轨道式多功能穿梭车rgv的设计与调度优化

轨道式多功能穿梭车rgv的设计与调度优化

1rgv系统简介rgv（rail指南车辆）在现代制造业、物流等行业以速度快、可靠性高、成本低、稳定性强、现代制造业等行业得到了快速发展和广泛应用，并发挥了越来越重要的作用。RGV系统既可作为立体仓库的周边设备,也可作为独立系统。穿梭车可以十分方便地与其他物流系统实现自动连接,如出/入库站台、各种缓冲站、输送机、升降机和机器人等。但是由于生产规模的不断扩大和生产要求的复杂化,不同行业,不同的自动化立体库对RGV的应用要求不同,因此研发设计出多种功用的RGV,而每一种都有其特点和特殊功用。本文针对某自动化立体库设计出的多功能穿梭车,根据其结构功能设计,研究合理的调度算法,并结合策略设置方法来优化调度算法,从而有效地提高其入库效率。2运输工艺流程RGV根据功能的不同,可分为装配型RGV系统和运输型RGV系统两大类型,主要用于物料输送、车间装配等;根据运动方式的不同,可分为直线往复式穿梭车和环形轨道式穿梭车两种。本文所述穿梭车为轨道式多功能双工位穿梭车,如图1所示。第1个工位是拆盘工位,用来送空托盘给入库输送机,托盘经这里拆离后就由下方的输送链直接送走。具体过程为:拆盘机的升降装置由低位升到高位,再降到中位,伸叉托住底部第二托盘后升降装置由中位降到低位,将底部的托盘拆出,将第一次拆出的盘送离后,可进行第二次拆盘操作。这一系列动作大都在小车沿导轨直线运行时就会完成。第2个工位是输送工位,用来输送接转货物。双工位小车支架上安装的限位开关或测距装置使其到达指定位置后将拆盘送出或接转货物,所有操作都由PLC监控完成,PLC指示它以高速、中速、低速在导轨上运行。采用轨道式多功能穿梭车不仅满足了该仓库业务需要,且和以往直线往复式穿梭车比起来,提高了运行速度和稳定性,优化了物流结构。跟环形穿梭车相比结构相对简单,降低了成本,同时更有利于操作和控制,提高了入库效率。入库作业流程:人工码盘-入库输送机-RGV-巷道口输送机-堆垛机-货位,RGV在其中的作用是:将以托盘为单元的货从入库输送机取下,同时送一个空托盘,然后送货到某个巷道口的输送机上,再由堆垛机取货入库,这样就完成了一次入库作业。入库前端布置可参照图2。3般调度原则关于如何调度小车,或者何时调用小车才能既省时又达到均匀调用的目的,文献中给出了一般的调度原则,调度哪辆小车去输送台接货,是由RGV到输送台的距离和它的使用频率来决定的。最近的和使用频率最低的小车将会分配任务。3.1入库作业的驱动本文根据入库的作业流程设计要求,制定出相应的策略。策略是针对生产情况做出的,用来缓解作业堵塞和提高作业效率。具体过程需按具体情况灵活修改。策略设置方法如图3所示。图中S1,S2,S3,…,Sn是入库输送机,C1,C2…,Cm是巷道口输送机,l1,l2,…,lm是堆垛机。中间的全部输送过程是由RGVS来完成。首先策略的设定是入库输送机对应巷道来实现的,每一巷道对应一堆垛机,一堆垛机对应一个巷道口输送机。S与L可以一对一,一对多,可以是多对一。当设定好S与L的关系后,可根据设定的策略,然后设定S与RGV的对应关系,设定好后执行入库作业时调用相应的RGV。对整个入库作业来说,RGV就是这个入库作业的“瓶颈”节点,可以通过增加合适数量的RGV移动节点和配合灵活的策略,消除“瓶颈”效应。3.2基于激光测距的策略(1)顺序排队原则。该原则是作业顺序排队,先生成的任务先执行。作业的调度开始,首先由信息员将货物的品名、数量、打印日期等信息录入仓储管理系统WMS(WarehouseManagementSystems)。生成一个任务号,同时系统根据一定的货位分配算法分配货位,将生成的作业写进数据库里排队,其原则是顺序排队,然后根据设定好的策略来调度小车。作业执行的时候依据数据库里排好的队列依次调用小车和堆垛机来执行。该方法优点在于依次执行生成的作业,防止丢作业,算法简单可行。但是使得小车路线冗余,增加了不必要的小车循环往复时间,不利于提高小车的运行效率。(2)就近算法。就近算法是笔者在顺序原则的基础上,根据某自动化立体库的需要设计出的提高入库效率的算法。就近算法是以效率优先为目的和在顺序排队原则的基础来实现的。其基本思想是改变已生成作业的排队顺序。重新排队的原则:计算RGV距离入库输送机的距离与入库输送机到巷道口输送机距离绝对值之和Sk(入库输送机与巷道口输送机的对应关系通过策略来结合,如图3所示),然后按和的绝对值从小到大排序。每次执行新作业,循环调用进行排序,每次以小车停车的当前位置为基点来计算Sk。小车的任务是从入库输送机上接货送到巷道口输送机。图2为入库前端布置图,小车执行一次作业的运行轨迹如图中虚线所示。具体做法是:将数据库里生成的作业,按照式(1),计算S。然后按从小到大的顺序重新排序。式中Sk为源目标距离和,k表示生成的第k条作业。Xi表示源距离(RGV到入库输送机的动态测距,i=1,2,3,…,n),i表示入库输送机所对应的编号,每一个入库输送机都有一个固定的地址与之对应。Yi表示目标距离(入库口输送机到巷道口输送机的动态测距,j=1,2,3,…,m,j代表巷道口输送机对应的编号)。作业执行时可以循环调用,这样可以减少小车循环往复的时间。每次都是从距离小车最近的输送机接货,使得RGV运行距离最短。本文定位装置采用激光测距,每个输送机距离激光反射挡板是固定的。该算法需要结合策略来实现,流程如图4所示。算法实现如下:定义:TaskExeCList-数据库表名;列名:Taskid-任务号,TaskType-任务类型(入库或出库),devname-设备名,arcssj-入库输送机当前激光测距值,targetssj-巷道口输送机当前激光测距值,ates-RGV当前激光测距值,atst-RGV距离入库输送机和入库输送机距离巷道口输送机绝对距离之和(源目标距离和),Row、Column、Floor-货位的排、列、层。(1)入库前先从下位取出atcs,srcsgj和targetssj的当前激光测距值,计算出源目标距离和as＿Atst,ak＿Atst=latCs-srcssjl+/srcssj-targetssj(2)把作业信息如货位信息、设备名等写进数据库TaskExe.List。Insert任务号,货位的排Row,列Column,层Floor,小车编号into数据库TaskExecList.从第一作业开始调用,令i=1从数据库TaskExecList中选取任务号taskid,小车编号DevName,排Row,列Column,层Floor按照源目标距离和atst值由小到大排序。取出源目标距离和atst值最小的作业,根据所对应的任务号、设备名和货位信息等调用小车来执行作业。4效率与运行可靠性在某种程度上,依靠现有的技术提高入库效率是比较困难的,本文采用这种“策略+就近算法”的调度方法既容易实现,又容易操做。由于操作简单易于程序化,所以在提高小车的入库效率和运行可靠性方面是很有效的。Fori=1tonum应用上述调度算法,文中所述的某自动化立体库不仅缓解了高峰作业时拥堵的