、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)計人員或倉庫用戶在進行儲存型倉儲系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)時多提供一些思路和方案選擇。
關(guān)鍵詞：密集型、自動化立體倉儲
自動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、化工、電子、煙草等行業(yè)的應(yīng)用逐年增長。從1978～2005年，我國已建成約1000座自動化立體倉庫，并以年均50座的數(shù)量增長。隨著經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展、土地政策的收緊、用工成本上升，以及自動化倉儲技術(shù)的完善和物流裝備價格相對降低，預(yù)計到2010年，年均增長將達到140座。
未來幾年，自動化立體倉儲系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢之一表現(xiàn)為高速度、高效率、高密度。本文針對儲存型倉儲系統(tǒng)，研究設(shè)計一種密集型自動化立體倉庫，給物流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計人員和用戶提供一些思路和方案選擇。
在用密集型自動化立體倉庫的結(jié)構(gòu)特點
目前，密集型倉儲系統(tǒng)在我國大多集中在煙草行業(yè)，大類可分為件煙單元自動化倉儲模式和托盤單元卷煙自動化倉儲模式。本文首先分析煙草行業(yè)各種密集型倉儲系統(tǒng)的特點，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儲模式。
(一)件煙單元自動化倉儲模式
件煙單元自動化倉儲的實現(xiàn)模式有件煙自動化立體庫和件煙自動化密集倉庫兩種。特點是出入庫簡單，件煙直接通過輸送系統(tǒng)后就可以實現(xiàn)出入庫，效率高，減少物料的堆碼和拆碼次數(shù)，貨損減少；缺點是空間利用率低、存量不大，若與托盤庫配合，既可以擴大倉庫的存儲容量，又可以利用件煙庫解決發(fā)貨補零的問題。
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件煙單元巷道堆垛機自動化立體倉庫(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(guī)模較大、貨物分揀量較大的卷煙配送中心，目前在國內(nèi)省級卷煙配送物流中心已有多個應(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。
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件煙單元自動化密集立體倉庫(圖2)由一臺自帶控制系統(tǒng)的立體倉庫組成，其工作原理是單件卷煙從輸送線上過來，當下一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題不能滿足上一環(huán)節(jié)的流量要求時，為了保證生產(chǎn)線的正常運行，上位計算機調(diào)度系統(tǒng)給該設(shè)備的控制系統(tǒng)下達一個緩存物料的`指令，該設(shè)備的輸送部分啟動其積放功能，將物料逐個密集地儲存在這個輸送機上，當積滿一條輸送機后，采用連續(xù)升降輸送機的機構(gòu)，拉動這條輸送機連同其上的物料，使其離開原輸送位，另一臺輸送機補充其位，繼續(xù)物料緩存，如此反復(fù)直到存滿或解除緩存命令。該過程的逆過程可以將物料逐個釋放。件煙自動化密集倉庫在紅河卷煙廠得到應(yīng)用，主要用于成品卷煙發(fā)貨時的件煙數(shù)量補零，以及拆、碼垛時零散件煙的緩存。
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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，后面的實箱依次下滑到前端。
(二)托盤單元自動化倉儲模式
托盤單元自動化倉儲有兩類三種模式。在這種倉儲模式中，托盤碼盤模式的抉擇需要綜合考慮。托盤單元在自動化物流系統(tǒng)中進行常規(guī)輸送或搬運時，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行裹膜或捆扎以加固垛型，此時，28件／托盤的存儲效率最大；如果存在大批量的整托盤發(fā)運，無論采用哪種垛型都需要進行裹膜或捆扎，選用30件／托盤的存儲效率最大。
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托盤單元自動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(jié)應(yīng)用了先進的物料倉儲系統(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儲模式。
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這種倉儲模式由AGV小車與駛?cè)胧截浖芙M成(圖6)。
其工作原理為：當系統(tǒng)需要存儲物料時，物流管理調(diào)度系統(tǒng)下達入庫指令給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)分配入庫任務(wù)給某一合指定的AGV小車，AGV小車按指令將貨物存儲到指定貨位。
這種倉儲系統(tǒng)在紅河卷煙廠得到驗證，可用于層數(shù)不高(最多三層)、倉睹量不太大的場合。
遙控有軌車式自動倉儲密集庫系統(tǒng)
遙控有軌車式自動倉儲密集庫是目前尚未研制和使用的一種新型倉儲系統(tǒng)，是本文研究的重點。
(一)系統(tǒng)組成及工藝布局
該系統(tǒng)由多層軌道立體貨架、巷道堆垛機或AGV、自動輸送系統(tǒng)、遙控有軌自動車、條碼自動識別系統(tǒng)、上位計算機管理調(diào)度系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、人工處理接口站臺、智能快速自動充電系統(tǒng)等組成(圖7)，對于多層軌道立體貨架層數(shù)不高(一般不超過3層)也可用AGV替代堆垛機。
(二)工藝流程設(shè)計
