第二讲自动化立体仓库

自动化仓库系统(AS／RS－Automatedstorageandretrievalsystem)是不需人工处理的情况下能自动存储和取出物料的系统。这个定义涵盖了不同复杂程度及规格的极为广泛的多样的系统。自动化立体仓库就是采用高层货架存放货物，以巷道堆垛起重机为主，结合入库与出库周边设备来进行自动化仓储作业的一种仓库。一、概念自动化立体仓库简称高架仓库，一般是指采用几层、十几层乃至几十层的货架来储存单元货物，由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库”。第三节自动化立体仓库•高层货架存储；•自动存取；•计算机控制自动化仓库货物储存系统货物存取和传送系统控制和管理系统二、自动化立体仓库系统组成•自动化立体仓库系统主要由货物储存系统（货架、货箱或托盘）、货物存取和传送系统（堆垛机、输送和分拣设备）、控制和管理系统（控制系统、通讯系统、计算机管理监控系统）等部分组成。•自动化立体仓库系统能够按照指令自动完成货物的存取，并能对库存货物进行自动管理，完全实现自动化作业三、自动化立体仓库系统的功能•（1）大量储存，一个自动化立体仓库拥有货位数可以达到30万个，可储存30万个托盘，以平均每托盘储存货物1吨计算，则一个自动化存取系统可同时储存30万吨货物。•（2）自动存取，自动化仓库的出入库及库内搬运作业全部实现由计算机控制的机电一体化作业。•（3）可以扩展到分类、计量、包装、分拣、配送等功能。按照立体仓库的高度分类（1）低层立体仓库低层立体仓库高度在5米以下。（2）中层立体仓库中层立体仓库的高度在5～15米之间（3）高层立体仓库高层立体仓库的高度在15米以上四、自动化立体仓库的分类五、自动化立体仓库机械设备自动化立体仓库机械设备一般包括高层货架、巷道堆垛机和出入库输送、搬运机械等。一）高层货架•高层货架是自动化仓库(AS/RS)主要组成部分，是保管物料的场所。随着单元货物重量和仓库高度的提高，要求货架立柱、横梁的刚度和强度提高，随着仓库自动化程度的提高，要求货架制造和安装精度也相应提高，高层货架的高精度是自动化仓库的主要保证之一。•高层货架按建筑形式分为整体式和分离式。（1）整体式由货架顶部支撑建筑屋架，在货架边侧安装墙围，货架与建筑物成一整体。建筑费用低，抗震，尤其适用于15米以上的大型自动仓库（2）分离式货架与建筑无关，呈独立、分离状态。适用于车间仓库、旧库技术改造和中小型自动仓库。二）巷道堆垛机•巷道式堆垛机又叫巷道堆垛起重机，是自动化立体仓库中最重要的搬运设备，它是随着立体仓库的出现而发展起来的专用起重机，专用于高架仓库。•一般由机架、运行机构、升降机构、司机室、货叉伸缩机构、电气控制设备等组成。巷道式堆垛机的分类按用途分：单元型、拣选型、单元-拣选型三种。按控制方式分：手动、半自动和全自动三种。按照金属结构的形式可分：单立柱和双立柱两种。按应用巷道数量分：直道型、转弯型和转轨型三种。三）高架叉车•（1）托盘单元型：由货叉进行托盘货物的堆垛作业，司机室地面固定型，起升高度较低，因而视线较差。另一种是司机室和货叉一同升降，视野好。•（2）拣选型：如无轨堆垛机，无货叉作业机构，司机室随作业货叉升降，由司机向两侧高层货架内的物料进行拣选作业。起升高度较高、视线好。•由高架叉车和高层货架为主组成的仓库，称为高架叉车仓库。无轨堆垛机（托盘单元型）•无轨堆垛机（拣选型）四）周边搬运系统、控制系统与装卸码垛机器人巷道机只能在巷道内进行存取作业，货物出入库需通过周围的配套搬运机械设施。•周边搬运系统包括搬运输送设备、自动导向车、机器人、叉车、台车、托盘等。其作用是配合巷道式堆垛机完成货物运输、搬运、分拣等作业，还可以临时取代其他主要搬运系统，使自动存取系统维持工作，完成货物出入库作业。