立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1立體倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化輸送系統(tǒng)隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，物流行業(yè)作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中的一個(gè)新興服務(wù)部門，在“第三利潤(rùn)源”中發(fā)揮著越來越大的作用。軍需物流在軍隊(duì)管理中正日益上升到戰(zhàn)略地位,未來戰(zhàn)爭(zhēng)的較量就是后勤保障能力的較量。從而,對(duì)軍需物流的核心——自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)(AutomatedStorageandRetrievalSystem)在軍隊(duì)中的應(yīng)用研究成為決策者所面臨的重要課題之一。目前,國(guó)內(nèi)軍隊(duì)的軍需部門越來越多的采用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平面?zhèn)}庫(kù),對(duì)備裝、藥材進(jìn)行存儲(chǔ)、分配和管理,從而提高軍隊(duì)的物流管理水平和后勤保障能力并降低使用成本減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)主要由貨架、堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送機(jī)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)管理、監(jiān)控系統(tǒng)組成。出入庫(kù)輸送系統(tǒng)作為立體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)區(qū)與外界(出入庫(kù)站臺(tái))交接的關(guān)鍵設(shè)備,其設(shè)計(jì)的好壞直接影響整個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的合理性和貨物流通的順暢性,每個(gè)立體倉(cāng)庫(kù)的輸送系統(tǒng)各異,存儲(chǔ)流程也不同,因而輸送系統(tǒng)是倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備中變化最多、最有特色的子系統(tǒng),其方案的選擇和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞將直接影響立體倉(cāng)庫(kù)的使用效率。輸送系統(tǒng)的主要設(shè)備包括鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、輥式輸送機(jī)、平面移載機(jī)、拆疊盤機(jī)和穿梭車等組成。鏈?zhǔn)胶洼伒朗捷斔蜋C(jī)主要是承擔(dān)托盤貨物在經(jīng)緯方向上的輸送。平面移載機(jī)則是完成托盤貨物在經(jīng)緯方向上90°平移,實(shí)現(xiàn)托盤貨物的平面輸送。拆疊盤機(jī)是將單個(gè)空托盤收集疊放成一摞(每摞4~6個(gè)空托盤)送入立體倉(cāng)庫(kù)中保存或?qū)⒊赊胀斜P從立庫(kù)中取出拆開然后一個(gè)一個(gè)送到出入庫(kù)站臺(tái)供上貨使用。穿梭車能替代鏈?zhǔn)胶洼伒朗捷斔蜋C(jī),其作用是可將托盤貨物從一個(gè)指定位置送到另一指定位置。輸送系統(tǒng)的組成各式各樣,下面舉例敘述已投入使用的輸送系統(tǒng)(見圖1)。21個(gè)自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)2.1立體倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)總結(jié)見圖2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)占地面積:100m×48m×22.3m;高層貨架貨位數(shù):18排×11層×46列=9108個(gè)貨位;2.2雙向運(yùn)行輥式鉆機(jī)鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)27臺(tái),其中16臺(tái)單向運(yùn)行,11臺(tái)雙向運(yùn)行;雙向運(yùn)行輥式輸送機(jī)9臺(tái);雙向運(yùn)行輥式移載機(jī)23臺(tái);雙向動(dòng)力鏈條穿梭車1臺(tái);帶雙向動(dòng)力輥道貨物揀選臺(tái)2套;拆疊盤機(jī)1臺(tái);帶雙向動(dòng)力輥道出入庫(kù)站臺(tái)5個(gè)。