0 引言

在物流运动中, 仓储是物流的主要功效之一, 物流中的仓储业在现代效劳行业中占有奇特职位, 其生长对优化物流与供应链系统、 转变国民经济的增长方法、 提高国民经济的运行质量都具有重大意义[1]。 目前, 随着互联网技术的生长和应用, 物流业获得突飞猛进的生长, 这对物流的自动化立体货仓存储提出了更高的要求, 单从技术上对高层货架进行纵向拓展显然不满足物流的本钱效益原则[2]。

通过改变堆垛机的结构, 可以在较少设备投资的情况下减少作业时间、 提高货仓的运行效率, 这在实际应用中具有十分重大的意义。 在该问题上, 相关行业的研发人员从差别的角度提出了各自的要领, 实现在有限空间内提高存储效率[3,5]。 例如, 桥式堆垛机的提出, 具有桥架和回转小车, 货架间需要的巷道宽度比叉车作业时所需要的小, 可以效劳于多条巷道。 可是立柱高度的限制, 桥式堆垛机的作业高度不可太高。 进而又提出了巷道式堆垛机, 巷道式堆垛机是由叉车、 桥式堆垛机演变而来的。桥式堆垛机由于桥架粗笨因而运行速度受到很大的限制, 它仅适用于收支库频率不高或存放长形原质料和粗笨货物的货仓。 巷道堆垛机的主要用途是在高层货架的巷道内来回穿梭运行, 将位于巷道口的货物存入货格; 或者, 取出货格内的货物运送到巷道口, 如今巷道式堆垛机已经取代了桥式堆垛机。 然而随着物流行业突飞猛进的生长, 巷道式堆垛机的处理能力不可满足实际需求, 改变堆垛机的运行轨道成为一个突破口, 环形轨道使得堆垛机可以效劳于两个货架平面, 该战略的提出简直有效提高了处理能力。

目今自动化立体货仓的研究主要是针对单台堆垛机的路径优化, 可是部分企业已经提出并研究并行堆垛机作业问题和进一步提高堆垛机作业效率。 因此, 本文主要剖析并行堆垛机的处理能力, 具体内容为: 凭据更接近于实际情况的堆垛机复相助业模式进行数学建模; 考虑堆垛机收支库计划期作业任务序列优化、 储位分派均衡、 复合循环作业等原则, 求解在单周期内并行堆垛机的处理时间; 对进一步的革新计划提出思路。

1 自动化立体货仓与并行堆垛机

1.1 自动化立体货仓。 自动化立体货仓由高层货架, 巷道堆垛起重机( 有轨堆垛机) 、 入出库输送机系统、 自动化控制系统、盘算机货仓治理系统及其周边设备组成, 可对集装单位货物实现自动化保管和盘算机治理的货仓。 仓储技术及自动化立体货仓( Automatic Storage and Retrieval System, AS/RS) 是支撑现代物流的基本环节, 堆垛机的处理能力又很洪流平上决定了AS的存储能力。

堆垛机面向自动化立体货仓的货架平面进行存取作业, 有三种作业模式: 单指令周期, 即堆垛机单独进行一个任务的往返操作; 双指令周期, 即将一个入库任务和一个出库任务进行复相助业; 混淆模式, 即凭据实际任务部分作业接纳单指令周期,另一部分接纳双指令周期。 近年来, 为满足现代物流仓储面临的高库存周转率需求, 在堆垛机的技术革新上已经不绝立异, 双货叉堆垛机通过在同一堆垛机上增加双向货叉, 使得在窄巷道内可以同时面向对立的两个货架面进行存取作业; 环形巷道式堆垛机在同一货架周围铺设环形轨道, 让单台堆垛机可以在同一货架正背面进行作业; 除此之外, 某些企业已经思考并行堆垛机的设计。

