自动化立体仓库的关键技术

自动化立体仓库的关键技术青海科技信息网2008-4-2928.cn信息：百度相关刷搜索来源：广州科技信息网字体大小：大中小第一版什么是自动化立体仓库高层货架仓库简称高架仓库。一般是指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存单元货物,用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间储存货物,故常形象地将其称为“立体仓库”。自动化立体库的基本组成:自动化立体库基本由以下部分组成:高层货架:用于存储货物的钢结构。目前主要有焊接式货架和组合式货架两种基本形式。托盘(货箱):用于承载货物的器具,亦称工位器具。巷道堆垛机:用于自动存取货物的设备。按结构形式分为单立柱和立柱两种基本形式;按服务方式分为直道、弯道和转移车三种基本形式。输送机系统:立体库的主要外围设备,负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物移走。输送机种类非常多,常见的有辊道输送机,链条输送机,升降台,分配车,提升机,皮带机等。AGV系统:即自动导向小车。根据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。自动控制系统:驱动自动化立体库系统各设备的自动控制系统。目前以采用现场总线方式为控制模式为主。库存信息管理系统:亦称中央计算机管理系统。是全自动化立体库系统的核心。目前典型的自动化立体库系统均采用大型的数据库系统(如ORACLE,SYBASE等)构筑典型的客户机/服务器体系,可以与其他系统(如ERP系统等)联网或集成。其中堆垛机、控制系统、计算机管理和调度系统最关键,它们反映了自动化立体仓库的先进程度,是发挥自动化立体仓库信息集成优势的基础。第二版自动化立体仓库的优越性1.提高空间利用率。早期立体仓库的构想,其基本出发点就是提高空间利用率,充分节约有限且宝贵的土地。在西方有些发达国家,提高空间利用率的观点已有更广泛深刻的含义,节约土地,已与节约能源、环境保护等更多的方面联系起来。有些甚至把空间的利用率作为系统合理性和先进性考核的重要指标来对待。立体库的空间利用率与其规划紧密相连。一般来说,自动化立体仓库其空间利用率为普通平库的2-5倍。2.便于形成先进的物流系统,提高企业生产管理水平。传统仓库只是货物储存的场所,保存货物是其唯一的功能,是一种静态储存。自动化立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备,不仅能使货物在仓库内按需要自动存取,而且可以与仓库以外的生产环节进行有机的连接,并通过计算机管理系统和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节。企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个环节,短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产,从而形成一个自动化的物流系统,这是一种动态储存,也是当今自动化仓库发展的一个明显的技术趋势。3.可以解决备品备件等零碎物料的复杂的特性。备品备件物资供应部门管理着整个企业零零散散众多各类零部件、备品备件物资。物品的体积大小不规则,重量不一甚至温度、湿度仓储环境要求不同造成了物资总体物理特性复杂多样的现状。通常走到一个物资供应仓库现场,看到的是各式各样不规则的物品,大到几米长几吨重的大型物资,小到几厘米长的螺丝、橡皮胶圈等。解决这些不同物理特性物资合理存放与管理是自动化立体仓库在备品备件物资管理工程应用的难点。4.自动化立体仓库相对于老仓库的优势,在体制和机制创新方面走在前面,市场化程度相对高,用人机制灵活,这也是立体化仓库效益迅速提升的关键支持点。例如:天津某物流中心立体化仓库当初作为一个新项目投产时,在“新项目、新机制”的原则指导下,实行市场化用人政策,对企业生产经营起到了促进作用。除以上四点外,自动化立体仓库仓库经营理念较为先进,注重大客户原则与理念,并在此基础上强强联手,相互依存,实现共赢。目前,国内的自动化立体库主要使用者多为烟草、医药、食品、服装制造、通讯和信息、家具制造业、机械制造业等传统优势行业。