2.3貨物運(yùn)輸階段(1)砌空盤機(jī)上傳貨物出庫(kù)后,空托盤需要返回庫(kù)中保存。這里首先敘述空托盤回庫(kù)流程;載有貨物的托盤在出入庫(kù)站臺(tái)由操作人員將貨物搬走后按動(dòng)完成按鈕空托盤通過輥式移載機(jī)平移和鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)自動(dòng)輸送到拆疊盤機(jī)上(圖8),拆疊盤機(jī)自動(dòng)將空托盤碼成6個(gè)一摞,輸送到H處,同時(shí),穿梭車到H處將一摞空托盤接走送到B處,在由B處的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)送到1#巷道口,這時(shí)(一#)巷道堆垛機(jī)到巷道口將一摞空托盤取出送到高層貨架中的空貨位存儲(chǔ),同時(shí)(一#)巷道堆垛機(jī)將存儲(chǔ)信息通過無(wú)線機(jī)站通訊系統(tǒng)傳送到自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)。(穿梭車可將一摞空托盤或貨物送到任何一個(gè)巷道口,完全由管理計(jì)算機(jī)按照優(yōu)化組合完成。這里舉例送到(一#)巷道以下如此。(2)堆垛機(jī)和地面式成網(wǎng)作業(yè)貨物要入庫(kù)時(shí)出入庫(kù)站臺(tái)需要空托盤,管理計(jì)算機(jī)通過無(wú)線機(jī)站通訊系統(tǒng)將信息傳送到(一#)巷道堆垛機(jī)和穿梭車上,(一#)巷道堆垛機(jī)從高層貨架中取出一摞空托盤送到(一#)巷道口,一摞空托盤通過鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)送到C處,穿梭車自動(dòng)到C處接空托盤送到H處,H處鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)將一摞空托盤送上拆疊盤機(jī)進(jìn)行自動(dòng)拆盤,拆開后的空托盤一個(gè)一個(gè)送到出入庫(kù)站臺(tái)由操作人員碼貨進(jìn)行貨物入庫(kù)作業(yè)。(3)主輸送系統(tǒng)的改造一摞空托盤由拆疊盤機(jī)進(jìn)行自動(dòng)拆盤,拆開后的空托盤一個(gè)一個(gè)自動(dòng)送到各個(gè)出入庫(kù)站臺(tái)上,操作人員將需要入庫(kù)的貨物碼到空托盤上按動(dòng)完成按鈕,載貨托盤由輥式移載機(jī)平移和鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)自動(dòng)送到A處平移轉(zhuǎn)向進(jìn)入主輸送系統(tǒng)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理計(jì)算機(jī)分配巷道,主輸送系統(tǒng)將載貨托盤由鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)送到B處,在由B處輥式移載機(jī)平移和鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)送到1#巷道口,這時(shí)(一#)巷道堆垛機(jī)到巷道口將載貨托盤取出同時(shí)讀條形碼后送到高層貨架中的空貨位存儲(chǔ),同時(shí)(一#)巷道堆垛機(jī)將條形碼及存儲(chǔ)的相關(guān)信息通過無(wú)線機(jī)站通訊系統(tǒng)傳送到自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)。(4)主輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)貨物要出庫(kù)時(shí),操作人員在管理計(jì)算機(jī)上輸入相關(guān)信息,管理計(jì)算機(jī)和無(wú)線機(jī)站通訊系統(tǒng)將相關(guān)信息傳送到(一#)巷道堆垛機(jī),(一#)巷道堆垛機(jī)判別相關(guān)信息后到高層貨架中取出需要的貨物送到(一#)巷道口,載貨托盤通過鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)和輥式移載機(jī)平移送到C處進(jìn)入主輸送系統(tǒng),通過主輸送系統(tǒng)將有貨托盤輸送到A處,由A處平移轉(zhuǎn)向輸送到出入庫(kù)站臺(tái)由操作人員卸貨,卸完貨操作人員按動(dòng)完成按鈕,卸完貨的空托盤通過輥式移載機(jī)平移和鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)送到拆疊盤機(jī)處進(jìn)行自動(dòng)疊盤入庫(kù)保存。