自動化四向車貨（huò）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（zài）現代物流業中更加注重考慮物流係統整（zhěng）體的密度以及數字化、智能、信息（xī）化集成應用，而（ér）不是僅考慮單一設備和係（xì）統的能力，產生了“密集倉儲（chǔ）”的（de）概念[1,2]。在物流產業的快速發展過程用中，需要（yào）對物流（liú）倉儲（chǔ）係統進行全麵規劃和創新設計。與普通立體倉庫相比，密集倉（cāng）儲土地利用率和空間利用率（lǜ）上可提（tí）高20%~100% 左右，同（tóng）時作業效率可（kě）提高20%，運行能耗可降低30%，單元投資成（chéng）本可節約10% 左右, 密集倉儲係統因而越來越多地受到（dào）行業的關注（zhù），其市場發展前景廣（guǎng）闊[3]。作為麵向密集倉儲的重要搬運設備，智能托盤式四向穿梭車（以下簡稱四向車）是一種智能型軌（guǐ）道導引自動換向變軌的搬運設（shè）備，在電控係（xì）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、輸出工位，配置智能（néng）化調度係統（tǒng），接收物料後進行自動往複穿梭搬運，四向車無需人員操作，運行速度（dù）快、智能化程度高，適用於各種物流存儲係統（tǒng），能夠促進單元（yuán）物料快速實現平麵自動輸送。在智能化調（diào）度係統的驅使下，多層多車協同（tóng）並行作業，從而實現精準（zhǔn）、高效的作業模式，為企業的（de）物流存儲係（xì）統（tǒng）提供新的物流解決方案（àn）

   關鍵機構設計

      數字化控製（zhì）及通訊技術

    四向車采（cǎi）用PLC 及工控機技（jì）術，實現邏（luó）輯控（kòng）製，結合底層路徑自學習算法，確保高速運行、精準定位（wèi）、安全可靠。四向車（chē）選用（yòng）SIMATIC S7 係（xì）列PLC 作為核心（xīn）控製器，充分利用其（qí）豐富的擴展性集成接口，將傳（chuán）感器（qì）模塊、供電模塊、無線通訊模塊（kuài）以及執行機構模塊等集成，實現整車運動導（dǎo）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（shì），上位控（kòng）製器通過Zigbee 主模塊向四向車（chē）下達任務指令，任務指令傳遞至PLC 完成計算處理後，轉（zhuǎn）變成具體的控（kòng）製信號並輸送至控（kòng）製執行機構運動的驅（qū）動控製模塊中，在該模塊中對驅動直流電機（jī）進行調速，進而控製（zhì）執行機構完成相應動作。在這一過程進行中，各類傳感器和RFID 係統將采集的定位、檢測、故障等（děng）信息通過Zigbee 子模塊反饋給上位器，並由狀態顯示器反饋給（gěi）倉庫操作人員，實（shí）現四（sì）向車動（dòng）態信息的雙向傳遞。控製係統結構如圖4 所示。

     密（mì）集倉儲係統的智能調度技術

     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、多層多四向車作業調（diào）度等各種功能。密集（jí）倉儲係統采用多任務模式，為（wéi）保證四向車集群全局效率（lǜ）提升，需（xū）製定合理有效的智能調度策略。智能（néng）化調度包括庫區分配、任務優（yōu）先級（jí）劃定、貨位分配、路徑規劃等。在WCS 控（kòng）製下，密集庫中各（gè）設備基於實時路徑規劃完成多任務並行作業；設備運行狀態實現3D 可視（shì）化監測；作業終端基於（yú）可視化界麵對多設備、入出庫作業、多深位貨物狀態進行監控，並根據作（zuò）業數據分（fèn）析完成遠程診斷。密（mì）集倉儲係統調度架構如（rú）圖5 所示。

    作業能力評估

     四（sì）向車的（de）作業能力受倉庫訂單任務、調度技術、存儲（chǔ）策略、作業（yè）模式、設備技術參數等因素的影響，其高低直接影響密集倉儲係統的（de）效（xiào）率。四向車在垂直交（jiāo）叉軌（guǐ）道上切換方向完（wán）成（chéng）貨物的水（shuǐ）平出（chū）入庫，具備單一作業和複合作業兩種模式。

       在單一作業模式中，四向車一（yī）個周期內隻完成一（yī）個出（入）庫任務；在複合作（zuò）業模式中，設備一（yī）個周期內完成入庫和出庫兩個任（rèn）務。在基於每（měi）層一台四向車的係統配置下:

      1）在單一（yī）作業模式中，四向車入庫作業和出庫的作（zuò）業時間相同（tóng），假設每（měi）層四向車的平均單一作業時間為t1, 則（zé）該模式下的出（chū）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（wéi）t2, 則對應的出（chū）入庫η2 為

 

      案例（lì）四（sì）向車已在某公司密集庫項目中得到實際應用。該密集庫實現（xiàn）化工成品、半成品存儲，整盤入出及揀選出庫等功能（néng），總的（de）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（chǐ）寸為1 200mm×1 100 mm×1 200mm/1400mm( 長× 寬× 高)，單元最大載重為1000 kg（含托（tuō）盤）。倉庫（kù）中整體入出庫量（liàng）不少於150 托/h，設備配置有四向車8 台（tái），提升機3 台，輸（shū）送機係統6套（tào）。根據（jù）該企業對現代化物流的不同需（xū）求，在做大量的需求調研和分析後，設（shè）計出一套符合該企業需求（qiú）、性價比高、可拓展（zhǎn）的方案，經實際測試（shì）該密集（jí）存儲係統項目（mù）建成後（hòu）與傳統立體庫相比，庫容量提高（gāo）了35%，設（shè）備運（yùn）行用電（diàn）量能耗降低了30%。

       優越性能

     ① 提高空間利用率：其空間利用率（lǜ）為普通平庫（kù）的3-5倍； 

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

      ③ 貨物在運送中（zhōng）實現自動化，減少貨物的破損率； 

      ④ 從傳（chuán）統的“結果導向”轉變成“過程（chéng）控製”，從傳（chuán）統的“數據錄入”轉 變（biàn）成“數據采集（jí）”； 

      ⑤ 先進的物流係統，提高企業生產管理水平；

      ⑥ 適用環（huán）境不受層高限製，適用於低（dī）於5米高倉庫和高於24米（mǐ）以上倉庫都很適用。

       案例（lì）圖片