無堆垛機(jī)立體倉庫工作流程研究

吳鐘鳴

(金陵科技學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，江蘇 南京 211169)

自動(dòng)化立體倉庫是通過自動(dòng)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)貨物進(jìn)出庫的全自動(dòng)控制，并且倉庫的運(yùn)行管理也由系統(tǒng)自動(dòng)完成。目前自動(dòng)化立體倉庫在工業(yè)與物流倉儲(chǔ)領(lǐng)域中應(yīng)用越來越普遍，其具有的高效率日益受到重視。

1 自動(dòng)化立體倉庫組成

自動(dòng)化立體倉庫除存儲(chǔ)庫房、貨架系統(tǒng)外，為了實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)存儲(chǔ)和取出，還需要相應(yīng)的管理、監(jiān)控以及執(zhí)行系統(tǒng)。本文所討論為無堆垛機(jī)式自動(dòng)化立體倉庫［1-2］，其自動(dòng)化立體倉庫的構(gòu)成如圖1 所示［3-4］。

圖1 自動(dòng)化立體倉庫結(jié)構(gòu)圖

1.1 貨物編碼與識(shí)別設(shè)備

目前自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)中的分揀系統(tǒng)的信號(hào)輸入與識(shí)別通常有四種方式:分別為鍵盤錄入方式;聲音識(shí)別輸入方式;光學(xué)識(shí)別設(shè)備及條形碼和激光掃描器配合方式;電子標(biāo)簽與無線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)等方式［5-6］。

貨物編碼與識(shí)別系統(tǒng)可采用電子標(biāo)簽與無線射頻識(shí)別技術(shù)來對(duì)貨物進(jìn)行編碼與識(shí)別。電子標(biāo)簽附著在被識(shí)別的物體上(表面或內(nèi)部)，標(biāo)簽中存儲(chǔ)了該貨物的相關(guān)信息，當(dāng)帶有電子標(biāo)簽的貨物或料箱通過讀卡器可識(shí)讀范圍時(shí)，閱讀器自動(dòng)以無線方式將電子標(biāo)簽中的約定識(shí)別信息取出來，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別物品或自動(dòng)收集物品標(biāo)志信息的功能［6］。貨物料箱在入庫前對(duì)貨物進(jìn)行編碼并輸入電子標(biāo)簽中，同時(shí)相關(guān)信息進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)與管理系統(tǒng)，系統(tǒng)指定貨物相應(yīng)的存放位置，隨后通過貨架輸送系統(tǒng)使貨物到達(dá)指定位置。

1.2 貨物輸入與輸出系統(tǒng)

輸入/輸出系統(tǒng)采用滾筒輸送機(jī)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，負(fù)責(zé)將貨物運(yùn)往到貨架入口區(qū)及將出口貨物輸送到相應(yīng)位置。貨物分類系統(tǒng)選擇平推式分類輸送機(jī)。垂直輸送機(jī)為與貨架系統(tǒng)匹配，采用循環(huán)運(yùn)動(dòng)的垂直輸送機(jī)來進(jìn)行貨箱的垂直上下升降運(yùn)輸。

1.3 貨位移動(dòng)式貨架系統(tǒng)

貨架系統(tǒng)采用貨位可移動(dòng)式貨架，可以分層制造，按需要進(jìn)行組裝。貨架的貨位是通過一個(gè)地址編碼系統(tǒng)來進(jìn)行編址，其地址系統(tǒng)初始化后存儲(chǔ)于管理系統(tǒng)中。采用射頻技術(shù)標(biāo)識(shí)的貨物編號(hào)與地址代碼相對(duì)應(yīng)。貨架可按照一定的順序進(jìn)行貨位輪換作業(yè)，將需要出貨的貨物移至出貨口。

1.4 控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)

控制系統(tǒng)采用上下位機(jī)方式進(jìn)行控制，管理系統(tǒng)上位機(jī)提供人員操作界面來進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行操作與管理。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為所有運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的監(jiān)控設(shè)備，與上位管理系統(tǒng)機(jī)組成一個(gè)完整的監(jiān)控與管理系統(tǒng)(圖2)。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