(5)出入庫(kù)作業(yè)安排有時(shí)貨物需要拿出一部分剩余部分還需入庫(kù),這里安排了兩個(gè)分選臺(tái)(圖6),分選貨物的出入庫(kù)作業(yè)完全由穿梭車完成,這里就不多敘述。3計(jì)算自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)容量的系統(tǒng)能力3.1用擺動(dòng)車計(jì)算空磁盤輸入能力在整個(gè)輸送系統(tǒng)中,穿梭車主要負(fù)責(zé)空托盤的輸送。(1)各節(jié)點(diǎn)的作業(yè)效率在空托盤入庫(kù)作業(yè)時(shí),穿梭車負(fù)責(zé)將輸送機(jī)H端口處6個(gè)一摞的空托盤送到各個(gè)巷道的輸送機(jī)入庫(kù)端口,完成貨物出庫(kù)所騰出的空托盤入庫(kù)作業(yè)。考慮5個(gè)出入庫(kù)站臺(tái)同時(shí)出庫(kù)的情況。穿梭車作空托盤入庫(kù)作業(yè)運(yùn)行共有8個(gè)節(jié)點(diǎn),設(shè)穿梭車的起始位置在輸送機(jī)H端口處送到B端口處,由于穿梭車運(yùn)行到各節(jié)點(diǎn)的概率是一樣,各占1/8的概率,所以只考慮其運(yùn)行的最遠(yuǎn)距離和最近距離為:Smin=0;Smax=42000mm;平均高速運(yùn)行時(shí)間為:T2=20.27÷40×60=30.4s;穿梭車的平均作業(yè)時(shí)間為:T=T1+T2=14.4+30.4=44.8s/摞;考慮不均勻性影響系數(shù)為:k=1.05;穿梭車的入庫(kù)作業(yè)效率為:n1=3600÷(44.8×1.05)=76摞/小時(shí);考慮穿梭車工作效率為85%,則實(shí)際工作能力為:5個(gè)出入庫(kù)站臺(tái)卸貨完成后的空托盤要通過疊盤機(jī)進(jìn)行疊盤,考慮操作人員卸貨的時(shí)間設(shè)為30s,以1#出入庫(kù)站臺(tái)最近為例,在卸貨結(jié)束的空托盤從出入庫(kù)站臺(tái)退出,而下一個(gè)盤貨送進(jìn)來的時(shí)間需要為:28s,轉(zhuǎn)換為一個(gè)空托盤的時(shí)間為:58s。因?yàn)榇┧筌嚨钠骄鳂I(yè)時(shí)間為:44.8<58s,同時(shí)考慮H處輸送機(jī)的緩沖能力,所以穿梭車對(duì)空托盤入庫(kù)作業(yè)的能力能夠滿足要求。(3)穿車作業(yè)效率計(jì)算在空托盤出庫(kù)作業(yè)時(shí),穿梭車負(fù)責(zé)將6個(gè)一摞的空托盤從各個(gè)巷道輸送機(jī)出庫(kù)端口上取出放到H處輸送機(jī)端口,巷道的選擇由管理計(jì)算機(jī)根據(jù)各巷道堆垛機(jī)的閑忙情況進(jìn)行自動(dòng)分配。考慮5個(gè)出入庫(kù)站臺(tái)同時(shí)入庫(kù)的情況。穿梭車作空托盤出庫(kù)作業(yè)運(yùn)行共有8個(gè)作業(yè)節(jié)點(diǎn),設(shè)穿梭車的起始位置在(一#)巷道輸送機(jī)C端口處送到輸送機(jī)H端口處,由于穿梭車運(yùn)行到各作業(yè)節(jié)點(diǎn)的概率是一樣,各占1/8的概率,所以只考慮其運(yùn)行的最遠(yuǎn)距離和最近距離為:Smin=0;Smax=39000mm;考慮不均勻性影響系數(shù)為:k=1.05;穿梭車的入庫(kù)作業(yè)效率為:n1=3600÷(42.5×1.05)=80.7摞/小時(shí);考慮穿梭車工作效率為85%,則實(shí)際工作能力為:n=n1×85%=80.7×85%=68.6摞/小時(shí);每摞=6盤;6×68.6摞=411盤/小時(shí);5個(gè)出入庫(kù)站臺(tái)同時(shí)上貨,同時(shí)需要空托盤到各個(gè)出入庫(kù)站臺(tái),考慮人工上貨時(shí)間和拆疊盤機(jī)進(jìn)行拆盤及空托盤輸送到出入庫(kù)站臺(tái)的時(shí)間與空托盤入庫(kù)時(shí)間基本一致,穿梭車空托盤出庫(kù)作業(yè)的能力能夠滿足貨物入庫(kù)要求。3.2出入庫(kù)效率計(jì)算由于主輸送機(jī)上貨盤的流動(dòng)是單向連續(xù)性的,其效率由銜接設(shè)備的效率決定。