自动化四向车货架

电子商务与智能制造技术推动了自动化立体仓库的快速发展与创新，在现代物流业中更加注重考虑物流系统整体的密度以及数字化、智能、信息化集成应用，而不是仅考虑单一设备和系统的能力，产生了“密集仓储”的概念[1,2]。在物流产业的快速发展过程用中，需要对物流仓储系统进行全面规划和创新设计。与普通立体仓库相比，密集仓储土地利用率和空间利用率上可提高20%~100% 左右，同时作业效率可提高20%，运行能耗可降低30%，单元投资成本可节约10% 左右, 密集仓储系统因而越来越多地受到行业的关注，其市场发展前景广阔[3]。作为面向密集仓储的重要搬运设备，智能托盘式四向穿梭车（以下简称四向车）是一种智能型轨道导引自动换向变轨的搬运设备，在电控系统控制下，通过编码器、RFID、光电传感器等数字化技术精确定位各个输入、输出工位，配置智能化调度系统，接收物料后进行自动往复穿梭搬运，四向车无需人员操作，运行速度快、智能化程度高，适用于各种物流存储系统，能够促进单元物料快速实现平面自动输送。在智能化调度系统的驱使下，多层多车协同并行作业，从而实现精准、高效的作业模式，为企业的物流存储系统提供新的物流解决方案

   关键机构设计

      数字化控制及通讯技术

    四向车采用PLC 及工控机技术，实现逻辑控制，结合底层路径自学习算法，确保高速运行、精准定位、安全可靠。四向车选用SIMATIC S7 系列PLC 作为核心控制器，充分利用其丰富的扩展性集成接口，将传感器模块、供电模块、无线通讯模块以及执行机构模块等集成，实现整车运动导引、驱动控制、执行机构操作，安全防护等工作。密集库中采用Zigbee 无线通讯方式，上位控制器通过Zigbee 主模块向四向车下达任务指令，任务指令传递至PLC 完成计算处理后，转变成具体的控制信号并输送至控制执行机构运动的驱动控制模块中，在该模块中对驱动直流电机进行调速，进而控制执行机构完成相应动作。在这一过程进行中，各类传感器和RFID 系统将采集的定位、检测、故障等信息通过Zigbee 子模块反馈给上位器，并由状态显示器反馈给仓库操作人员，实现四向车动态信息的双向传递。控制系统结构如图4 所示。

     密集仓储系统的智能调度技术

     基于WCS 可以实现作业任务设置、货位决策优化、密集多深位存储、多层多四向车作业调度等各种功能。密集仓储系统采用多任务模式，为保证四向车集群全局效率提升，需制定合理有效的智能调度策略。智能化调度包括库区分配、任务优先级划定、货位分配、路径规划等。在WCS 控制下，密集库中各设备基于实时路径规划完成多任务并行作业；设备运行状态实现3D 可视化监测；作业终端基于可视化界面对多设备、入出库作业、多深位货物状态进行监控，并根据作业数据分析完成远程诊断。密集仓储系统调度架构如图5 所示。

    作业能力评估

     四向车的作业能力受仓库订单任务、调度技术、存储策略、作业模式、设备技术参数等因素的影响，其高低直接影响密集仓储系统的效率。四向车在垂直交叉轨道上切换方向完成货物的水平出入库，具备单一作业和复合作业两种模式。

       在单一作业模式中，四向车一个周期内只完成一个出（入）库任务；在复合作业模式中，设备一个周期内完成入库和出库两个任务。在基于每层一台四向车的系统配置下:

      1）在单一作业模式中，四向车入库作业和出库的作业时间相同，假设每层四向车的平均单一作业时间为t1, 则该模式下的出入库能力η1 可计算为

    2）在复合作业模式中，假设四向车的平均复合作业为t2, 则对应的出入库η2 为

 

      案例四向车已在某公司密集库项目中得到实际应用。该密集库实现化工成品、半成品存储，整盘入出及拣选出库等功能，总的占地面积为1 765 m2，货架总体高度为12 m，共有货位4122 个。单元托盘尺寸为1 200mm×1 100 mm×1 200mm/1400mm( 长× 宽× 高)，单元最大载重为1000 kg（含托盘）。仓库中整体入出库量不少于150 托/h，设备配置有四向车8 台，提升机3 台，输送机系统6套。根据该企业对现代化物流的不同需求，在做大量的需求调研和分析后，设计出一套符合该企业需求、性价比高、可拓展的方案，经实际测试该密集存储系统项目建成后与传统立体库相比，库容量提高了35%，设备运行用电量能耗降低了30%。

      优越性能

     ① 提高空间利用率：其空间利用率为普通平库的3-5倍； 

      ② 利用系统对货品进行准确无误的管理，减少了在存储货物中出现的差错； 

      ③ 货物在运送中实现自动化，减少货物的破损率； 

      ④ 从传统的“结果导向”转变成“过程控制”，从传统的“数据录入”转 变成“数据采集”； 

      ⑤ 先进的物流系统，提高企业生产管理水平；

      ⑥ 适用环境不受层高限制，适用于低于5米高仓库和高于24米以上仓库都很适用。

       案例图片