一種新型密集堆垛式倉儲系統設計

叢蘭強 辛紅 辛海明

摘? 要：研究了一種密集堆垛式貨架倉儲系統，通過堆垛式貨架倉儲單元的設計，滿足了貨物的出入庫條件。通過對堆垛式貨架存儲單元尺寸的設計及數量的合理組合，可以形成多種滿足客戶需要的密集堆垛式倉儲系統，此系統將傳統的輥子固定設計為可以存取貨物升降的輥子組合，減少傳統動力式貨架輥子的使用數量，降低了倉儲系統的造價，提高了貨物出入庫效率。

關鍵詞：密集;堆垛式;存儲單元;貨架倉儲

中圖分類號：F253.9? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）29-0104-02

Abstract： In this paper， a kind of dense stacking shelf storage system is studied， which satisfies the conditions of goods in and out of storage through the design of stacking shelf storage unit. Through the reasonable combination of the size and quantity of the storage unit of the stacked shelf， a variety of dense stacking storage systems can be formed to meet the needs of customers. In this system， the traditional roller is fixed as a roller combination that can access the goods up and down， so as to reduce the number of rollers used in traditional power shelves， decrease the cost of the storage system， and improve the efficiency of goods in and out of the warehouse.

Keywords： dense; stacking; storage unit; shelf storage

1 概述

密集式貨架倉儲系統國外起步較早，發展相對成熟，20世紀90年代末密集式倉儲系統開始進入中國，隨著生產生活水平的提高，企業、電商、個人對倉儲具備的條件也越來越高。對倉儲也提出了更高的要求，主要包括以下幾個方面：出入庫效率、空間利用率、占地面積等倉儲系統的關鍵因素[1]。出入庫效率和空間利用率也是由客戶所選擇的倉儲系統所決定的。隨著城市用地逐漸減少，為減少遠距離運輸額外的成本消耗，客戶對在有限土地上更大限度的發揮其空間利用率提出了更高的要求。因此，近年來密集式倉儲系統逐漸受到青睞。密集式倉儲系統大致分為以下幾種：駛入式貨架倉儲系統、動力式貨架倉儲系統、重力式貨架倉儲系統、穿梭板式貨架倉儲系統等多種形式的貨架倉儲。各種倉儲系統都具有自己的特點，隨著人們對自動化程度、存儲率、占地面積、空間利用率要求的不斷提高，倉儲系統也不斷升級換代，密集式倉儲系統越來越受到客戶的歡迎[3]。

2 堆垛式貨架存儲單元

堆垛式貨架存儲單元是新型密集堆垛式倉儲系統最重要的組成單元，主要包括升降平臺、鏈式傳動機構、貨物支撐板、堆垛式貨架四部分構成，如圖1所示。貨物通過入庫站臺，電機帶動輥子旋轉從而實現貨物的入庫操作，即將到達堆垛式貨架存儲單元時其上輥子開始旋轉，貨物進入堆垛式貨架存儲單元，貨物完全進入堆垛式存儲單元之后，升降平臺上的輥子停止旋轉，通過控制中心之前設定好的貨物存放位置，堆垛式貨架存儲單元的升降平臺通過鏈式傳動機構將貨物送達指定貨位，貨物支撐板同時旋出，支撐住貨物存放于堆垛式貨架之中。出庫時，控制中心指定某一堆垛式貨架存儲單元升降平臺通過鏈式傳動機構升起到達貨物指定位置進行取貨，當升降平臺接觸到貨物之后，貨物支撐板旋入，此時貨物完全放置于升降平臺的輥子之上，升降平臺通過鏈式傳動機構將貨物運送至貨架最低端，升降平臺上的輥子旋轉傳輸給其它升降平臺或者直接將貨物出庫。

3 密集堆垛式倉儲系統

密集式倉儲系統的組合形式是多種多樣的，本文設計了一種自動化程度高、存儲密度大、占地面積少的新型密集堆垛式倉儲系統。如圖2所示，密集堆垛式倉儲系統由三部分組成：出入庫站臺、堆垛式貨架、堆垛式貨架存儲單元。出入庫站臺是由出入庫效率、倉庫占地面積、資金等多方面影響的。根據客戶的需要，可以將出入庫站臺設置在倉庫的一端，這樣可以在倉庫的一端同時進行不同種類貨物的出庫和入庫作業。比如小型的冷庫、小型電商倉庫、小型超市倉庫等都可采用此設計方式即可滿足使用要求。也可將出入庫站臺設置在倉庫的不同位置，倉庫前方設置入庫站臺，倉庫后方設置出庫站臺，這樣可以滿足大宗貨物同時進行出入庫同時作業。比如煙草倉儲，流動性較強的超市存儲等出入庫效率要求高，同時作業時間長的倉儲形式。堆垛式貨架密集排列占地面積更少，倉庫空間利用率更高。貨架的排列形式、高度可以根據實際情況進行設計，這樣就可以滿足不同條件的倉庫設計，更加靈活。堆垛式貨架存儲單元的升降平臺既可以實現貨物在豎直巷道貨物的存儲，也可實現將貨物傳輸到其他堆垛式貨架存儲單元的升降平臺之上。相鄰升降平臺輥子機構互相傳輸貨物，可實現高效的貨物出入庫操作。堆垛式倉儲系統的不同的豎直巷道可以存儲不同類型的貨物，這樣就大大增加了同一倉庫存儲多種不同貨物的種類，為電商倉儲存儲時間短、存儲種類多提供了很好地解決方案。堆垛式倉儲系統無特殊要求實現的是先入后出的原則，如有特殊需求可將入庫設置于貨架上方，實現先進先出的存儲方式。或者將出庫設置于貨架上方實現先進先出的存儲方式。堆垛式倉儲系統存儲方式多種多樣，也可以根據客戶的需求設置存儲單元的組合形式，相對其他貨架存儲形式具有更高的適應性，可以適用于不同類型的倉庫。

