一种新型密集堆垛式仓储系统设计

丛兰强 辛红 辛海明

摘  要：研究了一种密集堆垛式货架仓储系统，通过堆垛式货架仓储单元的设计，满足了货物的出入库条件。通过对堆垛式货架存储单元尺寸的设计及数量的合理组合，可以形成多种满足客户需要的密集堆垛式仓储系统，此系统将传统的辊子固定设计为可以存取货物升降的辊子组合，减少传统动力式货架辊子的使用数量，降低了仓储系统的造价，提高了货物出入库效率。

关键词：密集;堆垛式;存储单元;货架仓储

中图分类号：F253.9        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）29-0104-02

Abstract： In this paper， a kind of dense stacking shelf storage system is studied， which satisfies the conditions of goods in and out of storage through the design of stacking shelf storage unit. Through the reasonable combination of the size and quantity of the storage unit of the stacked shelf， a variety of dense stacking storage systems can be formed to meet the needs of customers. In this system， the traditional roller is fixed as a roller combination that can access the goods up and down， so as to reduce the number of rollers used in traditional power shelves， decrease the cost of the storage system， and improve the efficiency of goods in and out of the warehouse.

Keywords： dense; stacking; storage unit; shelf storage

1 概述

密集式貨架仓储系统国外起步较早，发展相对成熟，20世纪90年代末密集式仓储系统开始进入中国，随着生产生活水平的提高，企业、电商、个人对仓储具备的条件也越来越高。对仓储也提出了更高的要求，主要包括以下几个方面：出入库效率、空间利用率、占地面积等仓储系统的关键因素[1]。出入库效率和空间利用率也是由客户所选择的仓储系统所决定的。随着城市用地逐渐减少，为减少远距离运输额外的成本消耗，客户对在有限土地上更大限度的发挥其空间利用率提出了更高的要求。因此，近年来密集式仓储系统逐渐受到青睐。密集式仓储系统大致分为以下几种：驶入式货架仓储系统、动力式货架仓储系统、重力式货架仓储系统、穿梭板式货架仓储系统等多种形式的货架仓储。各种仓储系统都具有自己的特点，随着人们对自动化程度、存储率、占地面积、空间利用率要求的不断提高，仓储系统也不断升级换代，密集式仓储系统越来越受到客户的欢迎[3]。

2 堆垛式货架存储单元

堆垛式货架存储单元是新型密集堆垛式仓储系统最重要的组成单元，主要包括升降平台、链式传动机构、货物支撑板、堆垛式货架四部分构成，如图1所示。货物通过入库站台，电机带动辊子旋转从而实现货物的入库操作，即将到达堆垛式货架存储单元时其上辊子开始旋转，货物进入堆垛式货架存储单元，货物完全进入堆垛式存储单元之后，升降平台上的辊子停止旋转，通过控制中心之前设定好的货物存放位置，堆垛式货架存储单元的升降平台通过链式传动机构将货物送达指定货位，货物支撑板同时旋出，支撑住货物存放于堆垛式货架之中。出库时，控制中心指定某一堆垛式货架存储单元升降平台通过链式传动机构升起到达货物指定位置进行取货，当升降平台接触到货物之后，货物支撑板旋入，此时货物完全放置于升降平台的辊子之上，升降平台通过链式传动机构将货物运送至货架最低端，升降平台上的辊子旋转传输给其它升降平台或者直接将货物出库。

3 密集堆垛式仓储系统

密集式仓储系统的组合形式是多种多样的，本文设计了一种自动化程度高、存储密度大、占地面积少的新型密集堆垛式仓储系统。如图2所示，密集堆垛式仓储系统由三部分组成：出入库站台、堆垛式货架、堆垛式货架存储单元。出入库站台是由出入库效率、仓库占地面积、资金等多方面影响的。根据客户的需要，可以将出入库站台设置在仓库的一端，这样可以在仓库的一端同时进行不同种类货物的出库和入库作业。比如小型的冷库、小型电商仓库、小型超市仓库等都可采用此设计方式即可满足使用要求。也可将出入库站台设置在仓库的不同位置，仓库前方设置入库站台，仓库后方设置出库站台，这样可以满足大宗货物同时进行出入库同时作业。比如烟草仓储，流动性较强的超市存储等出入库效率要求高，同时作业时间长的仓储形式。堆垛式货架密集排列占地面积更少，仓库空间利用率更高。货架的排列形式、高度可以根据实际情况进行设计，这样就可以满足不同条件的仓库设计，更加灵活。堆垛式货架存储单元的升降平台既可以实现货物在竖直巷道货物的存储，也可实现将货物传输到其他堆垛式货架存储单元的升降平台之上。相邻升降平台辊子机构互相传输货物，可实现高效的货物出入库操作。堆垛式仓储系统的不同的竖直巷道可以存储不同类型的货物，这样就大大增加了同一仓库存储多种不同货物的种类，为电商仓储存储时间短、存储种类多提供了很好地解决方案。堆垛式仓储系统无特殊要求实现的是先入后出的原则，如有特殊需求可将入库设置于货架上方，实现先进先出的存储方式。或者将出库设置于货架上方实现先进先出的存储方式。堆垛式仓储系统存储方式多种多样，也可以根据客户的需求设置存储单元的组合形式，相对其他货架存储形式具有更高的适应性，可以适用于不同类型的仓库。

