周憲楓 許偉

[摘 ? ?要]在對(duì)貨物進(jìn)行輸送以及存儲(chǔ)時(shí)，應(yīng)用自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)可以省時(shí)省力，還可以提高效率，降低成本，對(duì)現(xiàn)代物流的影響深遠(yuǎn)。所以，針對(duì)制造業(yè)和物流業(yè)研究自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)意義。文章主要研究了自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)。

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)化;立體;倉儲(chǔ)系統(tǒng)

[中圖分類號(hào)]TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）08–0–02

[Abstract]With the rapid development of manufacturing and logistics industry， both production and storage links have realized automation and even intelligent operation. In the transportation and storage of goods， the application of automatic three-dimensional storage system can save time and effort， improve efficiency and reduce costs， which has a far-reaching impact on modern logistics. Therefore， it is of practical significance to study the automated storage system for manufacturing and logistics industry. This paper focuses on the research of automated storage system.

[Keywords]automation; three-dimensional; storage system

自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)可以對(duì)貨物進(jìn)行存儲(chǔ)、提取，也可以運(yùn)輸貨物，還可以從企業(yè)的實(shí)際需要出發(fā)添加相應(yīng)的配套系統(tǒng)，所以使用靈活。自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)不僅可以自動(dòng)化操作，而且其存儲(chǔ)量非常大，存取貨物的效率非常高，在對(duì)貨物的信息實(shí)施管理時(shí)有較高的精確度，所以在制造業(yè)中，該系統(tǒng)是不可或缺的。

1 自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)總體方案

自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)中，核心部分是自動(dòng)化倉庫的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行模擬操作，可以了解實(shí)際配送情況以及倉儲(chǔ)情況。比如在設(shè)計(jì)倉庫時(shí)，對(duì)于采用的倉儲(chǔ)方式以及貨架結(jié)構(gòu)需要根據(jù)貨物的大小以及存儲(chǔ)的頻率確定，這就需要對(duì)貨架的規(guī)格、倉庫的存儲(chǔ)數(shù)量合理設(shè)計(jì)，還要對(duì)堆垛機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)的構(gòu)成

自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)分為4個(gè)部分構(gòu)成，即自動(dòng)化立體倉庫、自動(dòng)化成品裝箱碼垛系統(tǒng)、智能輸送系統(tǒng)和總控制器（圖1）。

自動(dòng)化成品裝箱碼垛系統(tǒng)啟動(dòng)之后，執(zhí)行操作的是工業(yè)機(jī)器人，每個(gè)機(jī)器人都有各自的功能價(jià)值，其中一個(gè)機(jī)器人搬運(yùn)貨物，另一個(gè)機(jī)器人裝箱檢測，還有一個(gè)機(jī)器人進(jìn)行碼垛。傳送線所發(fā)揮的主要作用是傳送貨物以及運(yùn)輸載貨箱體，對(duì)貨物的位置檢測并準(zhǔn)確定位。智能輸送系統(tǒng)啟動(dòng)之后，將貨物運(yùn)送到指定的地點(diǎn)，將規(guī)定的作業(yè)完成，該系統(tǒng)被設(shè)置在自動(dòng)化裝箱碼垛系統(tǒng)與自動(dòng)化立體倉庫之間，主要發(fā)揮橋梁作用。堆垛機(jī)是自動(dòng)化倉庫系統(tǒng)的核心，其所發(fā)揮的功能是存取貨物。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)之后，進(jìn)入到運(yùn)行環(huán)節(jié)，每個(gè)設(shè)備都能夠發(fā)揮其功能，按照指令將自身的工作完成。

