自動化四向車貨架

電子商務（wù）與智能製造技術推動了自動化立體倉庫的快（kuài）速發展與（yǔ）創新，在現（xiàn）代物流業中更加（jiā）注重考慮物流係統整體的密度以及數字化、智能、信息化集成應用，而不是僅考（kǎo）慮單（dān）一設備和係統的能力，產生了“密集倉儲”的概念[1,2]。在物（wù）流產業的快速發展（zhǎn）過程用中，需要（yào）對物流倉儲係統進行（háng）全麵規劃和創新（xīn）設計（jì）。與（yǔ）普通立體倉庫相比，密集（jí）倉儲（chǔ）土地利用率和空間利用率上可提高20%~100% 左右，同時作業效率可提高20%，運行能耗可降低30%，單元投資成本可節約10% 左右, 密集倉儲係統因而越來越多地受到行業的關注，其市場發展（zhǎn）前景廣闊[3]。作為麵向密集倉（cāng）儲的重要搬（bān）運設備，智（zhì）能托盤式四向穿（chuān）梭車（以下簡稱四向車）是一種智能型軌道導引自動換向變軌的搬運設備，在（zài）電控係統控製下（xià），通過編碼器、RFID、光電傳感（gǎn）器等數字化（huà）技術精確定位各個輸入、輸出工位，配置智能化（huà）調度係統，接收物料後進（jìn）行自動往複穿梭搬運，四向車無需人員操作，運行速度快、智能化程度高，適用於各種物流存儲係統，能夠促進（jìn）單元（yuán）物料快速實現平麵自動輸送。在智能化調度係統的驅使下，多層多車協同並行作業，從（cóng）而實現精準（zhǔn）、高效的作業（yè）模式（shì），為企（qǐ）業的物流存儲係統提供新的（de）物流解決方案

   關鍵機構設計

      數字化控製及通訊技術

    四向車采用PLC 及工控機技術，實現邏輯控製，結合底層路徑自學習算法（fǎ），確保高速運行、精準定位、安全可靠。四向車（chē）選用SIMATIC S7 係（xì）列PLC 作為核心控製器（qì），充分利用其豐富的擴展性集成接口，將傳感器（qì）模塊、供電模塊、無線通訊模塊以及執行機構模塊等集成，實現整車運動導引、驅動控製、執行機構操作，安全防護（hù）等工作。密集庫中采用Zigbee 無線通訊方式，上位控製器通過Zigbee 主模塊向四向車下達任務指令，任務指令傳遞至PLC 完成（chéng）計算處理（lǐ）後（hòu），轉變成具體的控製信號並輸送至控製（zhì）執（zhí）行機構運動的驅動（dòng）控（kòng）製模塊（kuài）中，在該模塊中對驅（qū）動直流電機進行調速，進而控製執行機構完成相應動作。在這一過程進（jìn）行中，各（gè）類傳感器和RFID 係統將采集的定位、檢測、故障等信息通過Zigbee 子模塊反饋給（gěi）上位（wèi）器，並由狀態顯（xiǎn）示器反饋給倉庫操作人員，實現（xiàn）四向車動態信息的雙向傳遞。控製係（xì）統結構如（rú）圖4 所示。

     密集倉儲（chǔ）係（xì）統的智能調度技（jì）術

     基於WCS 可以實現作業任務設（shè）置、貨位（wèi）決策優化、密集（jí）多深位存（cún）儲、多層多四向車作業調度等各種功能。密集（jí）倉儲係統采用多任務模式，為保證四向車集群全局效率提升，需（xū）製定合理（lǐ）有效的智能調（diào）度（dù）策略。智能化調度包括庫（kù）區分配、任務優先級劃定、貨位分配（pèi）、路徑規（guī）劃等。在WCS 控製下，密集（jí）庫中（zhōng）各設（shè）備基於實時路徑規劃完成（chéng）多任務並行作業；設備運行狀態實現3D 可（kě）視化監測；作業終端基於可視化界（jiè）麵對多設備、入出庫作（zuò）業、多（duō）深（shēn）位貨物狀態進行監控（kòng），並根據作業數據分析完成遠程診斷。密集倉儲係統調（diào）度（dù）架構如圖5 所示。

    作業能力評估

     四向車的作業（yè）能力受倉庫（kù）訂單任務、調度技術、存儲策略、作業模式、設（shè）備技（jì）術（shù）參數等因素的影響，其高低直接影響密集倉儲係統的效率。四向車在垂直交叉軌道上切換方向完成貨物的水（shuǐ）平出入庫，具備單（dān）一作業和（hé）複合作業兩種模式。

       在（zài）單一（yī）作業模式中，四向車（chē）一個周期內隻完成一個出（入）庫任務；在複合作業模式中，設備（bèi）一個（gè）周期內完成入庫和出庫兩個任務。在基於（yú）每層一台四向車的係統配置下:

      1）在單一作業（yè）模式中，四向車入庫作業和出庫的作業時間相同，假設（shè）每層四向車的平均單一（yī）作（zuò）業時間為t1, 則該模式下的出入（rù）庫能力η1 可計算為

    2）在複合（hé）作業模式中，假設四向車的平均複合作業（yè）為（wéi）t2, 則對應的出入庫η2 為

 

      案例四向車已在某公司密集庫項目中得到實際應用。該密集庫實現化工成品、半（bàn）成品存儲，整（zhěng）盤入出及揀選出庫等功能，總的占地麵積為1 765 m2，貨架總體高度為（wéi）12 m，共有貨位4122 個。單（dān）元托盤尺寸為1 200mm×1 100 mm×1 200mm/1400mm( 長× 寬× 高)，單元最大載重為1000 kg（含托盤）。倉庫中整體入（rù）出（chū）庫（kù）量（liàng）不少（shǎo）於150 托/h，設備配置有四向車8 台，提升機3 台，輸送（sòng）機係統6套。根據該企業對（duì）現代化物流的（de）不同需求，在做大量的需求調研和分析後，設計出一套符合該企業需求（qiú）、性價比高、可拓（tuò）展的方案，經實際測試該密（mì）集存儲係統項目建成後與傳統（tǒng）立體庫相比，庫容量提高了（le）35%，設備運行用電量能耗降低了30%。

      優越性能

     ① 提高空間利用（yòng）率：其（qí）空間利用（yòng）率為普通平庫的3-5倍； 

      ② 利用係統對貨品進行準確無誤的管理，減少了在存儲貨（huò）物中出現（xiàn）的差錯； 

      ③ 貨物在運送中（zhōng）實現自動化，減少貨物的（de）破損率； 

      ④ 從傳統的“結果導向（xiàng）”轉變成（chéng）“過程控（kòng）製”，從傳統的“數據錄入（rù）”轉 變成“數據采集”； 

      ⑤ 先進的物流係統，提高企業生產管理水平；

      ⑥ 適用（yòng）環境不受層高（gāo）限製，適用於低於5米高倉庫和高於24米以上倉庫都很適用。

       案例圖片