自动化高层仓库

2024-06-14

自动化高层仓库（精选4篇）

自动化高层仓库篇1

1 引言

自动化立体仓库的货位分配及作业调度的优化问题一直是业界研究关注的重点, 所采用的方法包括时态逻辑、模拟退火、遗传算法、神经网络、Petri网等[1,2,3]。其中, 遗传算法在自动化立体仓库调度优化问题上已有多项研究。本文结合调度专家的知识经验, 依据推理策略建立货位管理专家系统, 在此基础上采用遗传算法对自动化立体仓库的调度问题进行建模仿真, 验证了该方法的可行性和有效性。

2 立体仓库模型

自动化立体仓库的出入库调度任务主要包括两个方面:一是作业调度原则, 二是货位管理原则[4]。一般作业调度原则有:先到先服务原则、优先权原则、处理时间最短原则、处理时间最长原则、随机原则、联合出入库原则、中断抢先原则。一般货位管理原则有:分巷道存放原则、就近原则、货架受力均匀原则、先入先出原则、货位分区原则。

3 货位管理的专家系统模型

3.1 专家系统基本结构

专家系统一般由6部分组成:人机接口、知识库、推理机、综合数据库、方法库和解释系统, 其中知识库和推理机是专家系统的两个重要组成部分。

3.2 货位管理知识库的建立

本文研究的货位管理知识库即采用较为普遍的产生式规则。产生式规则以IF条件 (前件) THEN结论 (后件) 为形式, 条件与结论均可以通过逻辑运算AND、OR、NOT进行复合。

知识库中的主要规则表示如下:

R1:IF堆垛机空闲THEN堆垛机状态置为0;ELSE堆垛机状态置为1;

R2:IF堆垛机状态为0 THEN为堆垛机下发指令;

R3:IF货位已经有货THEN货位状态置为1;ELSE货位状态置为0;

R4:IF货位状态为0 THEN可以放入货物;

R5:IF货位状态为1 THEN可以提出货物;

R6:IF货物入库AND出入库频率F>9 THEN货物放入A区 (最靠近出入库台) ;

……

R10:IF货物入库AND出入库频率F≤3 THEN货物放入E区 (最远离出入库台) ;

R11:IF货物入库AND货物重量>1000kg THEN货物放入最底层;

……

R16:IF货物入库AND货物重量<200kg THEN货物放入9-10层;

R17:IF货物入库THEN在相应区域内先左后右、先外后内、先下后上地寻找空货位P (k, m, n) (k为排, m为列, n为层)

在以上规则中, R1~R5是对堆垛机状态的判断及操作, R6~R17是货位管理原则。由于专家系统在本次研究中只参与货品分配过程, 所以简化了知识库, 缩短了数据, 仅仅制定了分配规则。

3.3 推理机制的选择

推理系统负责整个专家系统的运行, 本文采用正向推理机制。

4 组合优化的作业调度问题描述

在得到优化后的货位分配前提下, 建立寻求运输效率最高或运输费用最低的目标函数是解决优化掉问题的关键。本文针对减少堆垛机的空载运行时间, 得出对货物的存取顺序进行排列, 从而达到作业调度最优。

由于6排货架的状态相同, 所以只取一台堆垛机为例, 即只针对两排货架进行研究。设堆垛机在货位点i和货位点j间水平和垂直方向走过的路程之和为

堆垛机在x方向和y方向上独立运行, 单元货格的长宽高为L, 速度恒定为vx和vy, 则运行时间为

由于本文最优化问题不涉及堆垛机的启动、制动时间, 存取货物的货叉伸缩时间以及货物搬运时间, 故忽略以上问题, 则组合优化的目标函数为

5 堆垛机作业优化调度的遗传算法设计

5.1 编码

本文采用顺序表示的遗传基因编码方法。例如:顺序表为C= (12 3 4 5 6 7 8) , 运送路线为:1-3-5-7-2-8-4-6, 则编码为:L= (1 23 4 1 3 1 1) 。

