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新型穿梭板式全自动化立体仓库的应用研究

  穿梭板、立体仓库、超高密度存储、全自动化近十年来,我国白酒行业高速发展,年产值从2004年的612亿元跃升到2012年的3746亿元。与此同时,白酒行业对于仓库配套设施也提出了更高要求,因此部分白酒企业开始了立体仓库或者高架库的建设和应用。  

  穿梭板高架仓库的应用现状穿梭板可理解为一种可在专用货架内部穿行的输送小车,将货物放置到规定货位后再自动退回到起点,运 送下一批货物。与普通自动化立体仓库相比,可不使用巷道式堆垛机,从而将巷道式堆垛机的占地面积用于布置货架;同时也可在有限的场地内,布置3到5层货架(总高近8米),利用人工驾驶高位叉车配合穿梭板完成出人库工作,具有较高的垂直和平面空间利用率,在食品行业中应用较多,目前国内最大的穿梭板高架仓库为河南郑州思念集团的成品冷冻库(共有2万余个货位),但在白酒行业中仅有剑南春集团有一座约2000货位的小型仓库。

  二、现有方案的不足之处巷道式自动化立体仓库的不足虽然巷道式自动化立体仓库可以将货架延伸至高20米以上的空间,极大提高了垂直空间利用率,但其20%~33%的平面位置必须被巷道式堆垛机占用而不能布置货架,故总体空间利用率尤其是平面利用率并未达到最理想状态。

  穿梭板高架仓库的不足穿梭板高架仓库不需要使用巷道式堆垛机,仅需在货架两头留两个可以通行高位叉车的通道,故平面利用率比普通自动化立体仓库可以提高20%~33%。

  三、新型穿梭板式全自动立体仓库建设方案高端白酒为保证口感和品质,都有货架老熟期的要求,例如泸州老窖的国窖1573在灌装完成后均要求在货架上存放6个月以上才能出库,故从白酒品质上讲并不需要仓库具备“任意货位存取货”的功能,而更适合的是遵循“先进先出”原则。

  堆垛机作为现代化物流仓储的基本设备已得到广泛的应用,其结构和功能已为诸多专业人士所熟知,故本文中仅对其与穿梭板的配合和衔接进行部分介绍。

  本仓库堆垛机主要作用有三个:一是入库时,将码垛好的托盘从人库口的输送带运送至相应的端头货架处待命的穿梭板上;二是理货时,将穿梭板由一个端头货架送至另一个端头货架处,以完成穿梭板在库内的任意移动;三是出库时,将由穿梭板运送至端头货架待取的货物连同托盘一起送至出库口输送带。

  本仓库所有功能的实现均依靠一套完善和开放的软件系统,该软件系统负责仓库所有设备的调用和运行控制,完全实现库内无人作业。

  该系统软件由设备控制软件、数据库、应用软件、事务处理类模块、用户界面类模块和接口模块等组成。其中设备运行状态显示模块、设备远程控制模块、自动作业调度模块、通讯管理模块等与监控组态软件共同在监控工作站计算机上运行。事务处理类模块与数据库共同在数据服务器上运行。其它用户操作界面类模块视用户权限可以在管理工作站计算机、人出库工作站计算机上运行。一般情况下人出库操作员在人出库工作站上运行人出库数据处理模块以及数据询模块中被授权的功能。

  决定本仓库出入库能力的关键是设备能力,尤其是堆垛机和穿梭板的运行速度,因此要满足本仓库出人库能力各为10万件/8小时的需求,只需要核算这两种设备的效率即可。

  在本系统的设计过程中,将堆操机的水平运行机构的速度设定为四档(见),分别为爬行(4m/min)、低速(30m/min)、中速(70m/min)、高速(120m/min)。PLC进行运动控制时,接收到控制器发出的目的地址,然后对当前地址和目的地址进行比较,计算出当前地址狱蛔i线曲>洒蛔曲线c堆垛机水平运行速度曲线货格列距离目的地址的距离,以一个货格的距离作为一个单位距离。当该距离大于6个单位距离时,采用曲线a的运行方式,在启动和停止时利用一定的加速度启停,从而保证停准的精度,中间位置则利用最大速度运行,从而有效提高效率;当该距离小于6个单位距离时而大于2个单位距离时,则采用曲线h的方式运行;而当该距离小于2个单位距离时,则采用曲线c的方式运行。通过各个速度之间进行切换,既保证了堆垛机工作的效率,也减小了运动中的冲击现象。同样,升降机构的垂直起升运行也设定了H种不同的速度(见),分别为低速(4m/min)、中速(20m/min)、高速(40m/min),在正常运行时,采用高速以提高效率,接近目标时降至低速以利于提高停准的精度。此外,为了保证货物存取的稳定性和安全性,堆垛机货叉的运行速度不得过快,本系统设计中将货叉的伸缩速度分别设置为低速(3m/min)、高速(30ra/min),行程1.35米。

  按照以上的参数设置。通过专业软件分析,得出堆垛机的作业效率如下入库能力单台堆垛机平均作业效率为:47托盘/小时;人库使用4台堆垛机,则人库能力为:188盘/小时,按每盘70件则人库能力为约10.5万件/8小时;单台堆垛机平均作业效率为:47托盘/小时;出库使用4台堆垛机,则人库能力为:188盘/小时,按每盘70件则出库能力为约10.5万件/8小时;单就堆垛机而言,出人库各使用4台堆垛机符合本仓库出人库各10万件/8小时的能力需求。

  由于穿梭板是国内仓储行业的新兴设备,理论研究报告不多,故本系统在设计时采用现场实测的方式对相关数据进行采集。相关参数如下:满载最大运行速度58m/min,满载最小运了速度5m/min,加速度0.6m/s2,直线平均运行37米,延时等待时间为1秒。

  核算过程如下:穿梭板从最近点到最远点距离:s3=37米米由于穿梭板要有如下运行步骤:从接口处取上货物、加速运载货物、高速运载货物、减速运载货物、向货架区放下货物。经实测,其T序衔接总等待时间t4=l秒。

  综上,穿梭板入库/出库的作业周期T=tl+t2+t3+t4=41秒;单台穿梭板每小时作业效率为:3600+41=87盘/小时。人库/出库设计各采用5台穿梭,各为8=24.3万件/8小时,远大于10万件/8小时的设计值,即本设计穿梭板效率满足要求。

  想了解更多自动化立体仓库信息,可咨询电话:18088846518 齐先生,欢迎来电洽谈。


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