自動(dòng)化密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)在冷庫(kù)中的應(yīng)用分析

摘要：冷庫(kù)貨物的優(yōu)先存取對(duì)整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)非常重要，由于現(xiàn)有冷庫(kù)物流系統(tǒng)采用人工存取貨方式，這樣勢(shì)必會(huì)影響整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的效率與貨品的合格率。本文對(duì)各類貨架在冷庫(kù)運(yùn)用中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出優(yōu)化方案。

    關(guān)鍵詞：堆垛機(jī)；穿梭車貨架；冷鏈物流

    近年來(lái)，受政策出臺(tái)的刺激與推動(dòng)，國(guó)內(nèi)冷鏈物流園區(qū)建設(shè)熱潮日益興起，而相應(yīng)的硬件設(shè)施并沒(méi)有同步發(fā)展，成為物流園區(qū)建設(shè)運(yùn)營(yíng)的主要制約因素。冷鏈物流園區(qū)的建設(shè)在于集聚多方資源，提升冷鏈物流效率，降低成本。基礎(chǔ)硬件設(shè)施的不足必然影響效率的提升，使得冷鏈物流園區(qū)形在而實(shí)不至。國(guó)內(nèi)冷鏈物流園區(qū)在基礎(chǔ)設(shè)施上仍有待提升。要實(shí)現(xiàn)冷鏈物流全流程集約化、高效化運(yùn)作，主要在于對(duì)冷庫(kù)資源的有效整合并進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的控制。

本文就不同類型貨架對(duì)冷庫(kù)空間利用率與和資源影響的分析，并介紹了穿梭車貨架與堆垛機(jī)的綜合應(yīng)用。

一、不同貨架在冷庫(kù)存儲(chǔ)中的優(yōu)缺點(diǎn)

    由于密集型存儲(chǔ)概念的提出，貨架系統(tǒng)也發(fā)生了較大的變化，大部分貨架系統(tǒng)目前都已向密集型存儲(chǔ)系統(tǒng)的概念靠近，以適應(yīng)目前物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的變化。按照目前物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的需求，貨架系統(tǒng)已經(jīng)形成了部分主流貨架類型，其主要是配合各種不同類型的物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的要求，做到最大限度的適應(yīng)當(dāng)前物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的需求，以提高物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的效率性。目前物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的托盤式密集型貨架種類主要分有動(dòng)力和無(wú)動(dòng)力，無(wú)動(dòng)力的貨架有：駛?cè)胧截浖�，后推式貨架，重力式貨架等，有�?dòng)力的貨架有：電動(dòng)移動(dòng)式貨架，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，穿梭車貨架等。

    1.駛?cè)胧截浖?/p>

    駛?cè)胧截浖苣壳笆亲畛Ｒ?jiàn)也是最便宜的托盤密集存儲(chǔ)系統(tǒng)，通常是將貨物先存入，后取出，適合的方向主要為大批量的單一項(xiàng)目貨物，無(wú)法進(jìn)行太多種類劃分。此種貨架系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于投資成本比較低廉，但是由于需要利用叉車駛?cè)胴浖茇浀纼?nèi)進(jìn)行操作，所以貨架的深度一般不會(huì)大于10個(gè)以上的托盤深度，就導(dǎo)致存取貨物的效率比較低下，而由于叉車工具的限制，導(dǎo)致其空間利用率只有60%-75%。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，正常情況下一般造價(jià)為200到350元每個(gè)托盤存儲(chǔ)位置。它的缺點(diǎn)是：叉車需要開(kāi)入貨架內(nèi)部操作，危險(xiǎn)性較高，操作者在貨架內(nèi)部的視野不夠開(kāi)闊，光線不足。對(duì)于空間利用率有不足，對(duì)6米以上空間無(wú)法作業(yè)，同時(shí)穩(wěn)定性存在缺陷。同時(shí)此貨架局限于先進(jìn)先出原則。