目前,天津某物流中心客户100%为大客户,并且在国内外具有一定的知名度,如LG、TCL、伊利奶业、易初莲花以及当地一些知名企业。第三版堆垛机技术堆垛机是自动化立体仓库中的主要作业机械,其用途是将位于巷道口的货物存入货架,或者取出货架内的货物运送到巷道口。它是自动化立体仓库中最关键的设备。从机械结构方面,堆垛机可分为单柱结构和双柱结构。欧、美特别是德国的单柱堆垛机技术代表了最先进的单柱堆垛机技术。在亚太地区,日韩的双柱堆垛机技术对我国的堆垛机技术有着深远的影响,也代表了世界先进堆垛机技术。单柱堆垛机的优点是安装、运输方便,自重轻,缺点是刚度差,结构共振频率低,因此适合于载荷500kg以下的系统。我国烟草行业的自动化立体仓库有单柱堆垛机的应用实例。而双柱堆垛机的特点与单柱堆垛机正好相反,因此较适合在载荷500kg以上的系统中应用。堆垛机在机械方面的另一个重要的标志是其货叉机构,目前应用的堆垛机的货叉机构多为双向滑叉结构,这种结构需要采用复杂的齿轮齿条增程机构,因此亟待开发新型的货叉机构。堆垛机的拖动技术以变频调速、交流电机拖动为主,也有采用直流调速的。基于交流变频调速的诸多优点及其技术的不断成熟,可以认为今后堆垛机的拖动形式主要是交流变频拖动形式。堆垛机的寻址、定位方式是堆垛机的重要特征,目前堆垛机应用的主要寻址、定位方式及其优缺点见表1。由于寻址片寻址技术直观,成本低廉,技术人员容易掌握,在低端堆垛机上应用占有一定的优势,而对于高端堆垛机,采用激光测距方式寻址将是技术的发展方向。堆垛机与上位机的通信方式包括扁平电缆通信、红外直线通信、电力线载波通信、无线电通信等。扁平电缆通信方式直观简单,但是扁平电缆的强度和抗疲劳能力差,限制了其在高速堆垛机上的应用,高速堆垛机多采用红外直线通信的方式。使用电力线作为通信介质也可以实现堆垛机与上位机的通信,但这种技术对于一般的技术人员比较陌生,需要调制、解调设备,因此没有在堆垛机通信中广泛采用。无线电通信在钢结构较多的仓库中容易受到干扰,因此使用也不普遍。总之,由于扁平电缆通信的优点,其在低速堆垛机上应用有一定的优势,而高速堆垛机多采用红外直线的方式与上位机通信。第四版控制系统自动化立体仓库的控制系统主要是指托盘搬运控制系统,包括堆垛机的控制和外围输送设备的控制。目前自动化立体仓库中应用的控制系统是树形结构的系统,如图1所示。上位机通信模块的作用是把控制命令传送给设备控制PLC,同时获取PLC检测到的各设备状态信号及命令执行情况等信息,以保证存取作业的顺利进行。上位机发送给PLC的命令有功能设定、货物状态、存取位置等类型,PLC根据这些命令自主地完成对设备的控制动作。堆垛机及外围托盘输送设备的控制PLC要完成的功能见表2。由于堆垛机、外围滚道要完成多种作业,而且要求控制功能齐全,因此应用高性能的PLC是控制系统的关键,同时在控制系统中解决堆垛机的智能化、自诊断等问题也是研究的热点之一,因此堆垛机的机器人化是控制技术的发展趋势。第五版计算机管理系统自动化立体仓库的计算机管理系统包括出入库管理(出入库的原则和优化调度)以及对库存等信息及其与其他系统的接口管理。在出入库管理中包括了出入库原则和优化调度管理,目前对优化调度方面的研究现状,主要有启发式规则方法、面向对象着色Petre网方法、遗传算法的方法、模拟仿真方法和部分枚举法。实用的调度的一般原则:改进的先进先出原则、平均负荷原则、最短路线原则、高低箱分离原则和优化出入库次序原则。这些原则既是优化调度的约束条件,也是设计自动化立体仓库计算机管理系统要着重注意的方面。自动化仓库是计算机集成制造系统的一部分,其库存信息是运行MRP-Ⅱ系统的主要信息来源之一,也是柔性制造系统中物流管理子系统的重要组成部分。不仅对信息进行管理,也对物流进行管理与控制,集信息流和物流于一体。因此管理库存信息是计算机管理系统要解决的另一个重要问题。设计自动化立体仓库的库存管理系统要充分考虑其与其他信息系统的接口问题。而目前企业级的信息系统都是基于计算机网络的系统,自动化立体仓库的库存数据库将成为企业信息系统中分布式数据库的一部分,解决立体仓库信息在网络上与其他系统共享数据的问题是自动化立体仓库的库存管理的基本内容和需要着重解决的问题。计算机管理系统是自动化立体仓库中一个重要的组成部分,是充分发挥自动化立体仓库与信息系统紧密结合优势的保证。它体现了自动化立体仓库可以与企业信息系统天然结合的特点。