應(yīng)用場(chǎng)景：適用于需要大量存儲(chǔ)且對(duì)效率要求比較低，可以有充足時(shí)間進(jìn)行盤庫(kù)的場(chǎng)景；或者應(yīng)用于不規(guī)則倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用場(chǎng)景，特別是倉(cāng)庫(kù)高度不足或倉(cāng)庫(kù)縱深較短或非矩形的場(chǎng)景；對(duì)于小型物料的密集存儲(chǔ)可使用回轉(zhuǎn)庫(kù)配套輕型輸送分揀系統(tǒng)；倉(cāng)庫(kù)高度一般小于10米。
應(yīng)用產(chǎn)品：廣泛應(yīng)用于食品、飲料、糧油、醫(yī)院、五金配件庫(kù)等行業(yè)；
四向穿梭車倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)基本描述
四向穿梭車倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)由存儲(chǔ)貨架、四向穿梭車、提升機(jī)和軌道等組成。其中，存儲(chǔ)貨架用于貨物存儲(chǔ)，每個(gè)儲(chǔ)貨巷道可有多個(gè)存儲(chǔ)貨位，同一儲(chǔ)貨巷道存放同一類貨物；四向穿梭車用于實(shí)現(xiàn)貨物的水平運(yùn)轉(zhuǎn)；提升機(jī)用于實(shí)現(xiàn)四向穿梭車的垂直轉(zhuǎn)運(yùn)；軌道分為縱向子通道和橫向的主通道。四向穿梭車倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)俯視圖，如圖1所示。
圖1 四向穿梭車倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)俯視圖
在圖1中，1是叉車，主要在相應(yīng)的出入庫(kù)口配合四向穿梭車叉取貨物；2和4為四向穿梭車行駛軌道，縱向軌道為子通道，橫向軌道為主通道；3是貨架，倉(cāng)庫(kù)中存放貨物的存儲(chǔ)設(shè)備；5是四向穿梭車，具備多向行駛、側(cè)移、提升等功能，可根據(jù)需要進(jìn)行貨物的存儲(chǔ)和取出；6是提升機(jī)，倉(cāng)庫(kù)中搬運(yùn)四向穿梭車進(jìn)行跨層作業(yè)的升降機(jī)構(gòu)。
二
四向穿梭車倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)
利用Plant Simulation軟件，根據(jù)四向穿梭車倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行模塊化參數(shù)化建模。模型中包括軌道模塊、儲(chǔ)位模塊、提升機(jī)設(shè)備模塊，各模塊能夠完成獨(dú)立的物理功能，與實(shí)際設(shè)備相對(duì)應(yīng)。同時(shí)整理出系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)和模塊的關(guān)鍵參數(shù)，模型可以進(jìn)行參數(shù)修改，通過仿真驗(yàn)證，使得規(guī)劃方案快速迭代，達(dá)到最佳倉(cāng)儲(chǔ)吞吐量等目標(biāo)。
1.系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)
模型系統(tǒng)參數(shù)如表1 ，包括布局表、貨架層數(shù)和出入庫(kù)口位置索引表。布局表將數(shù)字與系統(tǒng)布局中的各種設(shè)施情況相對(duì)應(yīng)，調(diào)整模型的整體布局；貨架層數(shù)為模型基于布局表的布局情況產(chǎn)生的整體模型的層數(shù)，各層布局與布局表一致；出入庫(kù)口位置索引表中填寫出庫(kù)口和入庫(kù)口在布局表中的索引位置，可調(diào)整模型的出入庫(kù)口位置和數(shù)量。
表1 系統(tǒng)參數(shù)
（1）倉(cāng)庫(kù)布局表
如圖2所示，倉(cāng)庫(kù)布局可由仿真模型內(nèi)的布局表進(jìn)行參數(shù)化調(diào)整。如表2所示，由數(shù)字0～7分別代表系統(tǒng)布局中的各種情況，在布局表中填入不同數(shù)值，可生成相應(yīng)布局。由此便可根據(jù)不同規(guī)劃，調(diào)整平面布局，在實(shí)際應(yīng)用中提高了模型的靈活性。
圖2 布局表
（2）出入庫(kù)口設(shè)計(jì)
出入庫(kù)口的數(shù)量及位置，可通過進(jìn)行參數(shù)化調(diào)整。索引表如圖3 ，表內(nèi)需填寫入庫(kù)口列索引、入庫(kù)口行索引、出庫(kù)口列索引、出庫(kù)口行索引。出入庫(kù)口索引與布局表索引相對(duì)應(yīng)，填寫的坐標(biāo)點(diǎn)將作為特殊的軌道位置，四向穿梭車配合叉車在該位置完成出入庫(kù)作業(yè)。
2.設(shè)備模塊設(shè)計(jì)
各模塊的搭建情況與相應(yīng)參數(shù)，如表3。
圖3 索引表
表3 模塊結(jié)構(gòu)及參數(shù)
（1）儲(chǔ)位模塊