4 升降平台的调度算法

密集堆垛式仓储货架由层数和貨位组成，最底层为升降平台货位，当单元货架为空时遵循先入后出原则。

4.1 单个通道中出入库货位号的选择

首先确定出入库货物存放点。定义：[un，ai，l]。n为货架层数，i为n层货位号， a为0时，表示该货位空，为1时表示有存货;l为出入库令牌。入库存货目标点的确定：when l=0，i=1，i+1，找到 ai，0=0，且i为最大值，即为当前入库存货目标位。出库取货目标点的确定：when l=1，i=1，i+1，找到 ai，0=1，且i为最小值，即为当前出库取货目标位。入库任务分为：到达目标点（入库站台）;取货到达目标点（入库货位）;放货;执行下一任务，或者回到待命点当只需出入库一件货物时，就近升降平台工作，其他升降凭条依据情况判断是否取货。出库坐标点（x，y）。升降平台a到达取料点距离为a_distance = |shutter_point1，1-x|+|shutter_point1，2-y|，升降平台b到达取料点距离为b_distance = |shutter_point2，1-x|+|shutter_point1，2-y|。If（a_distance >= b_distance）升降平台b进行出库任务，升降平台a载货至待命点准备出货。If（a_distance < b_distance）升降平台a进行出库任务，升降平台b到达待命点进行让路。升降平台a完成出库任务后，升降平台b于待命点将货物传输给升降平台a或者离出站最近的升降平台，通过各待命点的升降平台的传输进行货物出库作业。当只需入库一件作业时，同理判断两升降平台距离入库站台的距离即可。当一次需出入库多件货物时，需多个升降平台同时工作，第一个任务分配给就近升降平台，后续任务轮流分配。当需要有升降平台避让时按照优先级小的升降平台进入待命点等待。

4.2 优先权计算方法

A升降平台优先权 a_priority。b升降平台优先权b_priority。

a_priority = is_load*2 + 4*is_x + 1;

b_priority = is_load*2 + 4*is_x + 0;

Is_load为是否载货，如果载货为1，否则为0;

Is_x为是否在待命点上，如果是为1，否则为0;

4.3 避让方法判断、选择方法

使用变量：出入库货物当前坐标shutter_point，升降平台本次任务未完成路线（坐标范围）以及将要经过的坐标点集。当升降平台将要经过的坐标点集相邻时，断定必须有一升降平台做出避让。避让选择方式：当货物经过优先权高的升降平台未完成路线包括优先权低升降平台的当前坐标点时，优先权低升降平台需进入通道避让。进入避让通道选择：载货时以靠近货位为准，空载时以靠近待命点为准。当货物经过优先权高的优先权低未完成路线中不包含当前升降平台的坐标点时，优先权低的升降平台在不影响此货物出入站的情况下可自行出入库作业。当货物经过的两升降平台的坐标点不存在交集时，优先权低的升降平台可继续工作。

5 结束语

密集堆垛式仓储系统利用模块化组成的优点可以使其应用更加广泛，相比传统的动力式货架仓储系统密集堆垛式仓储系统使用辊子的数量大大减少，这就使其造价更便宜，而且堆垛式货架的密集程度更高，储藏货物的种类更多，效率更高。相比较新的穿梭板货架仓储系统堆垛式货架仓储具有空间利用率高、造价低、出入库效率高等优点，密集堆垛式仓储系统的这些优点使其应用更加广泛[2]。

参考文献：

[1]密集化仓储系统建设中的货架应用与创新[J].物流技术与应用，2013（2）：65-66.

[2]徐晶晶，刘晓娟.穿梭车货架系统及其应用[J].物流技术与应用，2012（2）：69-72.

[3]陈震天.密集式仓储系统建设与应用[J].物流技术与应用，2013（2）：60-62.