•自动化立体仓库的控制系统：自动化立体仓库的控制形式有手动控制、随机自动控制、远距离自动控制和计算机自动控制四种形式。（一）穿梭车(RGVRailGuideVehicle)•一般来说，沿固定轨道行走的输送设备称为穿梭车（RGV），无轨的称为自动导引车（AGV），在空中输送的称为悬挂小车（EMS）。从轨道形式上，穿梭车可分为往复式直行穿梭车和环行穿梭车，环行穿梭车能在同一轨道上运行多辆车体，可大大提高搬运能力，是穿梭车的发展趋势。目前，国内穿梭车的速度一般为120~200m/min，在国外机场行李分拣系统中，采用无接触能量传输技术的穿梭车最高走行速度可达600m/min。•单轨往复穿梭车•双轨往复穿梭车（二）辊筒式输送机辊筒式输送机分为动力式和无动力式；无动力式呈一定坡度，使货物靠自身重力从高端移动到低端；动力式由一系列排列整齐的具有一定间隔的辊子组成；3-4个辊子同时支撑一件货物。（三）链式输送机（1）装载式链条输送机（2）平顶式板链输送机（3）悬挂链输送机（4）链式提升机（四）自动导引搬运车（AGV）自动导引搬运车简称AGV(AutomaticGuidedVehicle)是装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输小车，是自动化物流系统中的关键设备之一。AGV是在计算机和无线局域网络的控制下，经磁、激光等导向装置引导并沿程序设定路径运行完成作业的无人驾驶自动小车。AGV具有安全保护以及各种移载功能，采用电池驱动（交、直流），为现代制造业物流和自动化立体仓库提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。具有导向行驶、认址和移交载荷的基本功能。（五）码垛机与码垛机器人•自动化立体仓库系统中大量使用码垛机或机器人完成码垛、拆垛的工作。1）机器人自动装箱、码垛工作站•是一种集成化的系统，它包括工业机器人、控制器、编程器、机器人手爪、自动拆/叠盘机、托盘输送及定位设备和码垛模式软件。它还配置自动称重、贴标签和检测及通讯系统，并与生产控制系统相连接，以形成一个完整的集成化包装生产线。•机器人自动装箱、码垛工作站可应用于建材、家电、电子、化纤、汽车、食品等行业。物流设施与设备•生产线末端码垛的简单工作站：从输送线上下料并将工件码垛、加层垫等，紧跟着有一输送线将码好的托盘送走•码垛/拆垛工作站：可将三垛不同货物码成一垛，机器人还可抓取托盘和层垫，一垛码满后由输送线自动输出•生产线中码垛：工件在输送线定位点被抓取并放到两个不同托盘上，层垫也被机器人抓取。托盘和满垛通过线体自动输出或输入•生产线末端码垛的复杂工作站：工件来自三条不同线体上，它们被抓取并放到三个不同托盘上，层垫也被机器人抓取。托盘和满垛由线体上自动输出或输入。物流设施与设备机器人码垛码垛机码垛自动分拣系统是二次大战后在美国、日本的物流配送中心中广泛采用的一种自动分拣系统，该系统目前已经成为发达国家大中型物流中心不可缺少的一部分。五）自动分拣系统(AutomaticSortingSystem)物流设施与设备自动分拣系统的组成•自动分拣系统种类繁多，一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。以上四部分装置通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的自动分拣系统。物流设施与设备•（1）控制装置的作用是识别、接受和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置，按商品品种、商品送达地点或者货主的类别对商品进行自动分拣。