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智能化自動化立體倉庫系統分析

時間:2018-11-28 10:50作者:蘇州环亚国际娱乐倉儲物流設備 點擊:

自動化立體倉庫系統(AS/RSAutomated Storage and Retrieval System)主要由高層立體貨架、巷道式堆垛機、地面搬運機械設備等硬件設備,以及計算機管理與監控系統組成。由于具有很高的空間利用率、很強的入出庫能力、采用計算機進行控制管理而利于企業實施現代化管理等特點,已成為企業物流和生產管理不可缺少的倉儲技術,越來越受到企業的重視。
  智能化AS/RS是在傳統AS/RS基礎上增加了智能模塊,可以在任務調度、貨位分配、隊列優化過程中,根據任務調度原則、貨位分配策略、隊列優化目標以及相應的約束條件,并建立相應的數學模型采用智能算法求解,獲得最優解,提高自動化立體倉庫系統的運行效率。
  1 AS/RS系統構成
  自動化立體倉庫主要由物料儲存系統、AS/RS出入庫系統、AS/RS管理和監控系統三大系統組成[1-3]
  (1)物料儲存系統:由立體貨架的貨格、物料承載裝置(物料包裝、托盤、周轉箱等)組成。物料安排擺放規則整齊的保存在物料承載裝置里,將物料承載裝置保存于貨格中,形成了完成的儲存系統。
  (2AS/RS出入庫系統:該系統承擔貨物存取、出入倉庫的功能,通常由巷道堆垛機、出入庫輸送機、裝卸機械等組成。巷道堆垛機是在高層貨架的窄巷道內作業的起重機,可實現沿軌道行進、垂直起降和貨叉伸縮三種運動,用于從兩側貨架的任何貨位上自動存入或取出貨物。出入庫輸送機可根據貨物的特點采用傳送帶輸送機、軋輥輸送機、鏈傳動輸送機等,主要將貨物送到堆垛機上下料位置和貨物出入庫口。裝卸機械承擔貨物出入庫裝車或卸車的工作,一般由行車、吊車、叉車等機械組成。
  (3AS/RS管理和監控系統:由客戶機、中央控制計算機和電控系統組成。AS/RS管理和監控系統不僅要管理和分析立體倉庫的物料信息、儲存狀況、倉庫運行日志,還要可以監控立體庫實時運行狀態,及時調度立體倉庫的可配置資源。
  2 智能化AS/RS系統結構及流程
  2.1 系統架構
  自動化立體倉庫是集物流學科,控制學科和計算機學科相結合的綜合性系統、自動化立體倉庫管理與監控系統應用的方式可分為集中式、分離式和分布式,目前國際上的大多數項目都是采用分布式的系統。
  自動化立體倉庫管理與控制系統(WMOSWarehouse Management and Operation System)架構通常分為應用層、服務層、控制層、設備層四個部分組成。從功能層次上看,可以將自動化立體倉庫系統分為3個層次:管理層、監控層、執行層。
  管理層是計算機管理系統,具有系統設置、系統信息維護、產品信息維護、出入庫業務、存查詢統計等功能。管理層主要是負責立體倉庫的作業調度、物資分布、隊列優化、故障處理等工作。監控層是自動化立體倉庫系統的重要組成部分。它根據來自管理層的指令來控制物流設備,完成管理層傳輸的任務;另一方面監控層以動畫的形式,實時監控堆垛機的狀態,將堆垛機當前的信息反饋給管理層,為工程師進行任務調度提供參考。執行層由嵌入PLC的堆垛機構成。堆垛機中的PLC接收監控層的指令,根據指令執行各種操作。
 