5.2 适应度评价

本文的目标函数为最小化问题, 即堆垛机行驶时间T最短, 故选择适应度函数F=1/f (x) 。

5.3 遗传算法步骤

(1) 随机生成初始种群, 采用顺序编码方案进行染色体编码, 确定最大允许进化代数Gmas。 (2) 按照适应度函数计算染色体适应值。 (3) 选择运算采用比例选择算子。 (4) 交叉运算采用次序交叉法。 (5) 变异算子的设计比较灵活, 本文采用的方法是交换。 (6) 判断终止条件, 如果超过最大代数, 或得到最优解则退出程序, 否则转回步骤2继续执行。

6 结束语

本文在建立自动化立体仓库模型的基础上, 分析立体仓库调度原则, 建立了基于货位分配原则的专家系统知识库和推理机制, 仿真得出较为理想的结果;在此基础上, 利用遗传算法对作业调度进行优化, 减少堆垛机运行路程和时间, 有效地提高自动化立体仓库的效率。本文仅是在前人研究基础上的又一探索, 仍需进一步研究两种人工智能方法在立体仓库实际管理和运行中的应用。

参考文献

[1]田国会, 刘长友, 等.自动化立体仓库若干优化调度问题及其研究进展[J].山东工业大学学报, 2001, 31 (1) :12-17.

[2]常发亮, 刘增晓, 等.自动化立体仓库拣选作业路径优化问题研究[J].系统工程理论与实践, 2007, 5 (2) :139-143

[3]李梅娟, 陈雪波, 等.自动化立体仓库存取设备优化调度方法研究[J].计算机工程与设计, 2006, 27 (2) :181-183

[4]曾明如, 游文堂, 等.基于专家系统的货位管理与作业调度优化[J].南昌大学学报 (工科版) , 2009, 31 (4) :385-388.

[5]施鸿宝, 等.专家系统[M].西安:西安交通大学出版社, 1990.

[6]赵培忻.现代物流管理模型、方法与应用[M].北京:北京交通大学出版社, 2012.

自动化立体仓库的三维建模设计篇2

1自动化立体仓库的组成及工作原理

1.1自动化仓库的组成

设计的自动化立体仓库由进出库识别系统RFID(Radio Frequency Identification)、计算机管理系统、运输车、货物传送床、堆垛机等主要部分组成,立体式存储货架和进出库识别系统主要是对进出库货物进行识别,计算机管理系统是对识别后的货物进行数据管理,运输车和货物传送床则是把货物送到指定位置。堆垛机负责把货物放到指定的货架。

1.2自动化立体仓库的工作原理

1.2.1进库过程

当有货物进库时,系统数据处于初始状态,然后物资依次通过货物运输床到RFID检测系统,RFID检测系统对货物进行扫描识别,数据传送到计算机,识别出货物的种类,计算机进行数据分类管理,并分配库位号,同时启动相应的程序,控制堆垛机运动。当货物被运输到相应的库位时,堆垛机把货物放到指定的货架上。当所有货物放置完毕,系统回到初始状态。进库流程图如图1所示。

1.2.2出库过程

当有货物出库时,首先在计算机系统确定物类别及库位号,然后计算机控制堆垛机将货物从货架上取出,通过运输车运送到货物传送床,经过RFID系统,RFID系统扫描过后,将数据传给计算机,与调货参数进行比较,如果相同则通过货物出库,若不同则报错。货物运输机再把货物运回原来的库位流程图如图2所示。

2自动化立体仓库在cinema 4d中的建模

图3为自动化立体仓库概览图,其中,蓝色部分是货架,横20列,高40层,起存放货物的作用。货架之间是堆垛机,前面是货物传送机,货物传送机后面是运输车。

图4、图5、图6分别是自动化立体仓库的部分模型。采用的是基本几何体(如cube,cylinder,sphere),转换成可编辑多边形后,经过多次调整得到最终模型。其中图4是货架,主要用于存放货物;图5是运输车,在货物运输床和货架之间运输货物;图6为货物传送床,负责把货物传给运输车。

