托盤(pán)四向穿梭式自動(dòng)化密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)采用托盤(pán)集裝，貨架結(jié)構(gòu)內(nèi)儲(chǔ)貨位密集排列，貨格存儲(chǔ)深度大于1個(gè)托盤(pán)，具有較高的存儲(chǔ)空間利用率和自動(dòng)化作業(yè)能力，對(duì)庫(kù)房的結(jié)構(gòu)、高度等要求較低。倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)布設(shè)于庫(kù)房?jī)?nèi)，與組盤(pán)／拆盤(pán)作業(yè)臺(tái)、叉車(chē)（或地面AGV，后續(xù)包含在叉車(chē)作業(yè)中）等協(xié)同完成出入庫(kù)上下架作業(yè)。在作業(yè)過(guò)程中，倉(cāng)庫(kù)管理員、理貨組拆盤(pán)作業(yè)人員和叉車(chē)操作手在管理控制信息系統(tǒng)的調(diào)度下協(xié)同配合，完成貨物出入庫(kù)任務(wù)，作業(yè)過(guò)程涉及的設(shè)施設(shè)備包括叉車(chē)、托盤(pán)四向穿梭車(chē)、貨架、服務(wù)器（部署管理控制信息系統(tǒng)）、托盤(pán)、射頻標(biāo)簽、射頻識(shí)讀設(shè)備和手持終端等。

貨物入庫(kù)作業(yè)過(guò)程主要包含四個(gè)環(huán)節(jié)：理貨組盤(pán)→叉車(chē)運(yùn)輸→輸送線(xiàn)或其他周邊設(shè)備→托盤(pán)四向穿梭車(chē)運(yùn)輸系統(tǒng)（含垂直提升機(jī)運(yùn)輸和→托盤(pán)四向穿梭車(chē)運(yùn)輸。

在貨物入庫(kù)過(guò)程中，首先管理控制信息系統(tǒng)根據(jù)入庫(kù)單制訂入庫(kù)作業(yè)計(jì)劃，理貨組盤(pán)作業(yè)人員將到達(dá)的散件貨物進(jìn)行組盤(pán)作業(yè)，通過(guò)手持終端將組盤(pán)作業(yè)信息上傳到管理控制信息系統(tǒng)；然后進(jìn)行托盤(pán)貨物上架作業(yè)，叉車(chē)將托盤(pán)運(yùn)送至貨架端口或輸送線(xiàn)上料口，安裝在端口處的射頻識(shí)讀設(shè)備讀取托盤(pán)上的射頻標(biāo)簽獲取托盤(pán)貨物信息，管理控制信息系統(tǒng)給該托盤(pán)貨物分配存儲(chǔ)貨位；最后，托盤(pán)四向穿梭車(chē)將托盤(pán)貨物從端口運(yùn)送至指定貨位，貨物出庫(kù)作業(yè)流程與之相反，也包含四個(gè)環(huán)節(jié)：四向穿梭車(chē)運(yùn)輸（含垂直提升機(jī)運(yùn)輸和四向穿梭車(chē)運(yùn)輸）→輸送線(xiàn)或其他周邊設(shè)備→叉車(chē)運(yùn)輸出庫(kù)發(fā)運(yùn)（含拆盤(pán)回庫(kù)），作業(yè)過(guò)程與入庫(kù)相反。出入庫(kù)作業(yè)操作必須依據(jù)客戶(hù)的作業(yè)流程設(shè)置合理的控制節(jié)點(diǎn)，確保出入庫(kù)作業(yè)的效率和作業(yè)質(zhì)量。

托盤(pán)四向穿梭車(chē)運(yùn)輸環(huán)節(jié)，即托盤(pán)貨物在貨架內(nèi)存取的相關(guān)問(wèn)題。以系統(tǒng)作業(yè)流程和貨物存取需求為基礎(chǔ)，分析貨架貨位布局對(duì)托盤(pán)貨物存取效率的影響，根據(jù)托盤(pán)四向穿梭車(chē)在軌道交通網(wǎng)內(nèi)的運(yùn)行特點(diǎn)研究軌道交通網(wǎng)的活性，給出貨架軌道設(shè)計(jì)原則和定向方法。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)作業(yè)進(jìn)程優(yōu)化貨物存取任務(wù)分配，對(duì)托盤(pán)四向穿梭車(chē)進(jìn)行路徑規(guī)劃，給出最優(yōu)的托盤(pán)四向穿梭車(chē)路徑規(guī)劃和交通控制方案，提高貨物存取效率。

【案例】某醫(yī)藥存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)

倉(cāng)庫(kù)概述：倉(cāng)庫(kù)共有三層貨架，三臺(tái)智能穿梭車(chē)，每層貨架一臺(tái)車(chē)執(zhí)行任務(wù)（每層車(chē)僅執(zhí)行當(dāng)前層任務(wù)，不換層）；倉(cāng)庫(kù)共有2臺(tái)提升機(jī)，2個(gè)入庫(kù)口；因輸送線(xiàn)為雙向輸送線(xiàn)，2個(gè)入庫(kù)口同時(shí)包含出庫(kù)功能。基本平面布局與鋼貨架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下；