  由上述的系統架構可以看出管理層是智能化AS/RS的核心,其智能化的實現主要由四個重要模塊組成:作業任務智能分配模塊、物料分布智能處理模塊、作業隊列/路徑智能優化模塊、故障處理模塊。各個模塊在不同類型的作業流程中所起的作業也各不相同。
  (1)作業任務智能分配模塊:根據待出入庫的物料在各存儲單元儲存狀況,合理分配出入庫作業任務,以平衡各存儲單元的工作負荷,減少作業任務等待執行時間。
  (2)物料分布智能處理模塊:根據物料的出入庫頻率、物理特性、在庫分布現狀等,合理分配出入庫庫位,以提高存儲單元的出入庫效率。
  (3)作業隊列/路徑智能優化模塊:根據出入庫系統性能參數,優化隊列序列或者堆垛機的作業路徑,以減少堆垛機的作業時間,提高倉儲效率。
  (4)故障處理模塊:此模塊主要是處理邏輯調度故障,而非機械故障和通信故障。對邏輯故障及時處理,并追溯故障發生的根源。
 智能化AS/RS的體系結構由AS/RS智能調度的方法和AS/RS庫存控制方法組成。自動化立體倉庫的智能調度方法首先是依據具體倉庫的規模、結構、出入庫系統規格、任務分配策略、物資分布處理策略等信息,利用層次分析法原理確定適用的智能調度方案。其次,按照智能調度方案,第一步從倉庫全局層面分配作業任務,將出入庫任務分配到具體的存儲單元。第二步針對具體儲存單元,進行出入庫貨位分配。第三步,按上一步中貨位分配的結果對每個存儲單元批作業隊列進行優化。智能調度方法是一個分布式調度方法,從全局的任務分配到具體儲存單元的貨位分配和隊列優化。
  2.2 智能化AS/RS系統的主要流程
  (1)出入庫作業流程。在出入庫作業流程中,根據組盤表中記錄的待入庫物料詳情以及出庫單中待出庫物料詳情,分析立體庫中相應物料在各個存儲單元的儲存情況,分配任務到各個儲存單元。
  各個存儲單元獲得相應的出入庫作業任務后,根據本存儲單元的物資分布情況,物資分布智能處理模塊給每個作業任務分配合理的貨位。   作業隊列/路徑智能優化模塊給存儲單元中等待執行的批作業任務賦予初始的優先等級,隊列優化模塊可以根據優化目標對批任務隊列進行優化,提高倉儲效率。
  
  (2)盤點作業流程。所謂盤點是指為確定倉庫內現存物料或商品的實際數量、品質狀況、存儲狀態的清點,是物料管理工作的控制反饋過程。
  盤點作業模式有全局盤點、隨機盤點兩種模式。全局盤點具有盤點規模大,盤點周期長,單次盤點消耗資源多,影響生產等特點。隨機盤點具有盤點規模小,盤點周期短,單次盤點消耗資源少,影響小等特點。鑒于隨機盤點的特點,隨機盤點根據盤點規模大小,可以多次盤點提高倉庫的有效利用率,提高倉儲數據一致的水平。在年終統計在庫物資詳細報表時需要對倉庫進行全局盤點。

  盤點作業流程,盤點作業涉及物資供應部門、生產部門、倉庫管理部門、銷售部門等眾多部門,所以提高盤點作業效率,節省盤點作業時間,降低對生產的影響。
  (3)倒庫作業流程。倒庫作業的重點是需要倒庫的庫位篩選。物資分布智能處理模塊根據物料相對集中的要求將同種物料集中存放,挑選出需要移動的庫位。確定好倒庫庫位后,通過作業路徑優化模塊明確倒庫庫位的作業序列,形成一條完整的倒庫鏈,減少堆垛機空載時間,提高作業效率。
  3 小結
  自動化立體倉庫是一個離散的、動態的、多因素、多目標的復雜系統,對AS/RS的智能化管理是復雜的系統優化問題。傳統的方法求解過程不僅時間較長、成本較高,而且很難求得最優解。將現代智能優化理論與AS/RS應用相結合,可以提高空間利用率及倉儲管理水平,降低勞動強度,提高物料調節水平,加快儲備資金周轉,為企業的生產指揮和決策提供有效的依據[5]
  本文給出了智能化AS/RS系統的架構、關鍵處理模塊包括作業任務智能分配模塊、物資分布智能處理模塊、作業隊列/路徑智能優化模塊、故障處理模塊和智能化AS/RS的幾種常見的作業流程,并對其進行了深入的分析,以期對智能化AS/RS系統的相關研究起到一定的借鑒作用。


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