自動化四向車（chē）貨架

電子商務與智能製造技術推動了自動化立體倉庫的快速發展與創新，在現代物流業（yè）中更加注重考慮（lǜ）物流係統整體的密度（dù）以及數字化、智能、信息化集成應用，而不是僅考慮單一設備和係統的能力，產生了“密（mì）集（jí）倉儲”的概念[1,2]。在物流產業的快速發展（zhǎn）過程用中，需要對物流倉儲係統進行全麵規劃和創（chuàng）新設（shè）計。與普通立體倉庫相比，密集倉（cāng）儲土地利用率和（hé）空（kōng）間利用率上可提高20%~100% 左（zuǒ）右，同時作業效率可提（tí）高20%，運行能（néng）耗（hào）可降低30%，單（dān）元投資成本（běn）可節約10% 左右, 密（mì）集倉儲係統因而越來越（yuè）多地受到行業的關注（zhù），其（qí）市場發展前景廣闊（kuò）[3]。作為麵向密集倉儲的重要搬運設（shè）備，智能托盤式四向穿梭車（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，在電控係統控製下，通過編碼器、RFID、光電傳感器等（děng）數字化技術精確定位各個輸入、輸出工（gōng）位，配置智能化調度係統，接收（shōu）物料後進行自動（dòng）往複穿（chuān）梭搬運，四向車無需人員操（cāo）作，運行速（sù）度快、智能化程度高，適用於各種物流存儲係統，能夠促進單元物（wù）料快速實現（xiàn）平麵自動輸送。在智能化調度係統的驅（qū）使下，多層多車協同並行作業，從而實現精準、高效的作業模式，為企業的（de）物流存（cún）儲係統提供新的物流解決方案（àn）

   關鍵機構設計（jì）

      數字化控製（zhì）及通訊技（jì）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（zì）學習算法，確（què）保高速運行、精準（zhǔn）定位、安全可靠。四向車選用（yòng）SIMATIC S7 係（xì）列（liè）PLC 作為核心控製器，充分利用其豐富的擴展性集成接口，將傳感器模塊、供電模塊、無線通訊模塊以及執行機構（gòu）模塊等（děng）集成，實現整車運動（dòng）導引、驅動控製、執行機構操作，安全防護等工作。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（xià）達任務指令，任務指令傳遞至PLC 完成計算處理後，轉變成具（jù）體的控製信號並輸送（sòng）至控製執行機構運動的驅動控（kòng）製（zhì）模（mó）塊中（zhōng），在該模塊（kuài）中對驅動直流電機進行調速（sù），進而控（kòng）製（zhì）執行（háng）機構完（wán）成相（xiàng）應動作。在這一過程（chéng）進行中，各類傳感器和RFID 係統將采集的定位、檢測、故障等信息通過Zigbee 子模塊反饋給上位（wèi）器，並由狀態顯示器反饋給倉庫操作人員，實現四向車動態（tài）信息的雙向傳遞。控製係統結構（gòu）如圖4 所示。

     密集倉儲係統的智能調度技術

     基（jī）於WCS 可以實現作業任務設（shè）置、貨位決策優化、密集多深位存儲、多層多四（sì）向（xiàng）車作業調度等各種功能。密集倉儲係統采用多任務模式，為保證四向車集（jí）群全局效率提升，需製定合理有效的智能調度策略。智能化調度（dù）包括庫區分配、任務優先級劃定、貨位分（fèn）配、路徑規劃等。在WCS 控製下（xià），密集庫中各設備基（jī）於（yú）實時路徑（jìng）規劃完成多任務並行作業；設備運行狀態實現3D 可視化監測；作業終端基於可（kě）視化界麵對多設備、入出庫作業、多深位貨物狀態進行監控，並根據作業數據分析完（wán）成遠程（chéng）診斷。密集倉儲係統（tǒng）調度（dù）架構如圖5 所示。

    作業能力評估

     四向車（chē）的作業能力受（shòu）倉庫（kù）訂單任務、調度技（jì）術、存儲策略、作業模（mó）式、設備技術參數等因素的（de）影響，其高低直接（jiē）影響密集倉儲係統的效率。四向車在垂直交叉軌道上（shàng）切換方向完成貨物的水平出入（rù）庫，具備單一作業和（hé）複合作業兩種（zhǒng）模式。

       在單一作業模式中，四（sì）向車一個周期內隻（zhī）完成一個出（入）庫任務；在（zài）複合作業模式中，設備一個周期內完（wán）成入庫和出庫兩個任務。在基於每層一（yī）台四向（xiàng）車的（de）係統配置下:

      1）在單一作業模式中，四向車入庫（kù）作業和出庫的作業時間相同，假設每層四向（xiàng）車的（de）平均單一作業時間為t1, 則該模式下（xià）的出入庫能力η1 可計算為

    2）在複合作業模式（shì）中，假設四向（xiàng）車的平均複合作業為t2, 則對應的出入庫η2 為

 

      案例四向車（chē）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、半成品存儲，整盤入出及揀選出庫等功能，總的占地麵積（jī）為1 765 m2，貨架總體高度為12 m，共有貨位4122 個。單元托盤尺寸為1 200mm×1 100 mm×1 200mm/1400mm( 長× 寬× 高)，單元最大（dà）載重（chóng）為1000 kg（含（hán）托盤）。倉庫中整體入出庫量不少於150 托/h，設備配置有四向車8 台，提升機3 台，輸送機係統（tǒng）6套。根據該企業對現代化物流的不同需求，在做大量的需（xū）求調研和分析後，設（shè）計出一套（tào）符合該（gāi）企業需求、性價比高、可拓展的方案，經（jīng）實際測試該密集存儲係（xì）統項目建成後與傳（chuán）統（tǒng）立體庫相比，庫容量提高了35%，設備（bèi）運行用電量能耗降低了30%。

       優越性能

     ① 提（tí）高（gāo）空（kōng）間利用率：其空間利用率為普通平庫（kù）的3-5倍； 

      ② 利用係（xì）統對貨品進行準確無誤的管理（lǐ），減少了在存儲貨物中出現的（de）差錯； 

      ③ 貨物在運送中實現自動化，減少貨物的破（pò）損率； 

      ④ 從傳統的“結（jié）果導向”轉變成“過程控製”，從傳統的“數據錄入”轉 變成“數（shù）據采集”； 

      ⑤ 先進的物（wù）流係統，提高企業生產管理水平；

      ⑥ 適（shì）用（yòng）環（huán）境不受層高限製，適用於低（dī）於5米高（gāo）倉庫（kù）和高於（yú）24米以上倉庫都很（hěn）適（shì）用。

       案例圖片