物料用人工堆碼或機器入堆碼成實托盤和空托盤組。空托盤在進入系統(tǒng)時就預(yù)先在指定的位置貼上二維條碼。入庫物料按類型和批次進行，且在實托盤入庫前先將該物料信息存入計算機管理系統(tǒng)。
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(1)物料輸送到與立體倉庫接口的站臺
實托盤由叉車或其他自動設(shè)施搬運至實托盤入口站臺，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，則由自動輸送系統(tǒng)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(tǒng)，并對實托盤的外形進行整理合格后，輸送到入庫站臺等待入庫。
(2)物料存入立體倉庫
遙控有軌自動車在立體倉庫指定的位置點待命，上位控制計算機系統(tǒng)同時給遙控有軌自動車和堆垛機(或AGV等)發(fā)出入庫命令，遙控有軌自動車收到命令后，自動沿軌道行駛到入庫儲道的第一個貨位，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貨位。堆垛機(或AGV等)到入庫站臺將實托盤放到入庫儲道的第一個貨位的遙控有軌自動車上。遙控有軌自動車的自動取貨裝置向上升起，托起貨物，沿軌道運行，自動識別到合適的停放點，取貨裝置降下，停放好貨物，然后再回到入庫儲道的第一個貨位，接收新指令。當該儲道的入庫量達到指定要求后，遙控有軌自動車將自動行駛回待命點，或進入新的儲道進行作業(yè)。圖8為遙控有軌自動車在立體倉庫中作業(yè)的示意圖。
某列某層所對應(yīng)的巷道端頭，有機械擋
塊，遙控有軌自動車所存儲的物料單元從里至外，一個個地密集排列。當儲量達到入庫儲道滿儲時的n-1個貨位時，上位計算機系統(tǒng)將遙控有軌自動車調(diào)離該巷道，再配合堆垛機(或AGV等)存入該儲道的最后一個物料單元。這種存儲方式就是高密度密集存儲方式。
②物料出庫工藝流程
(1)物料從立體倉庫取出
當某一儲道的物料需要出庫時，如果遙控有軌自動車已經(jīng)位于該出庫儲道的第一個貨位待命，則可直接進行出庫作業(yè)，否則上位控制計算機系統(tǒng)將首先調(diào)用堆垛機(或AGV等)將該出庫儲道所對應(yīng)的第一個貨位的物料取出，為遙控有軌自動車讓出作業(yè)工位。
遙控有軌自動車識別到貨物的停放點屆，自動取貨裝置向上升起，托起貨物，然后回到出庫儲道的第一個貨位，由堆垛機(或AGV等)協(xié)作取走貨物，送到立體倉庫與出庫區(qū)接口的出庫站臺上。
(2)物料從出庫區(qū)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(tǒng)送至出庫區(qū)與人工操作接口的站臺，再由叉車或其他裝置送離該密集倉儲系統(tǒng)。
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(1)空托盤入庫
物料單元離開密集倉儲系統(tǒng)后送達指定位，將托盤上的貨物取走使用，剩余的空托盤由叉車取走，送到空托盤對正機構(gòu)，碼垛成6個／組的物料單元。堆碼好的空托盤組在物料出入庫的間隙，由叉車送到實托盤的入庫站臺。
(2)空托盤出庫
當有物料入庫任務(wù)時，空托盤組從密集倉儲系統(tǒng)調(diào)出，由輸送系統(tǒng)送至出庫區(qū)與人工操作接口的站臺后，由人工叉車或其他設(shè)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)生的不滿托盤，重新整理由上位計算機系統(tǒng)作確認處理后入庫。散托盤的出、入庫流程和實托盤的出、入庫流程相同，但受上位計算機嚴密監(jiān)視，以防出錯。
涉及的關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備
(一)遙控有軌自動車
遙控有軌自動車與堆垛機配合將物料進行穿梭運輸，實現(xiàn)將物料送到或搬出所在列、層的貨位；遙控有軌自動車與密集堆放式貨架配合使用，充分利用了空間，尤其適用于儲存型的倉庫。
(二)遙控有軌自動車的動力處理
遙控有軌自動車以電池為動力。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，能提前自動向調(diào)度中心報告，請求更換電池，當被派往充電位置停車后，人工或自動更換電池組后，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，能提前自動向調(diào)度中心報告，請求充電，當被派往充電位置停車后，自動快速充電，達到電池規(guī)定容量后自動脫離，計算機系統(tǒng)調(diào)度自動投入運行。
(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車的運行軌道，一個貨架儲道可以密集存儲多個托盤。這種貨架成組構(gòu)成，可以單方向建，也可以左右雙方向建，因為遙控有軌自動車=可以雙向行駛，同時也可滿足堆垛機、AGV的左右自動取貨功能。圖9是配置使用堆垛機的高層自動化立體密集倉儲系統(tǒng)立庫示例。
(四)堆垛機(或AGV)
堆垛機是自動化立體倉庫存取物料的主要設(shè)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(tǒng)
該倉儲系統(tǒng)中的主要輸送設(shè)備有鏈式輸送機、升降輸送機、升降臺。通過這些輸送設(shè)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(qū)。此外，它還完成空托盤組、空托盤出、入庫的物料輸送工作。
(七)自動控制系統(tǒng)
自動控制系統(tǒng)對巷道堆垛機、輸送機系統(tǒng)、遙控有軌自動車等設(shè)備的入庫、出庫、搬運、檢測等各種作業(yè)進行自動控制和統(tǒng)一管理調(diào)度。
(八)計算機管理系統(tǒng)
計算機管理系統(tǒng)包括物流管理、調(diào)度和物流控制幾個方面，也就是融實際控制與事務(wù)管理、調(diào)度為一體，形成實時的物料流，實現(xiàn)迅速、準確、及時、高效的功能。
高層自動化立體密集倉儲物流系統(tǒng)是一種倉儲理論的新概念、新技術(shù)。其理論切入點就是在精益生產(chǎn)理論的前提下，充分利用土地資源及倉儲空間，實現(xiàn)單位空間、單位成本倉儲物料的最大化。
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