•（2）分类装置的作用是根据控制装置发出的分拣指示，当具有相同分拣信号的商品经过该装置时，该装置工作，改变商品在输送装置上的运行方向，使其进入其他输送机或分拣道口。物流设施与设备•（3）输送装置的主要组成部分是传送带或输送机，其主要作用是使待分拣商品鱼贯通过控制装置、分类装置。•（4）分拣道口是已分拣商品脱离主输送机进入集货区域的通道，一般有钢带、皮带、辊筒等组成滑道，使商品从主输送装置滑向集货站台，在那里由工作人员将该道口的所有商品集中后或是入库储存，或是组配装车并进行配送作业。物流设施与设备自动分拣系统的种类•自动分拣系统有超过10种不同型式，基本分为直线型分拣系统和环型分拣系统两种类型。直线型分拣系统主要包括滑块式分拣机、滚轮分拣机、滚筒分拣机等；环型分拣系统主要包括翻盘式分拣机和交叉带式分拣机；其他还有推杆式分拣机和垂直分拣机。•货物传送装置：钢带输送机、胶带输送机、托盘输送机、辊柱输送机等。•常见的自动分拣机构有推出式、浮出式导轮转向盘、倾盘机构等。物流设施与设备滑块式辊柱分拣机•在输送机的滑道上装有可沿杆长方向滑动的滑块，滑块的驱动力一般是电磁力，若干个移动的滑块引导货物由主输送机进入分流输送机。物流设施与设备气缸侧推式辊柱分拣机物流设施与设备链条带动式辊柱分拣机1－辊柱式分拣机2－链条3－辊柱式输送机4－货物作业时，货物由辊柱式输送机带动，当货物到达分拣位置时，链条带动辊柱式分拣机将货物托至辊柱式输送机，完成分拣。物流设施与设备落入式分拣机•货物从主输送线运动到分拣位置时，机构突然抬起来，物品靠自重落入分流线的滑槽中。物流设施与设备六、自动化立体仓库信息系统•自动化立体仓库的信息系统主要包括计算机监控系统、数据库系统、网络系统。•计算机监控系统涉及管理计算机、监控计算机、控制具体设备执行的PLC控制器等。数据库系统完成底层数据的存储，网络系统则完成复杂信息的传送和交换。物流设施与设备自动化立体仓库信息管理系统应具有以下功能：•1．需求管理系统：根据生产计划、销售状况、库存情况、货物清单、日期等信息确定物料需求数量和时间。•2．订货管理子系统：订单制作及处理。•3．存储管理系统功能：入库管理、货位管理、出库管理等。•4．不合格品管理系统：验收管理、生产返品管理、市场返品管理等。•5．库存管理系统：库存状况分析、ABC分类管理、拉动式库存管理、呆滞品管理等。•6．系统维护：系统初始化、设施各种编码和处理方式（如拼盘方式、出入库方式、批量方式、日期、数据库、货位编码的初始化状态）等。物流设施与设备计算机控制系统功能要求：•自动化立体仓库的作业流程一般是入库、库内搬运、货物存放、取货、货物出库，整个工作在计算机系统的控制下进行。计算机系统一般为三级管理控制系统，上位机与局域网相连，下位机与控制器PLC相连，通过无线和有线方式传递数据。•计算机控制系统功能要求：计算机控制系统主要控制分拣机的运行速度，控制分拣导入机械的启动及运行的时间，控制AGV、穿梭车、输送机的运送速度、完成拼盘并箱作业的码垛机或码垛机器人的速度及作业量。物流设施与设备几种典型的自动化仓库控制系统结构集中控制系统物流设施与设备分布式系统控制结构主计算机通过控制器分别控制着输送机控制器堆垛机控制器AGV控制器各控制器分别管理着设备（输送机、堆垛机、AGV等）(2)高架区的布置在单元货格式立体仓库中，其主要作业设备是堆垛机。立体库中堆垛机的布置有三种方式：直线轨道式U形轨道式转轨车式通常，以每条巷道配备一台堆垛机最为常见。但当库容量很大，巷道数多而出入库频率要求较低时，可以采用U形轨或转轨车方式以减少堆垛机的数量。(3)出入库输送系统高层货架与作业区之间常见有以下四种衔接方式①叉车—出入库台方式②连续输送机方式③AGV方式④穿梭车方式