3结论

自动化立体仓库,最大限度的利用了空间资源。而且很好的提高货物进出库的效率,同时采用了严谨的管理技术,减少进出货的错误率,是存储,分类管理货物的理想选择。在cinema 4d建模过程中,分别使用了c4d的clone(克隆),loft nurbs(放样),extrude nurbs(挤压)等基本工具,对自动化立体仓库进行了三维建模,具有很好的直观性,对后期进一步设计提供参考和依据。

参考文献

[1]马殷元,杜亚江.基于以太网的自动化仓库设备监控协议的设计[J].起重运输机械,2007(1):22-25.

自动化立体仓库的出入库管理篇3

烟叶配方自动仓库作业管理

烟叶配方自动化仓库的作业管理,主要负责合理安排烟叶包(夹板烟、纸箱烟包等)出/入库作业,完成立体仓库与制丝生产线之间运送物料的任务。立体仓库中存储的物料有空托盘组、装有烟包的实托盘,具体作业是:烟包出入库、空托盘组出入库。

1.烟包出入库是烟叶配方自动化仓库作业的主要内容。出/入库的物料包括空托盘组、装有烟包的实托盘。

空托盘组出库任务：由外地运输来的烟叶包到达后,将所需的空托盘组经分发送至指定的入库站台。需求计划制订提货计划并通知立体仓库后,根据厂外提货计划确定烟叶包入库的时间、数量、种类等,立体仓库按照计划要求,确定每一个待出库空托盘组的货位号。其出库申请来自物料入库申请,出库申请根据物料的数量来定,上位管理计算机根据其数量以及供料时限的要求来安排空托盘组的出库顺序、出库数量。立体库接到申请后,结合当前库存情况查询到所需物料的货位(通常不只一个),根据货位管理原则确定出库的货位号,并立即形成空托盘组的出库任务(出料货位号、供货最低时限、出库站台号等)。

空托盘组入库任务:同烟包分离后的空托盘输送到空托盘码垛机处进行码垛,当码垛到规定数量时就等待指令。若烟包入库站台口发出请求,则直接送到空托盘分发机处进行分发,供入库使用,否则经过烟包实托盘入库的路线或其专用路线进行入库。

装有烟包的实托盘入库任务:为了满足由外地运输来的烟叶包存储在立体库中,保证一定的存储量。烟叶包从打叶复烤线运输至烟叶配方自动化仓库的入库口处,入库管理人员将烟包信息(烟叶的品种、等级、产地等)输入计算机终端处,并提出入库申请(若烟包中自带条码信息,则条码识别器直接读取条码进行入库),上位计算机同时获得信息,同时,人工夹抱叉车从卡车上卸下烟包后,放置到从库区或烟包出库区调来经空托盘分发机分发后自动输送来的空托盘(已贴有条码)上,系统已自动为该托盘分配了一个虚拟的唯一的托盘编号,与托盘上的物料信息建立联结。此时实托盘为正确的入库形式。经过外形检测站检查合格后,由条码识别器获取托盘真正的编号(即条码),获取成功后,计算机系统将根据真正的托盘编号替换原来分配的托盘号,然后将信息录入计算机终端,管理系统在立体仓库结合当前的货位情况,根据货位管理原则为该实托盘寻找一个合适的空货位,自动分配好存储货位,自动控制系统调度环形穿梭车(或其他输送设备)将该实托盘自动输送到相应的堆垛机入库站台,由堆垛机将其放置到指定的货位。外形检测不合格的实托盘则不进行条码识别,而是返回人工整理站台整理后重新入库。