    2.后推式貨架

    后退式貨架也叫壓入式貨架，密集存儲(chǔ)托盤的能力與駛?cè)胧截浖芟喈?dāng)，這種設(shè)計(jì)使得叉車不需要進(jìn)入貨架內(nèi)部，貨物放置在帶輪子的小車上，小車依靠自身的重力可以沿著貨架上的軌道下滑到取貨口。類似與沖鋒槍的彈夾設(shè)計(jì)原理。此種貨架系統(tǒng)的空間利用率只有60%左右。它的優(yōu)點(diǎn)是：柱片間由橫梁來(lái)連接，增加了立柱的穩(wěn)定性，這樣就避免了貫通貨架的危險(xiǎn)性問(wèn)題。它的缺點(diǎn)是：造價(jià)提高到800~1000元每個(gè)存儲(chǔ)位置，一般單面存儲(chǔ)最大不能超過(guò)5個(gè)托盤位置。其局限與叉車取貨的高度限制，同樣此貨架也局限于先進(jìn)先出原則。

    3.重力式貨架

    在普通重型貨架上增加滾筒線，滾筒線有一定的斜度，托盤被叉車從高的一端存入后，托盤依靠重力沿著滾筒線往下滑動(dòng)，為了控制滑動(dòng)的速度過(guò)大，在滾筒線上每隔一定的距離設(shè)計(jì)了阻尼系統(tǒng)來(lái)控制托盤的下滑速度，托盤滑動(dòng)到滾筒線下端時(shí)被阻擋系統(tǒng)擋住定位，叉車可以從下端將托盤取走。它的優(yōu)點(diǎn)是：避免了貫通貨架的危險(xiǎn)性問(wèn)題，同時(shí)提高了貨位進(jìn)深數(shù)量。倉(cāng)儲(chǔ)利用率達(dá)到75%以上。它的缺點(diǎn)是：滾筒線造價(jià)過(guò)高，每個(gè)存儲(chǔ)位置的造價(jià)比壓入式貨架相應(yīng)提高，從而限制了這類貨架的銷售。同樣此貨架即局限于叉車取貨高度的限制，也局限于先進(jìn)先出原則。

    4.電動(dòng)移動(dòng)式貨架

    移動(dòng)式貨架可分為輕中型移動(dòng)式貨架和重型移動(dòng)式倉(cāng)儲(chǔ)貨架。移動(dòng)式倉(cāng)儲(chǔ)貨架由要由貨架、導(dǎo)軌、貨架的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)組成。輕中型移動(dòng)式貨架也叫密集型貨架，由輕型、中型貨架和導(dǎo)軌構(gòu)成。輕中型移動(dòng)式倉(cāng)儲(chǔ)貨架由中型倉(cāng)儲(chǔ)貨架或輕型倉(cāng)儲(chǔ)貨架演變而成，只需設(shè)一個(gè)通道，結(jié)構(gòu)密集，美觀實(shí)用，具有良好的密封性，安全可靠。它的優(yōu)點(diǎn)是：只需要一個(gè)作業(yè)通道，可大大提高倉(cāng)庫(kù)面積的利用率，能達(dá)到70%以上。它的缺點(diǎn)是：入庫(kù)頻繁率較低，存取貨所需時(shí)間較長(zhǎng)，由于自身設(shè)計(jì)限制，很難達(dá)到12米以上的高度。

    5.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

    自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，是利用自動(dòng)化存儲(chǔ)設(shè)備同計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)的高層合理化，存取自動(dòng)化，以及操作簡(jiǎn)便化。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要由貨架，巷道式堆垛起重機(jī)（堆垛機(jī)）、入(出)庫(kù)工作站臺(tái)、調(diào)度控制系統(tǒng)以及管理系統(tǒng)組成。結(jié)合不同類型的倉(cāng)庫(kù)管理軟件、圖形監(jiān)控及調(diào)度軟件、條形碼識(shí)別跟蹤系統(tǒng)、搬運(yùn)機(jī)器人、AGV小車、貨物分揀系統(tǒng)、堆垛機(jī)認(rèn)址系統(tǒng)、堆垛機(jī)控制系統(tǒng)、貨位探測(cè)器等，可實(shí)現(xiàn)立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的單機(jī)手動(dòng)、單機(jī)自動(dòng)、聯(lián)機(jī)控制、聯(lián)網(wǎng)控制等多種立體倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)貨物的立體存放、自動(dòng)存取、標(biāo)準(zhǔn)化管理，可大大降低儲(chǔ)運(yùn)費(fèi)用，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高倉(cāng)庫(kù)空間利用率。它的優(yōu)點(diǎn)是：可實(shí)現(xiàn)高速、高密度存儲(chǔ)。缺點(diǎn)是：一次性投資大，對(duì)倉(cāng)庫(kù)要求較高 

