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一文论述自动化立体仓库的发展历程

饶等 发布于2021-10-18 10:23 86 2 标签:自动化立体仓库,行业快讯,智能制造

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纵观国内仓储物流设备的发展历程中,自动化立体仓库的发展十分迅速,且设备形态的变化也颇具看点,接下来就跟着小编一起盘点一下吧。

一丶仓储1.0:叉车 仓库

传统仓储是需要人工将叉车驶入仓库间的过道中,操作人员控制叉车来完成货物的存储与周转。但是如果仓库建的较高的话,这样做会有很大的安全隐患,因此在国内逐渐衍生出了后续的智能仓储设施。

二丶仓储2.0:堆垛机 高位货架 AGV系统

自动化立体仓库通过高层货架存储,使存储区大幅度地向高空发展,占地面积小,存储量大、周转快,在现代物流、存储、管理占有重要的地位,是高技术密集型机电一体化产品。其中堆垛机是立体仓库的元老级部件,同时也是整个系统的执行部件,负责全部货物的出入库,可实现三个自由度(X、 Y、Z轴)的运动,其中X轴方向、Y轴方向和Z轴方向即为堆垛机的水平运动、垂直运动和货叉伸缩运动。存货时堆垛机从出入库月台中取走货物并精准存放在库位上,取货时堆垛机将货物从库位中取出并放置到出入库月台,最后再由AGV将货物运送至指定的分拣场所,送至各大供应商手中。

这样的堆垛机立体仓库可实现基本的“存/取”货物功能。

三丶仓储2.5:堆垛机 高位货架 输送机 码垛机械手

这种模式是基于仓储2.0的变形,其主要的优点是用码垛机械手 输送机模式取代了人工 AGV模式后,码垛成品入库线与空托盘回流线可重叠混流,节约了场地成本,提高了自动化水平。

四丶仓储3.0:双向穿梭车 穿梭货架 提升机

此模式下的自动化立体仓库用智能穿梭小车取代了堆垛机。与堆垛机系统相比,这种系统的自动化程度虽不高,但成本低得多;另外,在同等仓储面积下可以容纳的货位更多,提升单巷道出入库能力。因为堆垛机系统在托盘货物载重1吨的情况下一般只能做到双伸位、最多三伸位存储,而穿梭车系统则可以做到十几个甚至几十个伸位,因此存储密度更高。

这种模式下的货架也与传统堆垛机的货架有些许不同,穿梭式货架通过在货架深度方向设置穿梭小车导轨,存货时只需将货物放在导轨的最前端,导轨上的无线遥控穿梭车会自动承载托盘在导轨上运行,将其放置于导轨最深的货物处;取货时穿梭车会将托盘放置于导轨最前端,叉车取走即可。穿梭车货架既可以实现先进先出,也可以实现先进后出。

应用穿梭车的立体仓库,一般出入库的货物会放置在巷道每层的缓存地点,然后由提升机来完成垂直方向的货物搬运,但是也包含一些特殊的提升机构。这种特殊的提升机构与穿梭车的作业模式有关,根据是否可跨层作业,穿梭车系统可分为单层作业和跨层作业两种模式。

单层作业模式通常由出、入库提升机、存储货架、穿梭车组成。在单层作业模式下,一条巷道内,每层货架配置一台穿梭车。

跨层作业模式下,一条巷道内,n层货架只需配置m台穿梭车(m<n)。同时,在单层作业模式穿梭车系统的基础上,跨层作业模式多配置了一台特殊的穿梭车换层提升机。

我们从以下三个角度辨证两种模式的优劣性:

(1)经济性对比

通常情况下,由于密集仓储系统出入库端均设有一定数量的缓存地点,用于出入库物料的排序暂存。穿梭车在连续完成某层的出入库任务后,即可转入另一层继续执行出库任务,从而减少穿梭车空闲时间,提高设备利用率。对于设置有合理数量的出入库缓存地点的多层穿梭车系统,当穿梭车数量m满足总出入库流量时,增加穿梭车数量来增加系统效率的作用逐渐转弱,即出现穿梭车闲置。

单层作业模式与多层作业模式在设备配置及控制系统方面均有差别,二者的经济性,取决于系统采用单层作业模式时,穿梭车的闲置率。当闲置穿梭车的成本大于换层提升机的成本时,采用跨层作业模式更为经济。

(2)扩展性对比

“一轨多车”模式下,需考虑穿梭车之间的相互避让,效率提高效果不佳,且控制复杂,所以单层作业模式几乎没有扩展性;而跨层作业模式可随出入库流量的增加,而增加穿梭车数量。

(3)稳定性对比

当某巷道穿梭车出现故障或其他意外情况时,对单层作业模式来讲,该层该巷道的所有货物都不能进行出入库作业,这就对出入库作业产生了极大影响,给企业带来了一定损失;而对跨层作业模式,某一小车出现故障时,可以调度其他小车至该层完成出入库作业,可以有效地将某一小车出现故障所带来的影响降至最低,保证了系统整体性能。

综合以上角度考虑,采用穿梭车的跨层作业模式,应是密集仓储系统的主流选择。

双向穿梭车可以解决多数密集仓储问题,且可根据实际情况灵活地选择先进先出或先进后出功能;并且由于其运输货物实现自动化,非常适用于冷库等极端条件仓库,以减少人员活动,提高人员工作效率及作业安全性。

五丶仓储3.5: 四向穿梭车 四向穿梭货架 提升机

四向穿梭车(以下简称四向车)对比传统双向穿梭车,它既可以支持同巷道的移库,又可以支持不同巷道的移库,提升了系统的出入库能力。并且,四向车的数量选择非常灵活,根据存取量以及对存取效率的要求,来合理选择四向车的数量,不像堆垛机那样,如果不采取特殊设计,它每个通道内,有且只有一个堆垛机作用,无法灵活的配置数量。不仅如此,立库系统内的所有四向车均可以到达任意一个提升机,因此四向车的柔性及延展性也更高。

与双向穿梭车不同的是,双向车仅仅只能管理同巷道的货物存储,因此它可能要同时兼顾出库及入库的任务。而四向车不同,由于四向车的灵活性,它在可垂直交叉轨道上切换方向完成货物的水平出入库,因此它具备单一作业和复合作业两种模式。

在单一作业模式中,四向车一个周期内只完成一个出(入)库任务;在复合作业模式中,设备一个周期内完成入库和出库两个任务。这样做方便了四向车的调度管理,增加了管理的多样性。

至于小编为什么不谈穿梭车家族中的子母穿梭车,因为四向车和子母穿梭车都可以在同一层间进行前后左右四个方向的移动,但是子母穿梭车是由一个普通穿隧车加一个母车两部分构成,子穿梭车在进行独立作业时,需要与母车分离,这样运输起来就不太灵活,并且子母穿梭车一般要比四向车来的大,多种因素混在一起决定了子母穿梭车的效率比四向车要低。

总结

综上可知,现代自动化立体仓库逐渐从自动化走向智能化,从低效率、高风险逐渐转变成高效率、低风险。而新设备的开发与验证,也离不开仿真软件的支持,期待今后会有更多的仓储设施呈现在大家眼前,也希望仓储物流的硬件设施与仿真软件的结合性会越来越好!

(技成培训网原创,作者:刘柏辰,未经授权不得转载,违者必究)

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