装有烟包的实托盘出库任务:根据制丝线的生产要求,管理系统从立体库中调出相应品牌的烟包实托盘,由堆垛机取出后送到堆垛机出库站台,每个出库站台都设有一个条码识别器,以校验所取货物是否正确。取错的货物由堆垛机送回到原来的货位,计算机同时从库中调出相同品牌的烟包作为补充。只有条码正确的货物才能通过环行穿梭车输送到烟叶包出库区,再通过输送机送到液压夹抱移料机,将烟叶包和托盘分离,同时,计算机系统将清除数据库中该托盘编号对应的物料信息。和托盘分离后的烟包输送到自动开包机系统进行拆包,烟叶最后送入切片线。切片后,如发现烟叶霉变并经确认,则由霉变烟出口退出,同时,系统紧急调补同类型的烟包进行配方。当一批烟最后一包切完后,系统将开始调出下一批配方其余的烟包,在此之前,输送机上已缓存有该批多托盘的配方烟包。

2.出/入库作业调度负责合理调度堆垛机来完成出入/库作业任务,是烟叶配方自动化物流系统满足实时性要求的关键。

为了实现合理调度,一方面需要有合理的数据和信息作为依据,另一方面要有合理的调度原则和算法。在调度堆垛机时,需要获得以下数据和信息作为参考依据,并在数据分析的基础上,根据调度原则执行调度。

这些数据信息包括:烟包实托盘出库任务最迟送达制丝线的时刻、入库任务申请时刻、出/入库任务所需执行时间、出/入库任务堆垛机平均执行时间、估算出/入库任务完成时刻的安全系数、系统输送设备故障及恢复信息。

由于堆垛机是执行出/入库的主要设备,因而在制定调度原则时,主要应考虑堆垛机任务执行情况,掌握堆垛机的任务执行顺序。

在线自动仓库堆垛机执行任务一般遵循下列调度原则:

优先执行出库任务：同时存在数条出库任务时,最紧急者先执行;

当入库任务的执行不影响任何出库任务的按时完成时方执行入库任务:出库优先于入库并非因为入库不重要,而是由于一般生产线不能停产,立体仓库中一般都有几天的存储量,足以满足生产线上的需求。

3.烟叶配方自动化物流系统各项作业的实时性要求不同,对其管理应考虑设置优先级。

基于优先级的作业管理原则包含两个内容:

(1)作业调度时,按优先级顺序服务,以保证总是首先响应当前优先级最高的作业任务,即实时性要求最高的作业任务。例如,在所有的作业任务中,首先响应缓存站台提出的出库申请。

(2)考虑到有的作业执行时间较长,或在很多情况下为提高效率采取联合作业,因此仍会有优先级最高的任务受到延误的可能。所以在作业执行时,还采取可中断抢先的原则。即在作业执行时,将作业任务分为若干执行单元。如堆垛机的一次出入库任务(从入库站台取货存入指定货位、另一空位取货、放到出库台),可以分为“取一存”和“存一取”两个执行单元(即复合循环)。每一作业执行单元完成后,都再次进行作业调度,从而保证优先级较高的作业任务可以抢先中断尚未完成的、级别较低的作业任务而被执行。待抢先的任务完成后,再继续执行被中断的、尚未完成的作业任务。当然,这个级别高的任务也可能被级别更高的作业任务所抢先中断。为了提高存取效率,一般避免单项出库,而多采用出/入库联合作业。

4.在有多项出库和入库申请时,适当把出库任务与入库任务进行优化组合,使满足条件的出库任务和入库任务组合成出/入库联合作业任务,可缩短存取周期,提高存取效率。

在出库站台和入库站台设在仓库的同一端时,最简便的做法是使入库申请与出库申请分别排序,将第一个出库作业与第一个入库作业组合为一个联合作业任务。一般情况下,这种组合在效率上都不会有损失。