    6.穿梭車貨架系統(tǒng)

    穿梭車貨架存儲(chǔ)系統(tǒng)由穿梭車貨架、電池驅(qū)動(dòng)的穿梭車、叉車三部分構(gòu)成。穿梭車在托盤下面的軌道上，它可以頂著托盤運(yùn)行，把托盤上的貨物存入貨位或從貨位取出。實(shí)現(xiàn)托盤貨物最高密集度存放，顯著減少庫(kù)房建設(shè)費(fèi)用。同時(shí)具有貨物先進(jìn)先出，先進(jìn)后出可自由選擇， 遙控操作、無(wú)需駛?cè)�，進(jìn)出貨效率高，抗地震安全性能大大高于駛?cè)胧截浖�，與駛?cè)胧截浖堋�壓入式貨架、重力式貨架比，綜合成本更低。其缺點(diǎn)局限于叉車高度，空間利用率上來(lái)說(shuō)略顯不足。

    現(xiàn)階段市場(chǎng)，大部分行業(yè)都對(duì)物流存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化程度的依賴性越來(lái)越高，物流倉(cāng)庫(kù)的存儲(chǔ)量，貨物的頻繁批次適應(yīng)，貨物批次種類的增加，尤其是目前正在迅速發(fā)展的快速消費(fèi)品行業(yè)、冷鏈倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)、食品飲料行業(yè)、醫(yī)藥、煙草等行業(yè)，更是對(duì)此要求只高不低，基于目前市場(chǎng)形勢(shì)，綜合考慮，穿梭車貨架與堆垛機(jī)結(jié)合系統(tǒng)正式滿足以上所有條件的貨架系統(tǒng)，針對(duì)所有的行業(yè)都覺(jué)有強(qiáng)大的適用調(diào)整性。

同時(shí)穿梭車貨架系統(tǒng)是一種半自動(dòng)化的存儲(chǔ)倉(cāng)庫(kù)，自身要求的人工配合就需求很低，我們同時(shí)引用先進(jìn)的堆垛機(jī)與穿梭車進(jìn)行相互通信，將總體整合，將半自動(dòng)化的穿梭車貨架系統(tǒng)改造為自動(dòng)化系統(tǒng)，是整個(gè)倉(cāng)庫(kù)成為自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，進(jìn)一步減少物流倉(cāng)庫(kù)中巷道的數(shù)量，更進(jìn)一步的利用物流倉(cāng)庫(kù)中的高度及深度，增加物流倉(cāng)庫(kù)的利用率，達(dá)到整體降低系統(tǒng)投資成本效果。

二、穿梭車貨架與堆垛機(jī)綜合系統(tǒng)

    1.系統(tǒng)組成與布局

    該系統(tǒng)有多層穿梭車貨架、穿梭車(見(jiàn)圖2)、巷道堆垛機(jī)（見(jiàn)圖3）、自動(dòng)輸送系統(tǒng)、條碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)或RFID芯片、智能快速自動(dòng)充電系統(tǒng)、人工處理站臺(tái)、WMS智能管理軟件、WCS智能調(diào)度軟件等組成。

    2.工藝流程設(shè)計(jì)

物料由人工堆碼或機(jī)器人堆碼成實(shí)托盤或空托盤組，空托盤在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)就預(yù)先在指定的位置貼上條碼。入庫(kù)物料按類型和批次進(jìn)行，且在實(shí)托盤入庫(kù)前先將物料信息存入WMS系統(tǒng)。

    1)入庫(kù)工藝流程

    一、物流輸送到接口站臺(tái)

實(shí)托盤由叉車或其他自動(dòng)設(shè)備運(yùn)送至入口站臺(tái)，經(jīng)條碼識(shí)別和外形尺寸檢測(cè)合格后入庫(kù)；如有一項(xiàng)不合格，則由自動(dòng)輸送系統(tǒng)送至人工處理站臺(tái)，人工將物料的相關(guān)信息錄入WMS系統(tǒng)，并對(duì)實(shí)托盤的外形進(jìn)行整理合格后，輸送到入庫(kù)站臺(tái)等候入庫(kù)。