自動(dòng)化倉庫的管理系統(tǒng)包括貨物管理、數(shù)據(jù)管理、貨位管理及信息管理。入庫時(shí)將貨箱合理分配到各個(gè)輸送作業(yè)區(qū)，出庫時(shí)按優(yōu)化算法，或其他排隊(duì)原則，提高出庫的效率。系統(tǒng)可隨時(shí)打印相關(guān)報(bào)表，并可隨時(shí)查詢貨物存放的位置。

自動(dòng)化倉庫的信息系統(tǒng)還可以與企業(yè)的管理信息系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理的自動(dòng)化。同時(shí)由于使用自動(dòng)化倉庫，促進(jìn)企業(yè)的科學(xué)管理，減少了浪費(fèi)，保證均衡生產(chǎn)，提高了操作人員素質(zhì)和管理人員的水平。自動(dòng)化立體倉庫的倉儲(chǔ)管理信息準(zhǔn)確及時(shí)，方便企業(yè)時(shí)刻掌握庫存情況，根據(jù)生產(chǎn)及市場(chǎng)情況及時(shí)反應(yīng)，提高了生產(chǎn)的應(yīng)變能力和決策能力［5］。

貨架與進(jìn)出貨控制所有設(shè)備均由現(xiàn)場(chǎng)控制單元PLC進(jìn)行控制，其接收上位機(jī)傳送來的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相關(guān)設(shè)備工作，并且也同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)工作設(shè)備的情況反饋給上位機(jī)。

2 工作流程

不論是何種倉庫，主要的工作流程都為入庫、出庫與盤庫等工作。對(duì)于自動(dòng)化立體倉庫而言，作業(yè)流程包括信息流程和貨物流程，作業(yè)流程反映出倉庫的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)倉庫的作業(yè)方式和控制順序，自動(dòng)化立體倉庫的作業(yè)流程通?？煞譃?入庫作業(yè)流程、庫內(nèi)搬運(yùn)作業(yè)流程(揀貨)、出庫作業(yè)流程、倒庫作業(yè)流程及與之配套的數(shù)據(jù)生成和報(bào)表查詢等工作內(nèi)容［3］。

2.1 入庫流程

入庫流程是自動(dòng)化立體倉庫工作的一個(gè)重要步驟，該流程負(fù)責(zé)從貨物的清點(diǎn)、標(biāo)識(shí)、生成相應(yīng)報(bào)表、產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)貨位信息，進(jìn)入貨架區(qū)對(duì)應(yīng)貨位的過程。

入庫貨物在到達(dá)立體倉庫時(shí)，首先要在準(zhǔn)備區(qū)進(jìn)行入庫清點(diǎn)，核對(duì)種類、數(shù)量、包裝。核對(duì)無誤后輸入貨物相關(guān)信息，由管理機(jī)根據(jù)入庫數(shù)據(jù)自動(dòng)生成貨物電子標(biāo)簽，結(jié)合貨架區(qū)的實(shí)時(shí)貨位信息生成產(chǎn)生貨物存放位置。貼上電子標(biāo)簽的貨物進(jìn)入分檢流程，并由輸送系統(tǒng)進(jìn)入貨架區(qū)，進(jìn)入射頻識(shí)別的讀卡器能量范圍時(shí)，電子標(biāo)簽攜帶的信息被系統(tǒng)讀入，并傳遞給監(jiān)控系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)貨位坐標(biāo)參數(shù)，產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)。在監(jiān)控系統(tǒng)控制下，現(xiàn)場(chǎng)工作單元開始工作，貨架系統(tǒng)將接收到的貨位傳送到目的地址，一批貨物輸送完畢后，系統(tǒng)等待接收下一作業(yè)命令?？刂葡到y(tǒng)同時(shí)把作業(yè)完成信息返回給管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行入庫管理［3-6］。工作流程如圖3 所示。