当立体仓库的出库站台与入库站台分设在仓库两端,则需考虑入库货位的位置与出库货位的位置。原则上是入/出库同时作业时,堆垛机在巷道中运行路径不重复或重复路线最短。

烟叶配方自动仓库货位管理

对烟叶配方自动化立体仓库的货位进行管理,是要合理地分配和使用货位,既考虑如何提高货位的利用率,又要保证出库效率。货位分配包含有两层意义,一是为出/入库的烟包分配最佳货位(因为可能同时存在多个空闲的货位),即入库货位分配;二是要选择待出库物料的货位(因为同种物料可能同时存放在多个货位里)。货位分配考虑的原则很多,对于专门用于仓储的立体仓库,其货位分配原则是:

1.加快周转,先入先出:同种物料出库时,先入库者,先提取出库,以加快物料周转,避免因物料长期积压产生腐蚀、生虫、霉变及其他损坏造成的损失。

2.提高可靠性,分巷道存放:仓库有多个巷道时,同种物品分散在不同的巷道进行存放,以防止因某巷道堵塞影响某种物料的出库,造成生产中断。

3.提高效率,就近入/出库。在线自动仓库,为保证快速响应出库请求,一般将物料就近放置在出库台附近。

摘要：对于自动化立体仓库实行科学的出/入库管理,可以帮助企业加快物流速度,提高生产效率,降低库存的资金占用,增强市场竞争力。

自动化立体仓库货架的规划设计篇4

随着现代化工业生产的扩大,自动化立体仓库已成为现代物流系统中迅猛发展的重要环节。自动化立体仓库与普通仓库相比具有很多优点,它能减轻劳动强度,缩短作业时间,特别是能大大提高库房的空间利用率,减少占地面积。货架是存放货物的地方,是立体仓库的重要组成部分,是整个工程技术开发中的一个重要环节。如何科学合理地设计货架,直接体现出整个仓库的先进程度,针对此本文着重讨论货架规划设计中所考虑的几个问题。

1 调查分析

在货架设计之前,首先要对规划的对象系统地进行调查,找出问题,以便为规划设计做好充分准备。调查分析的主要内容有:贮存物品种类、特性、重量、外形尺寸包装方式等;各类物品的数量、重量;集装单元尺寸、重量以及选择集装器具;仓库规模、库容量、货物存放方式;货格尺寸、货架形式;货格数、货架数(排、列、层)。

从整个货架规划系统的角度进行认真细致地分析,从单位实际情况出发确定合理的货架设计方案(可多方案进行比较,择优选用),达到投资少,见效快、改善劳动条件、科学合理、使用方便的目的。

2 货架的类型、特点及选择方式

根据企业生产流程和货物周转的需要,以及货物种类、特性、重量、外形尺寸的要求,自动化立体仓库货架可按以下原则分为若干类型。

2.1 货架的类型和特点

2.1.1 单元式货架

图1为单元式货架仓库。该结构目前应用较为广泛,其特点是通用性较强,货架沿仓库的宽度方向分为若干排,每两排货架为一组,其间有一条巷道,供堆垛机或其他仓储机械作业;每排货架沿仓库纵长方向分为若干列,沿垂直方向又分为若干层,从而形成大量货格,用以储存货物。

单元式货架按其货格结构形式又可划分为牛腿式货架、横梁式货架、重力式货架和旋转式货架。

(1)牛腿式货架:该货架每个货格存放一个单元(一个托盘或一个货箱),存取以整体作业为主,适用于存放单元体积及重量较大的物品。图2为牛腿式货架结构示意图。

(2)横梁式货架:该货架空间利用率高,适合存放货物单元较小及零散物品,每个托盘或货箱可放入若干件,此种情况需采用拣选式堆垛机或在出口处拣选。其结构简单、钢材用量少。图3为横梁式货架结构示意图。