2.1 倉儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)中，需要合理選擇機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備以及各種控制設(shè)備。倉庫有不同的排列方式，存貨量也會(huì)有所不同，一般可以采用通道式的排列方式、回流式的排列方式、轉(zhuǎn)移式的排列方式和旁流式的排列方式。其中通道式的排列方式是出庫作業(yè)不與入庫作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，沒有合理利用平面;采用轉(zhuǎn)移式的排列方式，就是一臺(tái)堆垛機(jī)的運(yùn)行不局限于一個(gè)貨架，而是在多個(gè)貨架之間運(yùn)行，出庫作業(yè)的效率與入庫作業(yè)的效率都不是很高;旁流式的排列方式主要是按照不同的工位進(jìn)行的，對(duì)于不同的加工產(chǎn)品需要運(yùn)行的工藝流程也有所不同，對(duì)特定的貨位需要特殊安排出庫和入庫，這種排列方式能夠有效銜接生產(chǎn)線，但是會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜化;回流式的排列方式是在貨架的同一端安排出庫系統(tǒng)和入庫系統(tǒng)，這樣可以使布局緊湊，提高空間的利用率。

2.2 系統(tǒng)所發(fā)揮的功能

（1）管理中心是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要由上位機(jī)完成作業(yè)。具體功能是在上位機(jī)存儲(chǔ)倉庫中的貨物信息，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的反饋信息能夠?qū)崟r(shí)接收，還可以及時(shí)獲得貨物在運(yùn)輸過程中所在位置，按照當(dāng)前信息指令將入庫任務(wù)完成，入庫指標(biāo)形成，由此監(jiān)督控制和管理整個(gè)倉儲(chǔ)系統(tǒng)。

（2）控制中心所發(fā)揮的主要功能是當(dāng)管理中心發(fā)出指令之后嚴(yán)格執(zhí)行，分配有關(guān)的系統(tǒng)執(zhí)行部分，發(fā)揮上位機(jī)與執(zhí)行器的橋梁作用。當(dāng)控制器運(yùn)行中，可以對(duì)化立體倉庫系統(tǒng)自動(dòng)控制，同時(shí)控制碼垛系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)，使這些系統(tǒng)都可以自動(dòng)完成任務(wù)，系統(tǒng)的通信工作得以完成。

（3）執(zhí)行部分所發(fā)揮的主要功能是接受控制中心的控制，控制執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)行中將設(shè)定的動(dòng)作完成，從而實(shí)現(xiàn)所需的操作過程。

3 貨架的設(shè)計(jì)

固定貨架需要使用統(tǒng)一的貨箱裝運(yùn)貨物，即便是不同類型的貨物也能夠存放在貨架上，采用設(shè)計(jì)方式更便于使用。在設(shè)計(jì)倉庫的過程中，要考慮到貨物的大小，還要詳細(xì)了解貨物周圍的空間以及貨架的結(jié)構(gòu)。如果周邊的空間非常小，就不能充分利用貨架空間。在空間非常小的情況下，進(jìn)行貨物儲(chǔ)存的時(shí)候無法順利實(shí)施。倉庫的高度要合理設(shè)計(jì)，操作上部貨物的時(shí)候要與貨架之間保持距離，操作下部貨叉的時(shí)候也不能距離貨架太近。

將貨倉的高度確定為300mm，要求貨倉底部的間隙設(shè)定為500mm，貨倉頂部的間隙設(shè)定為100mm。

自動(dòng)化立體倉庫的形式是7層、4列，貨倉的規(guī)格是300mm×250mm×300mm。

L=4×300+5×50+200=1650mm;

B=250+2×50=350mm;

H=500+100+300×7+50×7=3050mm。

4 堆垛機(jī)的設(shè)計(jì)

現(xiàn)在的堆垛機(jī)有很多種，根據(jù)貨架結(jié)構(gòu)可以選擇兩種形式：單柱堆垛機(jī)和雙柱堆垛機(jī)。單柱堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)所具備的特點(diǎn)是，裝載平臺(tái)的提升運(yùn)動(dòng)可以在一根立柱上完成;而雙柱堆垛機(jī)所具備的特點(diǎn)是，需要將兩根立柱安裝在裝載平臺(tái)上，其中的一根立柱可以承載裝載平臺(tái)，使其處于水平運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，另一個(gè)立柱則可以促使裝載平臺(tái)進(jìn)行提升運(yùn)動(dòng)。

