基于《FEM9.851堆垛機(jī)作業(yè)循環(huán)》標(biāo)準(zhǔn)的特殊立體庫(kù)吞吐量出入庫(kù)頻率計(jì)算

[摘要]基于FEM9.851標(biāo)準(zhǔn)，探討了固定轉(zhuǎn)彎堆垛機(jī)、一個(gè)出入口型式，固定轉(zhuǎn)彎堆垛機(jī)、兩個(gè)出入口型式，切換裝置的轉(zhuǎn)彎堆垛機(jī)、多個(gè)出入口型式，智能行車型式等幾種不同出入庫(kù)形式立體庫(kù)的出入庫(kù)頻率計(jì)算方法，對(duì)特殊立體庫(kù)吞吐量出入庫(kù)頻率的計(jì)算進(jìn)行了探索。

[關(guān)鍵詞]FEM9.851;堆垛機(jī);立體庫(kù);出入庫(kù)頻率

[中圖分類號(hào)]TH246[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1005-152X（2021）12-0118-05

Calculation of Inbound and Outbound Frequency of Special-purpose AS/RS Based on FEM9.851 Stacker Operating Cycle Standard

MA Xiao

（Shanxi Wetalent Logistics Equipment Technology Co.，Ltd.，Taiyuan 030000，China）

Abstract：Based on the FEM9.851 standard，this paper looked at the method to calculate the inbound and outbound frequency of varied AS/RS under different workshop setups including one fixed turning stacker with one entry/exit，one fixed turning stacker with two entries/ exits，one switchable turning stacker with multiple entries/exits，and one smart drive model stacker，etc.，which constituted an attempt on the calculation of the inbound and outbound frequency of special AS/RS.

Keywords：FEM9.851;stacker;AS/RS;inbound and outboundfrequency

0引言

歐洲機(jī)械搬運(yùn)協(xié)會(huì)2003年頒布的《FEM9.851堆垛機(jī)作業(yè)循環(huán)》標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的《JB/T9018-2011自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)常規(guī)立體庫(kù)的出入庫(kù)頻率計(jì)算、測(cè)試做了詳細(xì)的說(shuō)明，是物流行業(yè)在規(guī)劃方案時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的重要依據(jù)。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，F(xiàn)EM比JB的標(biāo)準(zhǔn)更詳細(xì)，詳細(xì)給出了立體庫(kù)庫(kù)區(qū)空間特征點(diǎn)的選擇方法，給出了詳細(xì)的計(jì)算出入庫(kù)頻率的流程分析、計(jì)算步驟與公式，為準(zhǔn)確計(jì)算提供了很好的依據(jù)，在實(shí)際使用中也得到了大量的驗(yàn)證。

但隨著市場(chǎng)上各種型式立體庫(kù)的出現(xiàn)，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能完全涵蓋市場(chǎng)所需。目前與客戶接觸時(shí)。一個(gè)特殊的布局能不能滿足生產(chǎn)節(jié)拍成為使用方與方案規(guī)劃方討論的焦點(diǎn)，本文擬對(duì)固定轉(zhuǎn)彎立體庫(kù)、切換轉(zhuǎn)彎立體庫(kù)、智能行車立體庫(kù)的出入庫(kù)頻率計(jì)算進(jìn)行探討。

1固定轉(zhuǎn)彎堆垛機(jī)、一個(gè)出入口型式立體庫(kù)的出入庫(kù)頻率計(jì)算

圖1是一個(gè)固定轉(zhuǎn)彎、雙深位型式的立體庫(kù)俯視圖，這樣的布排在有限的空間內(nèi)可以存放更多的貨物，所用的設(shè)備還最少。圖中除了貨架只用了一臺(tái)堆垛機(jī)和一套出入庫(kù)輸送系統(tǒng)，顯然投資應(yīng)該是最小的，那么這樣的布置出入庫(kù)頻率怎么計(jì)算呢？

在FEM9.851標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)雙深位立體庫(kù)出入庫(kù)頻率的計(jì)算，按照?qǐng)D2模型選特征點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算。

