自動化四向車貨架

        電子商務與智能製造技術推動了自（zì）動化立（lì）體倉庫的快速發展與創新，在現代物流（liú）業中更加（jiā）注重考慮（lǜ）物流係統整體的密度以及數字（zì）化、智能、信息化（huà）集成應用，而不是僅考慮（lǜ）單一（yī）設備（bèi）和係統的能力，產生了“密集倉儲”的概念[1,2]。在物流產業的快速發展（zhǎn）過程用（yòng）中，需要對（duì）物流倉儲係統進行全麵規劃和創新（xīn）設計。與普通立體倉庫相比，密集倉儲土地利用率和空間利用率上可提（tí）高20%~100% 左右，同時作（zuò）業效率可提高20%，運行（háng）能耗可（kě）降低30%，單元投資成本可（kě）節約（yuē）10% 左右, 密集倉儲（chǔ）係統因（yīn）而越來越多（duō）地受到行業的關注，其市場發展前景廣闊（kuò）[3]。作為麵向密集倉儲的重（chóng）要搬運設備，智能托盤式四向穿梭車（以下簡稱（chēng）四向車）是一種智能型軌道導引自動換向變軌（guǐ）的搬運設備，在電控係（xì）統控製下，通過編碼器、RFID、光電傳感器等數字化技術精確定位各個輸入、輸出工位，配置智能化（huà）調（diào）度係統，接收（shōu）物料後進行自（zì）動往複穿梭搬運（yùn），四向車無需人員（yuán）操作，運行速（sù）度快、智能化程度高，適用於各種物流存儲係統，能（néng）夠促進單元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（yè），從而實（shí）現精準、高效（xiào）的作業模式，為企業的物流存儲係統提供（gòng）新的物流解決方案

   關鍵機構設計

      數字化控製（zhì）及通訊技術（shù）

    四向車采用PLC 及工控機技術，實現邏輯控製（zhì），結（jié）合底層路徑（jìng）自學習算法（fǎ），確保高速運行（háng）、精準定位、安全可靠。四向車選（xuǎn）用（yòng）SIMATIC S7 係列PLC 作為核心控製器，充分利用其豐富（fù）的擴展性（xìng）集成接（jiē）口，將傳感器模塊、供電模塊、無線通訊模塊以及執（zhí）行（háng）機構模塊（kuài）等集成，實現（xiàn）整車運動導（dǎo）引、驅動（dòng）控製、執行機構操作，安全防（fáng）護等工（gōng）作。密集庫中采用Zigbee 無線通訊（xùn）方式，上位控製器（qì）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（wán）成計算處理後，轉變成具體的控製信號並輸（shū）送至控製執行（háng）機構運動的（de）驅（qū）動（dòng）控製模（mó）塊中（zhōng），在該模塊中對驅動直流電機進行調（diào）速，進而（ér）控（kòng）製執行機構完成相應動作。在這一過程進行中，各類傳感（gǎn）器和RFID 係（xì）統（tǒng）將采集的定位、檢測、故障等信息通過Zigbee 子模（mó）塊反饋給（gěi）上位器（qì），並（bìng）由狀態顯示器反饋給倉庫操作人員，實現四向車動態信息的雙向傳遞。控製係（xì）統（tǒng）結構如圖4 所示。

     密集倉儲係（xì）統（tǒng）的智能調度技（jì）術

     基於WCS 可以實現作業任務設置、貨位決策優化、密集多深位存儲（chǔ）、多層多（duō）四向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（zhèng）四向車集群全（quán）局（jú）效率提升，需製（zhì）定合理有效的智能調度策略。智能化調度（dù）包括庫（kù）區分配、任務優先級劃定、貨位分配、路徑規劃等。在WCS 控製下（xià），密集（jí）庫中各（gè）設備基於實時（shí）路徑規劃完成多任（rèn）務並行作業；設備運行（háng）狀態實現3D 可（kě）視化監（jiān）測；作業終端基於（yú）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成遠程診斷。密集（jí）倉儲係統調度架構（gòu）如圖（tú）5 所示。

    作（zuò）業能力評估

     四向車的（de）作業能力受倉庫訂單任（rèn）務、調度技術、存儲策略、作業模式（shì）、設備技術參數等因素的影響，其（qí）高低直接影響密集倉儲係統的效率。四向車在垂（chuí）直交叉（chā）軌道上切換方向完成貨物的水平出入庫，具備（bèi）單一作業和複合作業兩種模式。

       在（zài）單一（yī）作業模式中，四向（xiàng）車一個周期（qī）內隻完成一個出（入）庫（kù）任務；在複合（hé）作業模式中，設備一個周期內完成入庫和（hé）出庫兩個任務。在基於每層一（yī）台四向車的係統配置下:

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

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

 

      案（àn）例四向車已在某公司密集（jí）庫項目中得到實際應（yīng）用。該密集庫實現化工成品、半（bàn）成品存儲，整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12 m，共有貨位4122 個。單元（yuán）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）。倉庫中整體入出庫量不少於150 托/h，設（shè）備配置（zhì）有四向車8 台，提升機（jī）3 台，輸送機係統6套。根據該企業對現代化物流的不同需（xū）求，在做大量（liàng）的需（xū）求調研（yán）和分析後，設計出一套符合該企業需求、性價比高、可拓展的（de）方案，經實際測試該密集存儲係（xì）統項目建成後與傳統立體庫（kù）相（xiàng）比，庫（kù）容量（liàng）提高了35%，設備運行用電（diàn）量能耗降低（dī）了30%。

       優越性能

     ① 提高空間（jiān）利用率：其空間利（lì）用率為普通平庫的3-5倍； 

      ② 利用係統（tǒng）對（duì）貨品進行準（zhǔn）確無誤的管理（lǐ），減少了在存儲貨物中（zhōng）出現的差錯； 

      ③ 貨（huò）物在（zài）運送中實現自（zì）動化，減少（shǎo）貨物的破損率； 

      ④ 從（cóng）傳（chuán）統的“結果導向”轉變成“過程控製”，從傳統的（de）“數據錄入”轉 變成“數（shù）據采集”； 

      ⑤ 先進的物流係（xì）統，提高企（qǐ）業生產管理（lǐ）水平；

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

       案例圖片