需計(jì)算的是出入庫(kù)站臺(tái)上的輸送機(jī)的效率,出入庫(kù)站臺(tái)輸送系統(tǒng)是雙向運(yùn)行,同時(shí)受到操作員碼卸貨速度、輸送系統(tǒng)和拆疊盤機(jī)的輸送效率的影響,該處輸送機(jī)的效率也反映整個(gè)物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的出入庫(kù)效率。輸送機(jī)的功能參數(shù):輸送機(jī)的輸送速度為:18m/min;考慮操作工卸貨時(shí)間為:30s/盤;輸送線之間的銜接時(shí)間定為:5s/盤;入庫(kù)時(shí),1#出入庫(kù)站臺(tái)的入庫(kù)效率最高,取該處輸送機(jī)到A處11m考慮。所以每個(gè)出入庫(kù)站臺(tái)入庫(kù)的平均效率為:n=(40+28)÷2=68÷2=34盤/小時(shí);考慮5個(gè)出入庫(kù)站臺(tái)同時(shí)出庫(kù)之間的互相影響,取平衡系數(shù):k=0.9;整個(gè)立庫(kù)的入庫(kù)頻率為:5×34×0.9=153盤/小時(shí);(2)出庫(kù)效率計(jì)算出庫(kù)效率與入庫(kù)效率基本一致這里無(wú)需計(jì)算。(3)出入庫(kù)效率入庫(kù)效率為:153盤/小時(shí);出庫(kù)效率為:153盤/小時(shí);4庫(kù)前輸送系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)備是由貨架、堆垛機(jī)、輸送系統(tǒng)和托盤組成,其中貨架和堆垛機(jī)沒有太多的變化。貨架無(wú)非是橫梁式、牛腿式和重力式,其中有焊接和組合兩種方式的,堆垛機(jī)有單立柱和雙立柱形式的。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)變化繁多在于用戶需求的庫(kù)前輸送系統(tǒng)方案的變化,自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的好壞關(guān)鍵是方便用戶的出入庫(kù)作業(yè)和出入庫(kù)效率及庫(kù)前區(qū)的整理和登記發(fā)放及物流的順暢。輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平的高低將直接影響自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的最終使用效率,如果輸送系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)不好就不能顯示出自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)越,就不能形成一個(gè)完好的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)。巷道式堆垛機(jī)數(shù)量:9臺(tái)(單立柱,單元承載500kg);穿梭車上鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的速度:18m/min;穿梭車的運(yùn)行速度:40m/min;穿梭車的加減速時(shí)間為:2.2s(取a=0.3m/s2)穿梭車的加減速距離為:0.73m;穿梭車和輸送線銜接的輸送時(shí)間約為:5s;其固定的運(yùn)行時(shí)間為:T1=(5+2.2)×2=14.4s;分別考慮出入庫(kù)的情況下空托盤的輸送情況:(2)運(yùn)動(dòng)作業(yè)效率計(jì)算所以穿梭車的運(yùn)行平均距離為:S=(0+42000)÷2=21000mm;高速運(yùn)行距離為:S1=21000-730=20270mm=20.27m;n=n1×85%=76×85%=64.6摞/小時(shí);每摞=6盤;6×64.6摞=387盤/小時(shí);所以穿梭車的運(yùn)行平均距離為:S=(0+39000)÷2=19500mm;高速運(yùn)行距離為:S1=19500-730=18770mm=18.77m;平均高速運(yùn)行時(shí)間為:T2=18.77÷40×60=28.1s;穿梭車的平均作業(yè)時(shí)間為:T=T1+T2=14.4+28.1=42.5s;(1)入庫(kù)效率計(jì)算組好盤的貨盤在輸送機(jī)輸送到A處的時(shí)間為:T1=(11+1.5)÷18×60+5=47s;空托盤補(bǔ)充上來的時(shí)間為:T2=3÷18×60+5=15s;所有時(shí)間總計(jì)為:T1+T2=47