圖中E點(diǎn)為入庫(kù)點(diǎn)、A點(diǎn)為出庫(kù)點(diǎn)、P1、P2兩個(gè)特征坐標(biāo)點(diǎn)則按照表1坐標(biāo)參數(shù)進(jìn)行尺寸選擇。

按照此標(biāo)準(zhǔn)，以庫(kù)房50m長(zhǎng)，高度12m計(jì)算，算出的坐標(biāo)點(diǎn)見(jiàn)表2。

圖1所示，如果巷道沒(méi)有轉(zhuǎn)彎，堆垛機(jī)在直線段運(yùn)行，而堆垛機(jī)以常規(guī)速度120m/min運(yùn)行、起升速度為24m/min、貨叉速度為空載60m/min、滿載30m/min 計(jì)算，按照FEM9.851模式，該庫(kù)位直線段設(shè)計(jì)，計(jì)算的結(jié)果如圖3所不，可見(jiàn)復(fù)合作業(yè)為27次每小時(shí)。

但實(shí)際上，由于堆垛機(jī)在兩個(gè)巷道中運(yùn)行，此計(jì)算不符合實(shí)際情況，按照?qǐng)D1的布置，堆垛機(jī)在行駛到最左端的轉(zhuǎn)彎處時(shí)，線速度會(huì)從直線段的120m/ min突降為30m/min，按照巷道中心距6.5m計(jì)算，該半徑彎曲段需要時(shí)間t1很容易算出來(lái)，即：t1=l1/v= 6.5m*3.14/2/30=0.34min。

由于貨物正態(tài)分布在兩個(gè)巷道中，堆垛機(jī)平均行駛在兩個(gè)巷道中，因此0.34min內(nèi)如果行駛在直線段上，堆垛機(jī)應(yīng)該行駛距離為：L2=0.34*120=40m，這一行駛過(guò)程是影響堆垛機(jī)效率的重要因素，在兩個(gè)巷道的計(jì)算上就應(yīng)該疊加起來(lái)考慮，如圖4所不，第一段實(shí)際運(yùn)行50m，轉(zhuǎn)彎處折合為40m，第二段為50m，合計(jì)140m，按照此段計(jì)算堆垛機(jī)運(yùn)行出入庫(kù)頻率應(yīng)重新選點(diǎn)。

按照FEM9.851，兩個(gè)巷道加固定轉(zhuǎn)彎，折合到單巷道運(yùn)行，應(yīng)為140m長(zhǎng)單巷道運(yùn)行。圖4下半部分為按照140m長(zhǎng)巷道運(yùn)行的計(jì)算模型

模擬疊加上轉(zhuǎn)彎部分后，計(jì)算出的特征坐標(biāo)點(diǎn)見(jiàn)表3。

按照此特征坐標(biāo)點(diǎn)計(jì)算的結(jié)果如圖5所示，可見(jiàn)復(fù)合作業(yè)為19次每小時(shí)。

至于以上計(jì)算是否為最佳的速度搭配，還要看速度與距離運(yùn)行曲線。此過(guò)程中，以E點(diǎn)到P1點(diǎn)為例，繪制水平運(yùn)行與升降兩個(gè)速度與距離曲線可以看出（如圖6所示），此速度與加速度匹配是比較完美的。

2固定轉(zhuǎn)彎堆垛機(jī)、兩個(gè)出入口型式立體庫(kù)的出入庫(kù)頻率計(jì)算

如果布置圖調(diào)整如圖7所示，兩個(gè)巷道有兩個(gè)出入口，那么出入庫(kù)頻率的計(jì)算應(yīng)該包含實(shí)際的運(yùn)行軌跡，計(jì)算的結(jié)果如圖8所示，可見(jiàn)復(fù)合作業(yè)為13次每小時(shí)。

從單一巷道運(yùn)行次數(shù)27次，到單一巷道單面出入庫(kù)型式的運(yùn)行19次，到雙面出入庫(kù)的13次，對(duì)效率的影響非常大。是否能達(dá)到或者滿足客戶需求，需要慎重考慮。