儲(chǔ)位模塊包括貨架和托盤貨物，其可調(diào)整參數(shù)有貨位深度、貨位寬度、儲(chǔ)位高度和立柱寬度，儲(chǔ)位的尺寸由托盤貨物決定。四向穿梭車可在儲(chǔ)位模塊雙向運(yùn)行，以存放或取出貨物。
（2）提升機(jī)模塊
提升機(jī)模塊可調(diào)整參數(shù)有提升機(jī)速度、提升機(jī)寬度和提升機(jī)長(zhǎng)度。提升機(jī)高度與貨架高度相關(guān)。
（3）軌道模塊
軌道分為主通道和子通道。當(dāng)四向穿梭車處于空載狀態(tài)時(shí)，可以在存有貨物的多深度巷道中自由穿梭，到達(dá)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的任意存儲(chǔ)貨位，當(dāng)四向穿梭車處于載貨狀態(tài)時(shí)，只能在主通道和子通道上行駛。在作業(yè)中，每一條主通道上運(yùn)動(dòng)的四向穿梭車負(fù)責(zé)兩側(cè)多深位貨物的出入庫(kù)作業(yè)，某一巷道中的貨物只能從就近的主通道完成出入庫(kù)作業(yè)。
（4）四向穿梭車
四向穿梭車可調(diào)整參數(shù)有四向穿梭車長(zhǎng)度、四向穿梭車寬度、四向穿梭車厚度、四向穿梭車速度和四向穿梭車數(shù)量。
三
應(yīng)用案例
1.基本參數(shù)
基于以上模塊，搭建一個(gè)出入庫(kù)口分別位于貨架左右兩側(cè)、多輛四向穿梭車、多提升機(jī)作業(yè)的四向穿梭車倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)仿真模型，具體參數(shù)值如表4。表4中系統(tǒng)參數(shù)里的布局表以及出入庫(kù)口位置索引表，分別如圖4以及圖5所示，布局表用不同顏色標(biāo)注了不同設(shè)施的位置情況，便于查看。最終生成的模型，如圖6所示。
表4 模型具體參數(shù)值
圖4 初始方案布局表
圖5 初始方案出入庫(kù)口索引表
圖6 初始方案模型俯視圖（左）及三維展示（右）
2.出入庫(kù)流程
出入庫(kù)流程如圖7。任務(wù)列表在初始時(shí)刻隨機(jī)生成，四向穿梭車根據(jù)列表指令，當(dāng)有入庫(kù)需求時(shí)，移動(dòng)至入庫(kù)口，叉車將入庫(kù)貨物放置于四向穿梭車上，而后四向穿梭車移動(dòng)至存儲(chǔ)貨位，將貨物放置在對(duì)應(yīng)的貨架上。當(dāng)有出庫(kù)需求時(shí)，四向穿梭車前往指定貨位并取出需要出庫(kù)的貨物，取貨完成后，四向穿梭車移動(dòng)至出庫(kù)區(qū)域，叉車將出庫(kù)貨物從四向穿梭車上移出。
圖7 出入庫(kù)流程圖
3.模型假設(shè)
模型遵循以下假設(shè)：（1）出入庫(kù)任務(wù)隨機(jī)生成；（2）各貨物均在一樓完成出入庫(kù)作業(yè)；（3）四向穿梭車在存儲(chǔ)區(qū)域的貨格中雙向移動(dòng)，在主通道中單向移動(dòng)；（4）不考慮貨物的到貨頻率默認(rèn)貨物來(lái)源無(wú)限制，不考慮出庫(kù)頻率限制，叉車可連續(xù)進(jìn)行出庫(kù)作業(yè)；（5）載貨狀態(tài)下四向穿梭車不可在巷道中穿行。在作業(yè)中，每一條主通道上運(yùn)動(dòng)的四向穿梭車負(fù)責(zé)兩側(cè)多深位貨物的出入庫(kù)作業(yè)，某一巷道中的貨物只能從就近的主通道完成出入庫(kù)作業(yè)；（6）四向穿梭車需要換層時(shí)隨機(jī)選擇提升機(jī)進(jìn)行換層作業(yè)。
4.統(tǒng)計(jì)與優(yōu)化
在初始方案下，系統(tǒng)有兩個(gè)提升機(jī)分別位于左右兩側(cè)，討論不同四向車數(shù)量對(duì)系統(tǒng)出入庫(kù)效率的影響，通過修改四向車數(shù)量這一參數(shù)，所得數(shù)據(jù)如表5。由圖8可以看出，隨著四向車數(shù)量的增加，四向車平均利用率較為穩(wěn)定，提升機(jī)的平均利用率顯著提升，但隨著四向車數(shù)量增加到35輛左右時(shí)，提升機(jī)平均效率提升變緩，此時(shí)可考慮增加提升機(jī)數(shù)量進(jìn)一步提高系統(tǒng)出入庫(kù)效率。
表5 初始方案統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
圖8 初始方案統(tǒng)計(jì)圖
通過修改布局表內(nèi)數(shù)值，快速生成新的布局方案，可統(tǒng)計(jì)在4個(gè)提升機(jī)運(yùn)作下該系統(tǒng)的作業(yè)效率。新的布局如圖9所示。
圖9 新方案布局表（左）及三維展示（右）
同樣通過對(duì)四向車數(shù)量參數(shù)的快速修改，得到表6統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和圖10統(tǒng)計(jì)圖。
表6 新方案統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
圖10 新方案統(tǒng)計(jì)圖
如表7，對(duì)比兩方案可得，在新布局下，當(dāng)新增的提升機(jī)得到利用，即提升機(jī)平均利用率達(dá)到50%以上時(shí)，新方案每小時(shí)完成任務(wù)數(shù)可較原方案增長(zhǎng)40%左右。
表7 方案對(duì)比