圖8 案例庫(kù)簡(jiǎn)圖

倉(cāng)庫(kù)運(yùn)作流程：

1）入庫(kù)：入庫(kù)托盤(pán)通過(guò)叉車(chē)直接放到入庫(kù)口，按下入庫(kù)按鈕后，輸送線(xiàn)入庫(kù)方向移動(dòng)。經(jīng)過(guò)外形檢測(cè)檢驗(yàn)貨物擺放是否合格，如合格，則進(jìn)行入庫(kù)，進(jìn)入條碼掃描；如不合格，則退回入庫(kù)口，人工進(jìn)行重新擺放貨物。掃碼器對(duì)托盤(pán)碼進(jìn)行掃描，當(dāng)掃碼成功后，WCS把條碼值反饋給WMS，WMS根據(jù)條碼值，分配貨物的貨位并下發(fā)給WCS（包含貨位的層數(shù)、行、列、深位等信息）；WCS根據(jù)接收到的貨位信息，下發(fā)給PLC；PLC通過(guò)所得到的入庫(kù)目的地址，控制輸送線(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)控制提升機(jī)，運(yùn)送貨物至目的層。如掃碼器掃碼失敗，WCS向WMS反饋掃碼失敗結(jié)果，輸送線(xiàn)停止運(yùn)行，等待人工處理；如掃碼值經(jīng)WMS判定為無(wú)效碼，則輸送線(xiàn)停止運(yùn)行，等待人工處理；操作人員可利用手持終端再次掃碼或更換條碼信息等方式，處理掃碼異常情況。如需貨物退回處理，則在入庫(kù)口按“返回按鈕”，貨物返回入庫(kù)口，等待處理。

2）貨物運(yùn)行至提升機(jī)口處輸送線(xiàn)，停止等待；PLC根據(jù)入庫(kù)的目的地址，確認(rèn)貨物所需到達(dá)的貨架層數(shù)，調(diào)用提升機(jī)。當(dāng)提升機(jī)到達(dá)1層時(shí)，輸送線(xiàn)運(yùn)送貨物至提升機(jī)內(nèi)，貨物通過(guò)提升機(jī)，到達(dá)目的層；提升機(jī)到達(dá)目的層后，貨物隨提升機(jī)輸送線(xiàn)出提升機(jī)，至穿梭車(chē)取貨口等待穿梭車(chē)取貨。

3）WMS定時(shí)發(fā)送入庫(kù)任務(wù)，WCS接收到入庫(kù)任務(wù)后，下發(fā)給貨物目的層穿梭車(chē)；穿梭車(chē)接收入庫(kù)指令，行駛至目的層取貨口取貨，把貨物運(yùn)送至目的貨位。WMS每次下發(fā)一個(gè)任務(wù)，WCS根據(jù)WMS下發(fā)的任務(wù)先后順序，執(zhí)行出入庫(kù)任務(wù)。WMS下發(fā)入庫(kù)任務(wù)前，需判斷出庫(kù)任務(wù)是否已經(jīng)完成；在出庫(kù)任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后，再下發(fā)入庫(kù)任務(wù)，防止因輸送線(xiàn)資源占用導(dǎo)致的死鎖現(xiàn)象。

4）出庫(kù)：WMS下發(fā)出庫(kù)任務(wù)（包含起始地址及目的地址）給WCS，WCS接收到出庫(kù)任務(wù)后，由貨物當(dāng)前層穿梭車(chē)運(yùn)送出庫(kù)貨物至提升機(jī)口輸送線(xiàn)；貨物在提升機(jī)口輸送線(xiàn)停止等待，同時(shí)PLC控制提升機(jī)至貨物當(dāng)前層；提升機(jī)到貨物當(dāng)前層后，輸送線(xiàn)運(yùn)送貨物至提升機(jī)內(nèi)，提升機(jī)載貨至1層，貨物出提升機(jī)，輸送線(xiàn)運(yùn)送貨物至出庫(kù)口。人工取下托盤(pán)，完成出庫(kù)。

5）入庫(kù)，出庫(kù)，移庫(kù)（移出，移入）貨位由WMS系統(tǒng)分配，倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)不支持分配貨位；智能穿梭車(chē)在行駛路徑中，如果有托盤(pán)阻擋，WMS需先下發(fā)移庫(kù)任務(wù)，將阻擋托盤(pán)移出，才能下發(fā)后續(xù)任務(wù)。

6）自動(dòng)控制系統(tǒng)（WCS）按照任務(wù)接收到的時(shí)間先后順序執(zhí)行，先接收到的任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行。

7）WMS定時(shí)下發(fā)任務(wù)，WMS內(nèi)部排列好優(yōu)先級(jí)后，每次下發(fā)WCS單個(gè)任務(wù)。

8）自動(dòng)化設(shè)備的執(zhí)行效率與貨品入庫(kù)擺放順序（例如：同批號(hào)同巷道擺放，同批號(hào)不同層擺放等），以及出庫(kù)方式（例如：先進(jìn)先出，后進(jìn)先出等），巷道深度，密切相關(guān)，這些方式?jīng)Q定了最終的自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)際效率高低，自動(dòng)化設(shè)備效率以上述情景為運(yùn)行基礎(chǔ)的前提下得到的效率為準(zhǔn)。

9）如某一層穿梭車(chē)故障，在人工確認(rèn)故障信息后，把故障車(chē)輛移至不影響出入庫(kù)路徑的位置的情況下，其他層空閑車(chē)輛可通過(guò)提升機(jī)換層到故障車(chē)輛層執(zhí)行任務(wù)。

本文作者：張衛(wèi)國(guó)