图1 2×2 并行堆垛机 

1.2 并行堆垛机。 并行堆垛机的最大特点是在立体货仓的单巷道中同时设置2×2 台堆垛机, 以同步协调控制, 使其在各自独立的作业中互不滋扰, 堆垛机为两层, 巷道内的4 台堆垛机同时作业, 收支库作业效率高于4 台普通堆垛机的效率; 可以凭据处理能力的差别, 优化堆垛机的同时运行台数和运行速度,在一台堆垛机减速时爆发的电能传输给其他堆垛机使用, 降低整体能耗; 巷道内的4 台堆垛机均可独立进行作业, 因此系统不会泛起停运现象, 在单台堆垛机检修时, 整个系统仍可正常事情。 接下来针对同时设置2×2 台堆垛机( 如图1) 的处理能力进行理论剖析。

2 作业效率剖析

巷道式堆垛机有两种作业方法, 简单循环作业( 图2) 和复合循环作业( 如图3) 。

图2 简单循环作业   

图3 复合循环作业   

2.1 参数设置

m———立体货架的层数,(m≤500)

n———立体货架的列数,(n≤500)

j———货物所在的层数,j=1~m

k— ——货物所在的列数, k=1~n

tjk———堆垛机抵达j层k列的货位所需的运行时间

tf———货叉叉取作业时间

ti———堆垛机作业的�；奔洹⒖刂蒲映偈奔�

tt———平均货位移动时间

Ns———简单循环作业堆垛机收支库能力

Nd———复合循环作业堆垛机收支库能力

简单循环作业时间:

复合循环作业时间:

2.2 问题剖析。 以普通巷道式堆垛机同样的作业空间为研究工具, 将2×2 并行堆垛机首先剖析为上下两层( 如图4) , 由于上下两层堆垛机作业不保存滋扰, 在作业分派均匀的情况下, 面向同一货架平面, 效率较单台巷道式堆垛机提高2 倍。

图4 两层单台堆垛机作业   

图5 并行堆垛机作业 

图6   

划分再考虑上下各层增加一台堆垛机, 设计如图5, 该设计在堆垛机水平运动偏向相互平行, 不保存滋扰, 可是在笔直偏向堆垛机的载货台之间有一定干预, 因此每一层的并行堆垛时机因笔直偏向干预而减速。 假设将同层的两台堆垛机之间变换到对立的空间平面( 如图6) , 两个作业任务划分为存货A和取货B, 当只有一台堆垛机时

2.3 模型总结。 以实际情况来假设事情历程中两台堆垛机均80%为简单作业, 20%为复相助业, 同时假设所有作业起点为原点( 有考虑连续作业历程和就近原则) 盘算单台堆垛机在同一作业时间:

(注:简单作业为2TS,复相助业为TD,复相助业经序列优化后与简单作业的处理时间之间有:TS<TD<2TS)。

在原假设基础上剖析同一轨道并行堆垛机在同一周期内的作业时间:

并行堆垛机复相助业划分考虑两种情况: ①2 台机械划分完成出库和入库, 则处理时间为简单作业时间TS; ②2 台机械都进行复相助业, 这里需要增加另外一对收支库作业, 一共为四个任务, 处理时间为 ; 结合由公式 , 可以得出并行堆垛机处理时间为 。

比较单台堆垛机与并行堆垛机在对一任务处理时间上的进行比较:

由公式( 5) 明显得出, 一层并行堆垛机的处理能力是单台堆垛机的2.53 倍, 则本文开始提出2×2 并行堆垛机的处理能力可以抵达5.06 倍。

3 结论

通过对自动化立体货仓中的并行堆垛机作业效率建立模型进行理论剖析, 证明了2×2 并行堆垛机的处理能力明显优于4 台普通堆垛机, 以及并行机的实际应用具有可行性。 进一步的研究可以凭据实例数值模拟, 仿真以及实物模型开发等要领, 精确盘算出并行堆垛机的实际处理能力。 别的, 为减少并行堆垛机作业时的滋扰性, 水平笔直偏向的PLC协调控制技术至关重要;凭据自动化立体货仓的储位分派均衡原则, 复相助业原则及就近原则来优化作业任务序列, 也能有效提高并行堆垛机的收支库效率