圖3 自動(dòng)化立體倉庫入庫流程

2.2 出庫流程

出庫作業(yè)流程如圖4 所示。管理員在收到貨物需求信息后，根據(jù)要求將貨物信息輸入管理系統(tǒng)，管理系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行庫存查詢，并按照某種出入庫原則生成出庫作業(yè)單。該出庫命令由網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前出庫作業(yè)狀態(tài)，安排輸送系統(tǒng)進(jìn)行出貨。出貨完畢管理系統(tǒng)更新庫存數(shù)據(jù)庫中的貨物信息和貨位占用情況，完成出庫管理。

圖4 自動(dòng)化立體倉庫出庫作業(yè)流程

2.3 揀貨工作流程

由于本文中所采用的無堆垛機(jī)的自動(dòng)化立體倉庫，故所有的揀貨工作流程由貨架自動(dòng)完成(圖5)。貨架采用的是貨位輪換的方式來進(jìn)行的。

圖5 自動(dòng)化立體倉庫揀貨工作流程

2.4 盤庫流程

倉庫的盤庫目的是為了保持管理系統(tǒng)中貨物數(shù)據(jù)和實(shí)際庫存數(shù)量的一致，準(zhǔn)確掌握貨物資源狀況。盤庫處理通過對(duì)每種產(chǎn)品的實(shí)際清點(diǎn)來核實(shí)庫存產(chǎn)品數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并及時(shí)修正庫存賬目，達(dá)到賬物一致的目的。

對(duì)于采用堆垛機(jī)的自動(dòng)化立體倉庫，盤庫期間堆垛機(jī)將要進(jìn)行空操作，堆垛機(jī)遍歷每一個(gè)貨位。在操作時(shí)，即對(duì)巷道堆垛機(jī)發(fā)出盤庫指令，堆垛機(jī)按順序?qū)⒈鞠锏纼?nèi)的貨物逐次運(yùn)送到巷道外，產(chǎn)品不下堆垛機(jī)，待得到回庫的命令后，再將本盤貨物送回原位并取出下一貨位貨物，如此循環(huán)，直到本巷道所有托盤產(chǎn)品全部清點(diǎn)完成，或接收到監(jiān)控系統(tǒng)下達(dá)的盤庫暫停的命令，這時(shí)系統(tǒng)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

本文中的自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)，要進(jìn)行盤庫操作時(shí)，系統(tǒng)接受相關(guān)指令后，現(xiàn)場(chǎng)控制單元控制貨架進(jìn)行貨位轉(zhuǎn)換，進(jìn)而開展相關(guān)操作，文獻(xiàn)［2］對(duì)于貨架系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行了論述。盤庫時(shí)可同一類貨物集中存放，也可進(jìn)行其他操作，無堆垛機(jī)立體倉庫的盤庫效率要高于堆垛機(jī)式立體倉庫。

3 結(jié)語

分析了自動(dòng)化立體倉庫的功能及工作特點(diǎn)，并對(duì)無堆機(jī)自動(dòng)化立體倉庫的組成進(jìn)行了介紹。無堆垛機(jī)式自動(dòng)化立體倉庫的進(jìn)貨流程、出貨流程、揀貨及盤庫工作流程相對(duì)于采用堆垛機(jī)的自動(dòng)化立體倉庫而言，在工作效率等方面是有優(yōu)勢(shì)的。

［1］吳鐘鳴，鞠全勇，盧軍鋒，等.新型自動(dòng)化立體倉庫控制系統(tǒng)研究［J］.金陵科技學(xué)院學(xué)報(bào)，609，(03):16-5.

［2］吳鐘鳴，鞠全勇，盧軍鋒，等.自動(dòng)化立體倉庫貨位可移動(dòng)式貨架研究［J］.價(jià)值工程，610，(31):34-35.

［3］潘蕓.基于現(xiàn)代物流的自動(dòng)化立體倉庫研究［D］.蘇州:蘇州大學(xué)，608.

［4］馮愛蘭.物流技術(shù)裝備［M］.北京:人民交通出版社，62-72.

［5］裴少峰.物流技術(shù)與裝備學(xué)［M］.廣州:中山大學(xué)出版社，107-108.

［6］朱茗，基于射頻識(shí)別的自動(dòng)化立體倉庫信息管理系統(tǒng)［D］.北京:北京工商大學(xué).