(3)重力式货架:重力式货架的每一层货格是一个具有一定坡度的滑道,可存放数量较多的货箱,在自重作用下,货箱自动从入库端向出库端移动,直至滑道出库或者碰上已有货物单元自动停止。图4为重力式货架结构示意图。位于滑道出库端的第一个货物单元被取走之后,在它后面的各个货物单元便在重力的作用下,依次向出库端移动一个货位。为减少货箱与货架之间的摩擦力,滑道上设置有辊子式滚轮。

重力式货架的每个存放滑道一般只能存放同一种货物。适宜于少品种、大批量货物的存取,进入的货物处于流动状态,存取迅速,保证先进先出,不宜长期积压货物。重力式货架能充分利用仓库面积,高大仓库的利用率则更高,缺点是当出库端取走一个货物单元后,后续货物移动中,由于加速度的产生,到达出库端终点时,会发生较大的冲击力。仓库的容量不能充分利用,滑道越长,货架上下“死角”越大。因此,必须经综合分析后,再确定货架每个货格坡道的长度,为防止滑行速度过高,每隔2 m~3 m设一限速制动器。

(4)旋转式货架:旋转式货架分水平式和立式两种方式,其结构示意图如图5所示。旋转式货架的货格形式一般有篮状、盆状和盘状等,可根据存放物品的种类、形状规格等不同要求选择。

水平式旋转货架又分为整体旋转式(整个货架为一个旋转体)和分层旋转式(各层分设驱动装置,形成各自独立的旋转体系)。立式旋转货架设有手摇传动装置,便于停电时的应急操作和调试操作。旋转式货架适用于小物品的存取,尤其是适用于多品种小批量物品的存取,储存密度大,货架间不设通道,易于管理。

2.1.2 按货架承载型式分

按货架承载型式分为整体式和分离式。

(1)整体式:货架与仓库建筑(一般货架顶部与屋架下弦连接)为一个整体,货架除受货物载荷外,还作为建筑结构来支承屋顶和悬挂侧壁,高度一般在12m以上,此外,还要受风载、雪载及其他建筑载荷。

(2)分离式:又分为固定式和组装式货架,货架是与建筑物分开的单独结构件,只承受货物载荷,高度一般在12 m以下,也有的高达15 m。固定式货架是用型钢焊接而成的,生产制造简单,货架一旦建成就无法调整,同时用钢量较大,成本偏高,制作周期长;组装式货架采用冷轧型金刚杵,其优点是可根据用户要求装配成不同规格的货架,适用性强,必要时可随物资变化重新组装,它比同等规模焊接式货架用钢量少约50%,建造周期短。

2.1.3 按货架布置划分

按货架布置划分为巷道式和区域式。

(1)巷道式:货架沿仓库宽度方向分为数排,每两排(或四排即深巷式)货架之间布置巷道,供堆垛机作业,每排货架沿仓库长度方向又分为若干列,沿垂直方向又分为若干层,形成大量货格。

(2)区域式:把货架靠拢合并,同层同列的货格相互贯通,连成一个通廓。其优点是可减少巷道数量,提高仓库面积利用率,适合于存放品种少、批量大的物料。

2.1.4 按货架的高度划分

按货架的高度划分为:①低层:货架高度5 m以下;②中层:货架高度5 m~12 m;③高层:货架高度12 m以上。

2.1.5 按规模分

按规模分为:①小型:库容量2 000个托盘以下;②中型:库容量2 000个~5 000个托盘;③大型:库容量5 000个托盘以上。

2.2 货架长、宽、高的确定

货架的总体尺寸取决于仓库工艺及其布置。货架的最大长度取决于堆垛机在巷道中所服务的货架数目,货架的最佳通道长L一般在80 m~120 m之间;按堆垛机垂直升降速度vH与水平行走速度vR比相适应为原则,确定其高度H与长度L之比,即:

一般取。货架总宽度B按照货架的布置方式确定。

总之,货架长、宽、高尺寸的确定要考虑库房大小及仓库的容量,综合有关因素进行选择。