立体仓库出入库输送系统设计

立体仓库出入库输送系统设计

1立体仓库的自动化输送系统随着世界经济的快速发展和现代科学技术的进步，物流行业作为现代经济中的一个新兴服务部门，在“第三利润源”中发挥着越来越大的作用。军需物流在军队管理中正日益上升到战略地位,未来战争的较量就是后勤保障能力的较量。从而,对军需物流的核心——自动化立体仓库系统(AutomatedStorageandRetrievalSystem)在军队中的应用研究成为决策者所面临的重要课题之一。目前,国内军队的军需部门越来越多的采用自动化立体仓库代替传统的平面仓库,对备装、药材进行存储、分配和管理,从而提高军队的物流管理水平和后勤保障能力并降低使用成本减轻劳动强度。自动化立体仓库主要由货架、堆垛机、出入库输送机系统和计算机管理、监控系统组成。出入库输送系统作为立体仓库存储区与外界(出入库站台)交接的关键设备,其设计的好坏直接影响整个立体仓库系统的合理性和货物流通的顺畅性,每个立体仓库的输送系统各异,存储流程也不同,因而输送系统是仓储设备中变化最多、最有特色的子系统,其方案的选择和控制系统设计的好坏将直接影响立体仓库的使用效率。输送系统的主要设备包括链式输送机、辊式输送机、平面移载机、拆叠盘机和穿梭车等组成。链式和辊道式输送机主要是承担托盘货物在经纬方向上的输送。平面移载机则是完成托盘货物在经纬方向上90°平移,实现托盘货物的平面输送。拆叠盘机是将单个空托盘收集叠放成一摞(每摞4~6个空托盘)送入立体仓库中保存或将成摞空托盘从立库中取出拆开然后一个一个送到出入库站台供上货使用。穿梭车能替代链式和辊道式输送机,其作用是可将托盘货物从一个指定位置送到另一指定位置。输送系统的组成各式各样,下面举例叙述已投入使用的输送系统(见图1)。21个自动立体仓库管理系统2.1立体仓库的自动总结见图2自动化立体仓库占地面积:100m×48m×22.3m;高层货架货位数:18排×11层×46列=9108个货位;2.2双向运行辊式钻机链式输送机27台,其中16台单向运行,11台双向运行;双向运行辊式输送机9台;双向运行辊式移载机23台;双向动力链条穿梭车1台;带双向动力辊道货物拣选台2套;拆叠盘机1台;带双向动力辊道出入库站台5个。2.3货物运输阶段(1)砌空盘机上传货物出库后,空托盘需要返回库中保存。这里首先叙述空托盘回库流程;载有货物的托盘在出入库站台由操作人员将货物搬走后按动完成按钮空托盘通过辊式移载机平移和链式输送机自动输送到拆叠盘机上(图8),拆叠盘机自动将空托盘码成6个一摞,输送到H处,同时,穿梭车到H处将一摞空托盘接走送到B处,在由B处的链式输送机送到1#巷道口,这时(一#)巷道堆垛机到巷道口将一摞空托盘取出送到高层货架中的空货位存储,同时(一#)巷道堆垛机将存储信息通过无线机站通讯系统传送到自动化立体仓库管理计算机中存储。(穿梭车可将一摞空托盘或货物送到任何一个巷道口,完全由管理计算机按照优化组合完成。这里举例送到(一#)巷道以下如此。(2)堆垛机和地面式成网作业货物要入库时出入库站台需要空托盘,管理计算机通过无线机站通讯系统将信息传送到(一#)巷道堆垛机和穿梭车上,(一#)巷道堆垛机从高层货架中取出一摞空托盘送到(一#)巷道口,一摞空托盘通过链式输送机送到C处,穿梭车自动到C处接空托盘送到H处,H处链式输送机将一摞空托盘送上拆叠盘机进行自动拆盘,拆开后的空托盘一个一个送到出入库站台由操作人员码货进行货物入库作业。(3)主输送系统的改造一摞空托盘由拆叠盘机进行自动拆盘,拆开后的空托盘一个一个自动送到各个出入库站台上,操作人员将需要入库的货物码到空托盘上按动完成按钮,载货托盘由辊式移载机平移和链式输送机自动送到A处平移转向进入主输送系统。自动化立体仓库管理计算机分配巷道,主输送系统将载货托盘由链式输送机送到B处,在由B处辊式移载机平移和链式输送机送到1#巷道口,这时(一#)巷道堆垛机到巷道口将载货托盘取出同时读条形码后送到高层货架中的空货位存储,同时(一#)巷道堆垛机将条形码及存储的相关信息通过无线机站通讯系统传送到自动化立体仓库管理计算机中存储。(4)主输送系统设计货物要出库时,操作人员在管理计算机上输入相关信息,管理计算机和无线机站通讯系统将相关信息传送到(一#)巷道堆垛机,(一#)巷道堆垛机判别相关信息后到高层货架中取出需要的货物送到(一#)巷道口,载货托盘通过链式输送机和辊式移载机平移送到C处进入主输送系统,通过主输送系统将有货托盘输送到A处,由A处平移转向输送到出入库站台由操作人员卸货,卸完货操作人员按动完成按钮,卸完货的空托盘通过辊式移载机平移和链式输送机送到拆叠盘机处进行自动叠盘入库保存。(5)出入库作业安排有时货物需要拿出一部分剩余部分还需入库,这里安排了两个分选台(图6),分选货物的出入库作业完全由穿梭车完成,这里就不多叙述。3计算自动仓储容量的系统能力3.1用摆动车计算空磁盘输入能力在整个输送系统中,穿梭车主要负责空托盘的输送。(1)各节点的作业效率在空托盘入库作业时,穿梭车负责将输送机H端口处6个一摞的空托盘送到各个巷道的输送机入库端口,完成货物出库所腾出的空托盘入库作业。