4 升降平臺的調度算法

密集堆垛式倉儲貨架由層數和貨位組成，最底層為升降平臺貨位，當單元貨架為空時遵循先入后出原則。

4.1 單個通道中出入庫貨位號的選擇

首先確定出入庫貨物存放點。定義：[un，ai，l]。n為貨架層數，i為n層貨位號， a為0時，表示該貨位空，為1時表示有存貨;l為出入庫令牌。入庫存貨目標點的確定：when l=0，i=1，i+1，找到 ai，0=0，且i為最大值，即為當前入庫存貨目標位。出庫取貨目標點的確定：when l=1，i=1，i+1，找到 ai，0=1，且i為最小值，即為當前出庫取貨目標位。入庫任務分為：到達目標點（入庫站臺）;取貨到達目標點（入庫貨位）;放貨;執行下一任務，或者回到待命點當只需出入庫一件貨物時，就近升降平臺工作，其他升降憑條依據情況判斷是否取貨。出庫坐標點（x，y）。升降平臺a到達取料點距離為a_distance = |shutter_point1，1-x|+|shutter_point1，2-y|，升降平臺b到達取料點距離為b_distance = |shutter_point2，1-x|+|shutter_point1，2-y|。If（a_distance >= b_distance）升降平臺b進行出庫任務，升降平臺a載貨至待命點準備出貨。If（a_distance < b_distance）升降平臺a進行出庫任務，升降平臺b到達待命點進行讓路。升降平臺a完成出庫任務后，升降平臺b于待命點將貨物傳輸給升降平臺a或者離出站最近的升降平臺，通過各待命點的升降平臺的傳輸進行貨物出庫作業。當只需入庫一件作業時，同理判斷兩升降平臺距離入庫站臺的距離即可。當一次需出入庫多件貨物時，需多個升降平臺同時工作，第一個任務分配給就近升降平臺，后續任務輪流分配。當需要有升降平臺避讓時按照優先級小的升降平臺進入待命點等待。

4.2 優先權計算方法

A升降平臺優先權 a_priority。b升降平臺優先權b_priority。

a_priority = is_load*2 + 4*is_x + 1;

b_priority = is_load*2 + 4*is_x + 0;

Is_load為是否載貨，如果載貨為1，否則為0;

Is_x為是否在待命點上，如果是為1，否則為0;

4.3 避讓方法判斷、選擇方法

使用變量：出入庫貨物當前坐標shutter_point，升降平臺本次任務未完成路線（坐標范圍）以及將要經過的坐標點集。當升降平臺將要經過的坐標點集相鄰時，斷定必須有一升降平臺做出避讓。避讓選擇方式：當貨物經過優先權高的升降平臺未完成路線包括優先權低升降平臺的當前坐標點時，優先權低升降平臺需進入通道避讓。進入避讓通道選擇：載貨時以靠近貨位為準，空載時以靠近待命點為準。當貨物經過優先權高的優先權低未完成路線中不包含當前升降平臺的坐標點時，優先權低的升降平臺在不影響此貨物出入站的情況下可自行出入庫作業。當貨物經過的兩升降平臺的坐標點不存在交集時，優先權低的升降平臺可繼續工作。

5 結束語

密集堆垛式倉儲系統利用模塊化組成的優點可以使其應用更加廣泛，相比傳統的動力式貨架倉儲系統密集堆垛式倉儲系統使用輥子的數量大大減少，這就使其造價更便宜，而且堆垛式貨架的密集程度更高，儲藏貨物的種類更多，效率更高。相比較新的穿梭板貨架倉儲系統堆垛式貨架倉儲具有空間利用率高、造價低、出入庫效率高等優點，密集堆垛式倉儲系統的這些優點使其應用更加廣泛[2]。

參考文獻：

[1]密集化倉儲系統建設中的貨架應用與創新[J].物流技術與應用，2013（2）：65-66.

[2]徐晶晶，劉曉娟.穿梭車貨架系統及其應用[J].物流技術與應用，2012（2）：69-72.

[3]陳震天.密集式倉儲系統建設與應用[J].物流技術與應用，2013（2）：60-62.