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智能化自动化立体 仓库系统分析

时间:2018-11-28 10:50作者:苏州都皓仓储物流 设备 点击:

自动化立体仓库    系统(AS/RSAutomated Storage and Retrieval System)主要由高层立体 货架、巷道式堆垛机、 地面搬运机械设备等硬件设备,以及计算机管理与监控系统组成。由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点,已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术, 越来越受到企业的重视。
  智能化 AS/RS是在传统AS/RS基础上增加了智能模块,可以在任务调度、货位分配、队列优化过程中,根据任务调度原则、货位分配策略、队列优化目标以及相应的约束条件,并建立相应的数学模型采用智能算法求解,获得最优解,提高自动化立体仓库    系统的运行效率。
  1 AS/RS系统构成
  自动化立体仓库    主要由物料储存系统、AS/RS出入库系统、 AS/RS管理和监控系统三 大系统组成[1-3]
  (1)物料储存系统: 由立体货架的货格、物料承载装置(物料包装、托盘、周转箱等)组成。物料安排摆放规则整齐的保存在物料承载装置里,将物料承载装置保存于货格中,形成了完成的储存系统。
  (2AS/RS出入库系统:该系 统承担货物存取、出入仓库的功能,通常由巷道堆垛机、出入库输送机、装卸机械等组成。巷道堆垛机是在高层货架的窄巷道内作业的起重机,可实现沿轨道行进、垂直起降和货叉伸缩三种运动,用于从两侧货架的任何货位上自 动存入或取出货物。出入库输送机可根据货物的特点采用传送带输送机、轧辊输送机、链传动输送机等,主要将货物送到堆垛机上下料位置和货物出入库口。装卸机械承担货物出入库装车或卸车的工作,一般由行车、吊车、叉车 等机械组成。
  (3AS/RS管理和监控系统: 由客户机、中央控制计算机和电控系统组成。AS/RS管理和监控系统不 仅要管理和分析立体仓库的物料信息、储存状况、仓库运行日志,还要可以监控立体库实时运行状态,及时调度立体仓库的可配置资源。
  2 智能化AS/RS系统结构及流程
  2.1 系统架构
  自动化立体仓库    是集物流学科,控制学科和计算机学科相结合的综合性系统、自动化立体仓库    管理与监控系统应用的方式可分为集中式、分离式和分布式,目前国际上的大多数项目都是采用分布式的系统。
  自动化立体仓库    管理与控制系统(WMOSWarehouse Management and Operation System)架构通常分为应用层、服务层、控制层、设备层四个部分组成。从功能层次上看,可以将自动化立体仓库    系统分为3个层次:管理层、 监控层、执行层。
  管理层是计算机管理系统,具有系统设置、系统信息维护、产品信息维护、出入库业务、存查询统计等功能。管理层主要是负责立体仓库的作业调度、物资分布、队列优化、故障处理等工作。监控层是自动化立体仓库    系统的重要组成部分。它 根据来自管理层的指令来控制物流设备,完成管理层传输的任务;另一方面监控层以动画的形式,实时监控堆垛机的状态,将堆垛机当前的信息反馈给管理层,为工程师进行任务调度提供参考。执行层由嵌入PLC的堆垛机构成。堆 垛机中的PLC接收监控层的指令 ,根据指令执行各种操作。
 
  由上述的系统 架构可以看出管理层是智能化AS/RS的核心,其智能化 的实现主要由四个重要模块组成:作业任务智能分配模块、物料分布智能处理模块、作业队列/路径智能优化模块 、故障处理模块。各个模块在不同类型的作业流程中所起的作业也各不相同。
  (1)作业任务智能分 配模块:根据待出入库的物料在各存储单元储存状况,合理分配出入库作业任务,以平衡各存储单元的工作负荷,减少作业任务等待执行时间。
  (2)物料分布智能处 理模块:根据物料的出入库频率、物理特性、在库分布现状等,合理分配出入库库位,以提高存储单元的出入库效率。
  (3)作业队列 /路径智能优化模块 :根据出入库系统性能参数,优化队列序列或者堆垛机的作业路径,以减少堆垛机的作业时间,提高仓储效率。
  (4)故障处理模块: 此模块主要是处理逻辑调度故障,而非机械故障和通信故障。对逻辑故障及时处理,并追溯故障发生的根源。
 智能化AS/RS的体系结构由 AS/RS智能调度的方法和 AS/RS库存控制方法组成。自动化立体仓库    的智能调度方法首先是依据具体仓库的规模、结构、出入库系统规格、任务分配策略、物资分布处理策略等信息,利用层次分析法原理确定适用的智能调度方案。其次,按照智能调度方案,第一步从仓库全局层 面分配作业任务,将出入库任务分配到具体的存储单元。第二步针对具体储存单元,进行出入库货位分配。第三步,按上一步中货位分配的结果对每个存储单元批作业队列进行优化。智能调度方法是一个分布式调度方法,从全局 的任务分配到具体储存单元的货位分配和队列优化。
  2.2 智能化AS/RS系统的主要流程
  (1)出入库作业流程 。在出入库作业流程中,根据组盘表中记录的待入库物料详情以及出库单中待出库物料详情,分析立体库中相应物料在各个存储单元的储存情况,分配任务到各个储存单元。
  各个存储单元 获得相应的出入库作业任务后,根据本存储单元的物资分布情况,物资分布智能处理模块给每个作业任务分配合理的货位。   作业队列 /路径智能优化模块 给存储单元中等待执行的批作业任务赋予初始的优先等级,队列优化模块可以根据优化目标对批任务队列进行优化,提高仓储效率。
  
  (2)盘点作业流程。 所谓盘点是指为确定仓库内现存物料或商品的实际数量、品质状况、存储状态的清点,是物料管理工作的控制反馈过程。
  盘点作业模式 有全局盘点、随机盘点两种模式。全局盘点具有盘点规模大,盘点周期长,单次盘点消耗资源多,影响生产等特点。随机盘点具有盘点规模小,盘点周期短,单次盘点消耗资源少,影响小等特点。鉴于随机盘点的特点,随机盘点 根据盘点规模大小,可以多次盘点提高仓库的有效利用率,提高仓储数据一致的水平。在年终统计在库物资详细报表时需要对仓库进行全局盘点。

  盘点作业流程 ,盘点作业涉及物资供应部门、生产部门、仓库管理部门、销售部门等众多部门,所以提高盘点作业效率,节省盘点作业时间,降低对生产的影响。
  (3)倒库作业流程。 倒库作业的重点是需要倒库的库位筛选。物资分布智能处理模块根据物料相对集中的要求将同种物料集中存放,挑选出需要移动的库位。确定好倒库库位后,通过作业路径优化模块明确倒库库位的作业序列,形成一条完整的倒库 链,减少堆垛机空载时间,提高作业效率。
  3 小结
  自动化立体仓库    是一个离散的、动态的、多因素、多目标的复杂系统,对AS/RS的智能化管理是复 杂的系统优化问题。传统的方法求解过程不仅时间较长、成本较高,而且很难求得最优解。将现代智能优化理论与AS/RS应用相结合,可以 提高空间利用率及仓储管理水平,降低劳动强度,提高物料调节水平,加快储备资金周转,为企业的生产指挥和决策提供有效的依据[5]
  本文给出了智 能化AS/RS系统的架构、关键 处理模块包括作业任务智能分配模块、物资分布智能处理模块、作业队列/路径智能优化模块 、故障处理模块和智能化AS/RS的几种常见的作业 流程,并对其进行了深入的分析,以期对智能化AS/RS系统的相关研究起 到一定的借鉴作用。


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