自動化立體倉儲系統(tǒng)研究

周憲楓 許偉

[摘 ? ?要]在對貨物進行輸送以及存儲時，應用自動化立體倉儲系統(tǒng)可以省時省力，還可以提高效率，降低成本，對現(xiàn)代物流的影響深遠。所以，針對制造業(yè)和物流業(yè)研究自動化立體倉儲系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義。文章主要研究了自動化立體倉儲系統(tǒng)。

[關鍵詞]自動化;立體;倉儲系統(tǒng)

[中圖分類號]TP273 [文獻標志碼]A [文章編號]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

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

1 自動化立體倉儲系統(tǒng)總體方案

自動化倉儲系統(tǒng)中，核心部分是自動化倉庫的設計，并進行模擬操作，可以了解實際配送情況以及倉儲情況。比如在設計倉庫時，對于采用的倉儲方式以及貨架結構需要根據(jù)貨物的大小以及存儲的頻率確定，這就需要對貨架的規(guī)格、倉庫的存儲數(shù)量合理設計，還要對堆垛機進行設計。

2 自動化立體倉儲系統(tǒng)的構成

自動化立體倉儲系統(tǒng)分為4個部分構成，即自動化立體倉庫、自動化成品裝箱碼垛系統(tǒng)、智能輸送系統(tǒng)和總控制器（圖1）。

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

2.1 倉儲系統(tǒng)設計

對自動化立體倉儲系統(tǒng)進行設計中，需要合理選擇機械設備、電氣設備以及各種控制設備。倉庫有不同的排列方式，存貨量也會有所不同，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)同時進行，沒有合理利用平面;采用轉移式的排列方式，就是一臺堆垛機的運行不局限于一個貨架，而是在多個貨架之間運行，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行的，對于不同的加工產(chǎn)品需要運行的工藝流程也有所不同，對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，但是會導致系統(tǒng)復雜化;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）管理中心是整個系統(tǒng)的核心，主要由上位機完成作業(yè)。具體功能是在上位機存儲倉庫中的貨物信息，對工業(yè)機器人的反饋信息能夠實時接收，還可以及時獲得貨物在運輸過程中所在位置，按照當前信息指令將入庫任務完成，入庫指標形成，由此監(jiān)督控制和管理整個倉儲系統(tǒng)。

（2）控制中心所發(fā)揮的主要功能是當管理中心發(fā)出指令之后嚴格執(zhí)行，分配有關的系統(tǒng)執(zhí)行部分，發(fā)揮上位機與執(zhí)行器的橋梁作用。當控制器運行中，可以對化立體倉庫系統(tǒng)自動控制，同時控制碼垛系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)，使這些系統(tǒng)都可以自動完成任務，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)行設備的運行中將設定的動作完成，從而實現(xiàn)所需的操作過程。

3 貨架的設計

固定貨架需要使用統(tǒng)一的貨箱裝運貨物，即便是不同類型的貨物也能夠存放在貨架上，采用設計方式更便于使用。在設計倉庫的過程中，要考慮到貨物的大小，還要詳細了解貨物周圍的空間以及貨架的結構。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，進行貨物儲存的時候無法順利實施。倉庫的高度要合理設計，操作上部貨物的時候要與貨架之間保持距離，操作下部貨叉的時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定為500mm，貨倉頂部的間隙設定為100mm。

自動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 堆垛機的設計

現(xiàn)在的堆垛機有很多種，根據(jù)貨架結構可以選擇兩種形式：單柱堆垛機和雙柱堆垛機。單柱堆垛機結構所具備的特點是，裝載平臺的提升運動可以在一根立柱上完成;而雙柱堆垛機所具備的特點是，需要將兩根立柱安裝在裝載平臺上，其中的一根立柱可以承載裝載平臺，使其處于水平運動狀態(tài)，另一個立柱則可以促使裝載平臺進行提升運動。

堆垛機總體結構設計;設計自由度裝載平臺，所涵蓋的內容包括提升機構、貨叉以及水平行走機構;對設計的機構校核強度，使強度和剛度都符合要求。自動化倉庫可以自動化運行，堆垛機是重要的體現(xiàn)。在進行堆垛機設計中，在設計機械結構時，根據(jù)具體的需要合理設計堆垛機的整體結構，并設計水平行走裝置、裝載平臺以及提升機構。

5 自動化立體化倉庫存儲策略

5.1 專用存儲模式

專用存儲模式所發(fā)揮的作用是針對每一類貨物都設計一個專用的貨位區(qū)，每個貨位所能夠存儲的貨物都是指定的。做到存儲模式針對特定的貨物，這種存儲模式的一個重要優(yōu)勢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，這種存儲模式也存在缺點，在存儲的時候做到了精細化，但是效率比較低，如果某個種類的貨物短缺，就會出現(xiàn)空置貨位的現(xiàn)象，造成浪費，導致立體倉庫不能合理利用。

5.2 分類存儲模式

這種存儲模式所具備的特點是對貨物分類存儲，按照貨物的存取頻率對獲取的位置合理規(guī)劃，存儲的位置具有很強的靈活性。這種存儲模式的使用頻率高，接近于堆垛機的起始位置。如果存取頻率不是很高，就會遠離堆垛機的起始位置，也就是說，距離倉庫的頂部非常近。這種倉儲模式有著清晰的區(qū)域規(guī)劃，管理非常便利，這是其優(yōu)點。分類存儲模式缺點，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 共享存儲模式

該倉儲系統(tǒng)的設計中，貨位運送有采用了上位機監(jiān)控的方式，包括準確的貨位以及出庫時間和入庫時間都能夠獲取，所應用的是基于共享模式建立起來的分類隨機存儲模式，劃分立體倉庫進行存取頻率高低的區(qū)域，之后可以根據(jù)需要隨機存取，分類存儲模式的優(yōu)點體現(xiàn)出來，突出了共享存儲模式的優(yōu)點，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，需要嚴格遵循幾項原則。在貨位將貨物存放好之后，不能對整個立體倉庫的穩(wěn)定性造成不良影響，要使生產(chǎn)效率提高，貨物的質量有所保證，就要做到先入庫的先出庫，使貨物的周轉效率提高。

6 結束語

在存儲貨物時，使用自動化立體倉儲系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的運轉效率，而且流水線作業(yè)效率也極大提高。所以，研究自動化倉儲系統(tǒng)對于制造業(yè)和物流業(yè)而言具有現(xiàn)實意義，不僅能夠提高經(jīng)濟效益，還可以創(chuàng)造社會效益。

參考文獻

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