无堆垛机立体仓库工作流程研究

2013-04-09吴钟鸣

机械制造与自动化 2013年1期

关键词：货位立体仓库堆垛

吴钟鸣

(金陵科技学院机电工程学院，江苏南京 211169)

自动化立体仓库是通过自动控制技术来实现货物进出库的全自动控制，并且仓库的运行管理也由系统自动完成。目前自动化立体仓库在工业与物流仓储领域中应用越来越普遍，其具有的高效率日益受到重视。

1 自动化立体仓库组成

自动化立体仓库除存储库房、货架系统外，为了实现货物的自动存储和取出，还需要相应的管理、监控以及执行系统。本文所讨论为无堆垛机式自动化立体仓库［1-2］，其自动化立体仓库的构成如图1 所示［3-4］。

图1 自动化立体仓库结构图

1.1 货物编码与识别设备

目前自动化仓储系统中的分拣系统的信号输入与识别通常有四种方式:分别为键盘录入方式;声音识别输入方式;光学识别设备及条形码和激光扫描器配合方式;电子标签与无线射频识别技术(RFID)等方式［5-6］。

货物编码与识别系统可采用电子标签与无线射频识别技术来对货物进行编码与识别。电子标签附着在被识别的物体上(表面或内部)，标签中存储了该货物的相关信息，当带有电子标签的货物或料箱通过读卡器可识读范围时，阅读器自动以无线方式将电子标签中的约定识别信息取出来，从而实现自动识别物品或自动收集物品标志信息的功能［6］。货物料箱在入库前对货物进行编码并输入电子标签中，同时相关信息进入监控系统与管理系统，系统指定货物相应的存放位置，随后通过货架输送系统使货物到达指定位置。

1.2 货物输入与输出系统

输入/输出系统采用滚筒输送机结构的系统，负责将货物运往到货架入口区及将出口货物输送到相应位置。货物分类系统选择平推式分类输送机。垂直输送机为与货架系统匹配，采用循环运动的垂直输送机来进行货箱的垂直上下升降运输。

1.3 货位移动式货架系统

货架系统采用货位可移动式货架，可以分层制造，按需要进行组装。货架的货位是通过一个地址编码系统来进行编址，其地址系统初始化后存储于管理系统中。采用射频技术标识的货物编号与地址代码相对应。货架可按照一定的顺序进行货位轮换作业，将需要出货的货物移至出货口。

1.4 控制系统与管理系统

控制系统采用上下位机方式进行控制，管理系统上位机提供人员操作界面来进行系统运行操作与管理。工业控制计算机作为所有运转设备的监控设备，与上位管理系统机组成一个完整的监控与管理系统(图2)。

图2 控制系统结构图

自动化仓库的管理系统包括货物管理、数据管理、货位管理及信息管理。入库时将货箱合理分配到各个输送作业区，出库时按优化算法，或其他排队原则，提高出库的效率。系统可随时打印相关报表，并可随时查询货物存放的位置。

自动化仓库的信息系统还可以与企业的管理信息系统集成，实现企业信息管理的自动化。同时由于使用自动化仓库，促进企业的科学管理，减少了浪费，保证均衡生产，提高了操作人员素质和管理人员的水平。自动化立体仓库的仓储管理信息准确及时，方便企业时刻掌握库存情况，根据生产及市场情况及时反应，提高了生产的应变能力和决策能力［5］。

货架与进出货控制所有设备均由现场控制单元PLC进行控制，其接收上位机传送来的信号，驱动相关设备工作，并且也同时将现场工作设备的情况反馈给上位机。

2 工作流程

不论是何种仓库，主要的工作流程都为入库、出库与盘库等工作。对于自动化立体仓库而言，作业流程包括信息流程和货物流程，作业流程反映出仓库的实时运行状态。根据仓库的作业方式和控制顺序，自动化立体仓库的作业流程通常可分为:入库作业流程、库内搬运作业流程(拣货)、出库作业流程、倒库作业流程及与之配套的数据生成和报表查询等工作内容［3］。

2.1 入库流程

入库流程是自动化立体仓库工作的一个重要步骤，该流程负责从货物的清点、标识、生成相应报表、产生相对应货位信息，进入货架区对应货位的过程。

入库货物在到达立体仓库时，首先要在准备区进行入库清点，核对种类、数量、包装。核对无误后输入货物相关信息，由管理机根据入库数据自动生成货物电子标签，结合货架区的实时货位信息生成产生货物存放位置。贴上电子标签的货物进入分检流程，并由输送系统进入货架区，进入射频识别的读卡器能量范围时，电子标签携带的信息被系统读入，并传递给监控系统，控制系统根据货位坐标参数，产生一个控制信号。在监控系统控制下，现场工作单元开始工作，货架系统将接收到的货位传送到目的地址，一批货物输送完毕后，系统等待接收下一作业命令。控制系统同时把作业完成信息返回给管理系统数据库进行入库管理［3-6］。工作流程如图3 所示。

图3 自动化立体仓库入库流程

2.2 出库流程

出库作业流程如图4 所示。管理员在收到货物需求信息后，根据要求将货物信息输入管理系统，管理系统自动进行库存查询，并按照某种出入库原则生成出库作业单。该出库命令由网络传输到监控系统中，控制系统根据当前出库作业状态，安排输送系统进行出货。出货完毕管理系统更新库存数据库中的货物信息和货位占用情况，完成出库管理。

图4 自动化立体仓库出库作业流程

2.3 拣货工作流程

由于本文中所采用的无堆垛机的自动化立体仓库，故所有的拣货工作流程由货架自动完成(图5)。货架采用的是货位轮换的方式来进行的。

图5 自动化立体仓库拣货工作流程

2.4 盘库流程

仓库的盘库目的是为了保持管理系统中货物数据和实际库存数量的一致，准确掌握货物资源状况。盘库处理通过对每种产品的实际清点来核实库存产品数据的准确性，并及时修正库存账目，达到账物一致的目的。

对于采用堆垛机的自动化立体仓库，盘库期间堆垛机将要进行空操作，堆垛机遍历每一个货位。在操作时，即对巷道堆垛机发出盘库指令，堆垛机按顺序将本巷道内的货物逐次运送到巷道外，产品不下堆垛机，待得到回库的命令后，再将本盘货物送回原位并取出下一货位货物，如此循环，直到本巷道所有托盘产品全部清点完成，或接收到监控系统下达的盘库暂停的命令，这时系统进入正常工作状态。

本文中的自动化立体仓库系统，要进行盘库操作时，系统接受相关指令后，现场控制单元控制货架进行货位转换，进而开展相关操作，文献［2］对于货架系统的运行进行了论述。盘库时可同一类货物集中存放，也可进行其他操作，无堆垛机立体仓库的盘库效率要高于堆垛机式立体仓库。