多層穿梭車技術(shù)在煙草物流中的應(yīng)用研究

文/鐘 亮 黎利華

目前，在拆零揀選方面，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，具有較高揀選/存儲(chǔ)效率的“貨到人”揀選系統(tǒng)正成為行業(yè)一大主流。

一、多層穿梭車技術(shù)特點(diǎn)

多層穿梭車系統(tǒng)是典型的“貨到人”揀選系統(tǒng)，與“人到貨”揀選系統(tǒng)相比最大的區(qū)別在于運(yùn)動(dòng)主體由人移動(dòng)取貨變成貨移動(dòng)到人，其優(yōu)勢(shì)在于減少人行走路程、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，有助于倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)密集型向最終的“無(wú)人倉(cāng)”過(guò)渡。

常見(jiàn)的“貨到人”揀選方案主要有5種，分別是多層穿梭車系統(tǒng)、Autostore系統(tǒng)、Miniload系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)貨架系統(tǒng)、類Kiva系統(tǒng)等。多層穿梭車系統(tǒng)以其能耗低、效率高、作業(yè)靈活等特點(diǎn)成為“貨到人”揀選方案中較好的選擇，近年來(lái)越來(lái)越多地運(yùn)用到電商、醫(yī)藥、服務(wù)、日化等行業(yè)。隨著煙草物流配送中心銷量增加，設(shè)立于高架庫(kù)與分揀線之間的傳統(tǒng)備貨區(qū)已不能滿足煙草快速存取作業(yè)的需求，這種傳統(tǒng)的備貨區(qū)不僅存在占地面積大、用工較多，而且存在模式簡(jiǎn)單、效率低等缺點(diǎn)。因此，卷煙物流配送中心快速存取的現(xiàn)實(shí)需求與多層穿梭車系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)不謀而合。

二、多層穿梭車技術(shù)

圖1：多層穿梭車系統(tǒng)布局圖

1.多層穿梭車系統(tǒng)的布局分析

卷煙儲(chǔ)分特性直接決定設(shè)備布局安裝，這點(diǎn)對(duì)多層穿梭車系統(tǒng)尤為重要。通過(guò)對(duì)衡陽(yáng)煙草物流配送中心2017年銷售數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)該物流配送中心單日卷煙分揀訂單最大的特點(diǎn)是卷煙品規(guī)多而分布不均，品規(guī)數(shù)近90個(gè)，其中暢銷品規(guī)8個(gè)，占總分揀量的65%以上，另外品規(guī)占比接近35%。基于此，多層穿梭系統(tǒng)須有8個(gè)快速通道以達(dá)到快速出煙的目的；另80個(gè)品規(guī)，按照每個(gè)品規(guī)存放30件，約需要2400個(gè)存儲(chǔ)貨格，每層以400貨格計(jì)算，需要6層。多層穿梭車系統(tǒng)布局，如圖1。

多層穿梭車系統(tǒng)工作整體流程是：向上由連續(xù)提升機(jī)（2101/2102）連接自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)區(qū)，向下由（2261/2262）連接分揀補(bǔ)貨線。入庫(kù)流程為：入庫(kù)區(qū)連續(xù)提升機(jī)將貨物提升至多層穿梭車系統(tǒng)的目標(biāo)層積放輥道（1-10），再由對(duì)應(yīng)層穿梭車（HRGV）將貨物搬運(yùn)至目標(biāo)貨格；出庫(kù)流程為：HRGV根據(jù)地址將貨物搬運(yùn)至出庫(kù)積放輥道，出庫(kù)連續(xù)提升機(jī)根據(jù)先后順序?qū)⒅∝浲瓿沙鰩?kù)。

2.關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備

多層穿梭車系統(tǒng)主要由4部分組成：伸縮臂式穿梭車、折板式提升機(jī)、控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)等。此外，還有與之匹配的多層貨架，連接貨架與連續(xù)提升機(jī)的積放緩存工位。多層穿梭全景3D圖，如圖2。

（1）伸縮臂式穿梭車

伸縮臂式穿梭車是雙軌直線往復(fù)式穿梭車（如圖3），具有速度快、體積小等優(yōu)點(diǎn)，其軌道安裝在貨架內(nèi)側(cè)邊緣，通常略低于貨格。存取貨物時(shí)，通過(guò)貨叉伸縮以及貨鉤起落配合完成，所以這種穿梭車稱為伸縮臂式穿梭車以區(qū)分升降式穿梭車。這種方式對(duì)于輕型標(biāo)準(zhǔn)物件具有較高存取速度，如煙箱。多層穿梭車特性參數(shù)，如表1。

（2）折板式連續(xù)提升機(jī)

折板式連續(xù)提升機(jī)是連續(xù)不斷將入口的貨物提升至貨物需要到達(dá)的目的層，具有出入庫(kù)速度快、布局靈活、較高柔性等特點(diǎn)。其難點(diǎn)在于托盤的循環(huán)往復(fù)和出入料的控制。根據(jù)系統(tǒng)能力、工藝要求，折板式連續(xù)提升機(jī)設(shè)置與不同層穿梭車相連接的出口，本系統(tǒng)中設(shè)置為10出口、2入口。不同于往復(fù)式提升機(jī)和螺旋式提升機(jī)的地方在于：一是折板升降輸送貨物，二是柔鏈帶動(dòng)托盤提升貨物。其性能指標(biāo)，如表2。

（3）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

表1：多層穿梭車特性參數(shù)

表2：折板式連續(xù)提升機(jī)性能指標(biāo)

圖2：多層穿梭全景3D圖

圖3： 伸縮臂式穿梭車

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是基于射頻識(shí)別、紅外傳感、激光掃碼等信息傳感設(shè)備，將物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，即物物相連。但要做到物物相連必須有一個(gè)前提，即物品具有一定信息交換能力。多層穿梭系統(tǒng)就是通過(guò)傳感網(wǎng)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)狀態(tài)收集，再通過(guò)控制器分析計(jì)算，將控制信號(hào)通過(guò)控制網(wǎng)傳遞到執(zhí)行器件的系統(tǒng)。折板式連續(xù)提升機(jī)、伸縮臂式穿梭車等完全可以視為控制系統(tǒng)中的智能節(jié)點(diǎn)，具有完備的信息交換能力，這樣不僅提高了系統(tǒng)的柔性，而且使整個(gè)系統(tǒng)的擴(kuò)展能力大大提高。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的穿梭車系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)，如圖4。

圖4：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的穿梭車系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)

三、結(jié)語(yǔ)

本文淺析了多層穿梭車技術(shù)在煙草物流中心的應(yīng)用，從實(shí)際使用效果來(lái)看，出入庫(kù)能力遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的備貨區(qū)，能夠滿足分揀速度在25000條/時(shí)左右的超高速條煙分揀。目前，高速分揀需求與土地成本、人工成本等因素之間的矛盾正逐步顯現(xiàn)，多層穿梭系統(tǒng)正成為各煙草物流配送中心建設(shè)選擇的趨勢(shì)，進(jìn)一步提高多穿系統(tǒng)的出入庫(kù)能力以及系統(tǒng)的柔性仍將是今后一段時(shí)間研究的重點(diǎn)。