堆垛機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)自由度裝載平臺(tái)，所涵蓋的內(nèi)容包括提升機(jī)構(gòu)、貨叉以及水平行走機(jī)構(gòu);對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)校核強(qiáng)度，使強(qiáng)度和剛度都符合要求。自動(dòng)化倉庫可以自動(dòng)化運(yùn)行，堆垛機(jī)是重要的體現(xiàn)。在進(jìn)行堆垛機(jī)設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，根據(jù)具體的需要合理設(shè)計(jì)堆垛機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)水平行走裝置、裝載平臺(tái)以及提升機(jī)構(gòu)。

5 自動(dòng)化立體化倉庫存儲(chǔ)策略

5.1 專用存儲(chǔ)模式

專用存儲(chǔ)模式所發(fā)揮的作用是針對(duì)每一類貨物都設(shè)計(jì)一個(gè)專用的貨位區(qū)，每個(gè)貨位所能夠存儲(chǔ)的貨物都是指定的。做到存儲(chǔ)模式針對(duì)特定的貨物，這種存儲(chǔ)模式的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是可以明確分類貨物，管理上更加方便，而且降低了操作難度。但是，這種存儲(chǔ)模式也存在缺點(diǎn)，在存儲(chǔ)的時(shí)候做到了精細(xì)化，但是效率比較低，如果某個(gè)種類的貨物短缺，就會(huì)出現(xiàn)空置貨位的現(xiàn)象，造成浪費(fèi)，導(dǎo)致立體倉庫不能合理利用。

5.2 分類存儲(chǔ)模式

這種存儲(chǔ)模式所具備的特點(diǎn)是對(duì)貨物分類存儲(chǔ)，按照貨物的存取頻率對(duì)獲取的位置合理規(guī)劃，存儲(chǔ)的位置具有很強(qiáng)的靈活性。這種存儲(chǔ)模式的使用頻率高，接近于堆垛機(jī)的起始位置。如果存取頻率不是很高，就會(huì)遠(yuǎn)離堆垛機(jī)的起始位置，也就是說，距離倉庫的頂部非常近。這種倉儲(chǔ)模式有著清晰的區(qū)域規(guī)劃，管理非常便利，這是其優(yōu)點(diǎn)。分類存儲(chǔ)模式缺點(diǎn)，是不能高效利用倉庫的整體空間，需要投入的成本也高。

5.3 共享存儲(chǔ)模式

該倉儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，貨位運(yùn)送有采用了上位機(jī)監(jiān)控的方式，包括準(zhǔn)確的貨位以及出庫時(shí)間和入庫時(shí)間都能夠獲取，所應(yīng)用的是基于共享模式建立起來的分類隨機(jī)存儲(chǔ)模式，劃分立體倉庫進(jìn)行存取頻率高低的區(qū)域，之后可以根據(jù)需要隨機(jī)存取，分類存儲(chǔ)模式的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)出來，突出了共享存儲(chǔ)模式的優(yōu)點(diǎn)，貨位可以很明確地分類，貨位有更高的使用效率。

在保證作業(yè)效率的前提下，需要嚴(yán)格遵循幾項(xiàng)原則。在貨位將貨物存放好之后，不能對(duì)整個(gè)立體倉庫的穩(wěn)定性造成不良影響，要使生產(chǎn)效率提高，貨物的質(zhì)量有所保證，就要做到先入庫的先出庫，使貨物的周轉(zhuǎn)效率提高。

6 結(jié)束語

在存儲(chǔ)貨物時(shí)，使用自動(dòng)化立體倉儲(chǔ)系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，而且流水線作業(yè)效率也極大提高。所以，研究自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)于制造業(yè)和物流業(yè)而言具有現(xiàn)實(shí)意義，不僅能夠提高經(jīng)濟(jì)效益，還可以創(chuàng)造社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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