    二、物流存入密集庫(kù)

    托盤輸送到密集庫(kù)指定的位置點(diǎn)待命，WCS系統(tǒng)給給堆垛機(jī)和穿梭車發(fā)出入庫(kù)命令，堆垛機(jī)和穿梭車接到指令后判斷是否有其余任務(wù)，通過(guò)優(yōu)先級(jí)判斷，若入庫(kù)任務(wù)優(yōu)先級(jí)高，則執(zhí)行入庫(kù)任務(wù)，待指令結(jié)束后返回至原點(diǎn)位置執(zhí)行下一條指令。穿梭車接到入庫(kù)指令后，行駛到入庫(kù)儲(chǔ)道的第一個(gè)貨位裝載托盤，堆垛機(jī)到達(dá)儲(chǔ)位取出穿梭車與物料，堆垛機(jī)延軌道行駛到合適的停放點(diǎn)，穿梭車將物料運(yùn)送到系統(tǒng)分配的儲(chǔ)位，停放好貨物，然后在回到巷道的入庫(kù)位，等待接收新指令。

    2)出庫(kù)工藝流程

    一、物流從密集庫(kù)取出

    當(dāng)某個(gè)物料需要出庫(kù)時(shí)，如果穿梭車已經(jīng)位于堆垛機(jī)上，則可直接進(jìn)行出庫(kù)作業(yè)，否者WCS將首先調(diào)用堆垛機(jī)去入庫(kù)位取穿梭車，堆垛機(jī)自動(dòng)設(shè)別到貨物的停放點(diǎn)后，穿梭車駛?cè)胴浖苋〕鲐浳�，送到密集�?kù)出庫(kù)區(qū)站臺(tái)上。

    二、物流從出庫(kù)站臺(tái)輸出

送到出庫(kù)站臺(tái)上的物流，由輸送系統(tǒng)送到出庫(kù)區(qū)人工操作接口的站臺(tái)，再由叉車或其他裝置送離該密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。

    3)發(fā)貨暫存

    對(duì)于第二天需要發(fā)貨的物料，在前天工人下班前錄入WMS系統(tǒng)，晚上由WCS與WMS系統(tǒng)協(xié)同完成出庫(kù)調(diào)度，統(tǒng)一集中放置在靠近出庫(kù)端的貨位上等待第二天的裝車配送。

三、技術(shù)亮點(diǎn)

    1.提供空間利用率

    密集存儲(chǔ)系統(tǒng)的構(gòu)想基本出發(fā)點(diǎn)是提高空間利用率，在規(guī)避了其余貨架空間利用率低的缺點(diǎn)后，充分節(jié)約有限且昂貴的場(chǎng)地，節(jié)約土地、節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境。

    2.加快貨物存取，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率 

建立以密集存儲(chǔ)為中心的冷鏈物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在自動(dòng)化密集存儲(chǔ)具有快速的入出庫(kù)能力，妥善地將貨物存入密集庫(kù)，及時(shí)自動(dòng)地將優(yōu)先需要出庫(kù)的物流運(yùn)送至出庫(kù)口。同時(shí)，自動(dòng)花密集存儲(chǔ)系統(tǒng)減輕了工人綜合勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)。作業(yè)人員不需頻繁出入冷庫(kù)作業(yè)，降低了因作業(yè)人員頻繁出入庫(kù)導(dǎo)致的能源浪費(fèi)與人體傷害。

    以上種種實(shí)例可看出，在相同的物流倉(cāng)庫(kù)配置之下，建立自動(dòng)化密集存儲(chǔ)貨架系統(tǒng)，無(wú)論是對(duì)于存放貨物的數(shù)量，種類，存取的效率，配置的削減比例，都大大的領(lǐng)先于其他的貨架系統(tǒng)，選擇自動(dòng)化密集存儲(chǔ)貨架系統(tǒng)，可以大大的提高倉(cāng)庫(kù)容量，降低成本，提高效率，使得后期倉(cāng)儲(chǔ)收益大大提高。