在實(shí)際使用中，如果如圖4的型式，可以利用WMS軟件進(jìn)行干預(yù)。其使用原理是，在出入庫(kù)的過(guò)程中，讓客戶在入庫(kù)或者M(jìn)ES生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)最終客戶的需求，按照巷道有序進(jìn)行存取。比如第一巷道只放北京某客戶的貨物，第二巷道只放南京某客戶的貨物，這樣就會(huì)出現(xiàn)當(dāng)北京的客戶裝貨，南京的客戶不裝貨時(shí)或者分時(shí)控制的情況下，可以盡量減少堆垛機(jī)轉(zhuǎn)彎的時(shí)間浪費(fèi)，從而大大提高效率。

3切換裝置的轉(zhuǎn)彎堆垛機(jī)、多個(gè)出入口型式立體庫(kù)的出入庫(kù)頻率計(jì)算

有的立體庫(kù)布置需要更多的巷道和更少的堆垛機(jī)，那么就需要切換裝置。天地軌道的切換為更多巷道使用更少堆垛機(jī)提供了可能。2003年筆者參與建設(shè)的廣州白云機(jī)場(chǎng)南航機(jī)修庫(kù)，當(dāng)時(shí)15個(gè)巷道只運(yùn)用了3臺(tái)堆垛機(jī)。

切換裝置的使用，其影響占用了系統(tǒng)的時(shí)間，所以要在計(jì)算頻率時(shí)按照?qǐng)D1轉(zhuǎn)彎的方法疊加到運(yùn)行上進(jìn)行考慮。比如1巷道入3巷道出，還是1巷道入2巷道出，然后加權(quán)計(jì)算到綜合系統(tǒng)中。其計(jì)算模型如圖9-12所示。

某個(gè)案例中，如果第一巷道到第二巷道，如圖10 為12次每小時(shí);如果第一道到第三巷道，由于滑行轉(zhuǎn)彎距離更長(zhǎng)，計(jì)算的結(jié)果為11次每小時(shí);再加上實(shí)際運(yùn)行或者軟件調(diào)度的要求為第一到第二為60%的時(shí)間，第一到第三為40%的時(shí)間，那么加權(quán)計(jì)算復(fù)合效率應(yīng)該是：12×60%+11×40%=11.6次每小時(shí)。

4智能行車型式立體庫(kù)的出入庫(kù)頻率計(jì)算

如圖13所不，采用行車式堆垛機(jī)進(jìn)行不同的巷道切換，其出入庫(kù)的計(jì)算方法實(shí)際上是一樣的。在每個(gè)巷道中按照直線段計(jì)算，切換的過(guò)程折合為堆垛機(jī)轉(zhuǎn)彎的運(yùn)行，然后利用FEM9.851的計(jì)算模型即可得出。

智能行車的種類非常多，可以將其轉(zhuǎn)換為堆垛機(jī)的計(jì)算模型，其結(jié)果就很容易計(jì)算出來(lái)。

5利用仿真結(jié)果對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核

實(shí)踐中也有大量的仿真軟件可以投入使用，供決策參考。在一個(gè)多點(diǎn)輸入輸出的立體庫(kù)中，以上的計(jì)算到底是否正確，在設(shè)備投入之前，再利用仿真的結(jié)果進(jìn)行校核，可以使其更接近于真相，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確。

6結(jié)語(yǔ)

物流方案適合客戶的才是最好的。如何規(guī)劃一個(gè)適合客戶又投資較少的方案，需要反復(fù)比較，深入探討。目前，單純的立體庫(kù)趨向于與周邊設(shè)備融合為一體，其功能也越來(lái)越復(fù)雜，出入庫(kù)常常有多層多排多列出入，出入庫(kù)頻率分析不好會(huì)直接影響工廠的成敗。

有效的較為準(zhǔn)確的計(jì)算可以為決策提供依據(jù)，但這些計(jì)算需要逐步分解，細(xì)致準(zhǔn)確。只有把每一步都計(jì)算進(jìn)去才是準(zhǔn)確的，才是可以為決策提供幫助的。希望我們的研究能有助于提升出入庫(kù)頻率計(jì)算效率。

[參考文獻(xiàn)]

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