考虑5个出入库站台同时出库的情况。穿梭车作空托盘入库作业运行共有8个节点,设穿梭车的起始位置在输送机H端口处送到B端口处,由于穿梭车运行到各节点的概率是一样,各占1/8的概率,所以只考虑其运行的最远距离和最近距离为:Smin=0;Smax=42000mm;平均高速运行时间为:T2=20.27÷40×60=30.4s;穿梭车的平均作业时间为:T=T1+T2=14.4+30.4=44.8s/摞;考虑不均匀性影响系数为:k=1.05;穿梭车的入库作业效率为:n1=3600÷(44.8×1.05)=76摞/小时;考虑穿梭车工作效率为85%,则实际工作能力为:5个出入库站台卸货完成后的空托盘要通过叠盘机进行叠盘,考虑操作人员卸货的时间设为30s,以1#出入库站台最近为例,在卸货结束的空托盘从出入库站台退出,而下一个盘货送进来的时间需要为:28s,转换为一个空托盘的时间为:58s。因为穿梭车的平均作业时间为:44.8<58s,同时考虑H处输送机的缓冲能力,所以穿梭车对空托盘入库作业的能力能够满足要求。(3)穿车作业效率计算在空托盘出库作业时,穿梭车负责将6个一摞的空托盘从各个巷道输送机出库端口上取出放到H处输送机端口,巷道的选择由管理计算机根据各巷道堆垛机的闲忙情况进行自动分配。考虑5个出入库站台同时入库的情况。穿梭车作空托盘出库作业运行共有8个作业节点,设穿梭车的起始位置在(一#)巷道输送机C端口处送到输送机H端口处,由于穿梭车运行到各作业节点的概率是一样,各占1/8的概率,所以只考虑其运行的最远距离和最近距离为:Smin=0;Smax=39000mm;考虑不均匀性影响系数为:k=1.05;穿梭车的入库作业效率为:n1=3600÷(42.5×1.05)=80.7摞/小时;考虑穿梭车工作效率为85%,则实际工作能力为:n=n1×85%=80.7×85%=68.6摞/小时;每摞=6盘;6×68.6摞=411盘/小时;5个出入库站台同时上货,同时需要空托盘到各个出入库站台,考虑人工上货时间和拆叠盘机进行拆盘及空托盘输送到出入库站台的时间与空托盘入库时间基本一致,穿梭车空托盘出库作业的能力能够满足货物入库要求。3.2出入库效率计算由于主输送机上货盘的流动是单向连续性的,其效率由衔接设备的效率决定。需计算的是出入库站台上的输送机的效率,出入库站台输送系统是双向运行,同时受到操作员码卸货速度、输送系统和拆叠盘机的输送效率的影响,该处输送机的效率也反映整个物流仓储系统的出入库效率。输送机的功能参数:输送机的输送速度为:18m/min;考虑操作工卸货时间为:30s/盘;输送线之间的衔接时间定为:5s/盘;入库时,1#出入库站台的入库效率最高,取该处输送机到A处11m考虑。所以每个出入库站台入库的平均效率为:n=(40+28)÷2=68÷2=34盘/小时;考虑5个出入库站台同时出库之间的互相影响,取平衡系数:k=0.9;整个立库的入库频率为:5×34×0.9=153盘/小时;(2)出库效率计算出库效率与入库效率基本一致这里无需计算。(3)出入库效率入库效率为:153盘/小时;出库效率为:153盘/小时;4库前输送系统方案设计自动化立体仓库设备是由货架、堆垛机、输送系统和托盘组成,其中货架和堆垛机没有太多的变化。货架无非是横梁式、牛腿式和重力式,其中有焊接和组合两种方式的,堆垛机有单立柱和双立柱形式的。自动化立体仓库变化繁多在于用户需求的库前输送系统方案的变化,自动化立体仓库设计的好坏关键是方便用户的出入库作业和出入库效率及库前区的整理和登记发放及物流的顺畅。输送系统设计水平的高低将直接影响自动化立体仓库的最终使用效率,如果输送系统方案设计不好就不能显示出自动化立体仓库的优越,就不能形成一个完好的自动化立体仓库系统。巷道式堆垛机数量:9台(单立柱,单元承载500kg);穿梭车上链式输送机的速度:18m/min;穿梭车的运行速度:40m/min;穿梭车的加减速时间为:2.2s(取a=0.3m/s2)穿梭车的加减速距离为:0.73m;穿梭车和输送线衔接的输送时间约为:5s;其固定的运行时间为:T1=(5+2.2)×2=14.4s;分别考虑出入库的情况下空托盘的输送情况:(2)运动作业效率计算所以穿梭车的运行平均距离为:S=(0+42000)÷2=21000mm;高速运行距离为:S1=21000-730=20270mm=20.27m;n=n1×85%=76×85%=64.6摞/小时;每摞=6盘;6×64.6摞=387盘/小时;所以穿梭车的运行平均距离为:S=(0+39000)÷2=19500mm;高速运行距离为:S1=19500-730=18770mm=18.77m;平均高速运行时间为:T2=18.77÷40×60=28.1s;穿梭车的平均作业时间为:T=T1+T2=14.4+28.1=42.5s;(1)入库效率计算组好盘的货盘在输送机输送到A处的时间为:T1=(11+1.5)÷18×60+5=47s;空托盘补充上来的时间为:T2=3÷18×60+5=15s;所有时间总计为:T1+T2=47