基于密集仓储的烟叶醇化库存取系统设计

　　摘要：传统自动化立体仓库的存取系统，主要设备是货架、输送机和堆垛机，它们在后台仓储软件的管NT，对货物进行存取操作。堆垛机进入立库货物区操作，从安全考虑，货物摆放的空间，要留出足够余量，以便堆垛机行走和装卸货，从多台堆垛机的成本，以及货位摆放的空间效率两方面来看，传统的立体仓库都有改进的必要。探讨在烟叶醇化库中用特殊货架、穿梭板、输送机和一台堆垛机构成新的存取系统，堆垛机在立库口运动，不再进入立库内，而替用穿梭板在立库内装卸货，加上穿梭板特殊的装卸货方式，实现了真正意义上的货物密集存放，节约了立库的设备成本，同时，也能保证立库的自动化管理水平。
　　关键词：堆垛机；穿梭板；输送机；货架
　　中图分类号：F406.5　文献标识码：A
　　
　　引言
　　
　　醇化是国际上通用的改善烟叶质量、提高烟叶可用性的方法，国内绝大多数卷烟厂在烟叶生产前均采用醇化改善烟叶质量，醇化过程已经成为烟叶生产过程中的一个工艺环节。随之而来的是烟叶醇化库从以往简单存储烟叶的库房，转变成为信息上、设备上符合现代管理水平需要，满足生产要求的重要物流节点，在烟叶醇化库中引入仓储物流设备并实现信息管理，尽可能减少人为活动对生产管理效率、管理水平的影响。
　　烟叶在满足要求的温度、湿度等可控参量的醇化库中，尽量节省存储空间，堆积一段时间，完成醇化(时间长短取决于各个厂的生产工艺，一般来说批量库存不少于30天)，再取出继续下一阶段生产。传统的烟叶醇化库的存取系统采用的设备主要是“半自动模式”(人工叉车+货架)；或者“全自动模式”(方式主要有：货架+堆垛机；货架+可换道堆垛机)，随着管理水平提高的需要，大量人工参与存取的半自动模式逐渐被全自动模式取代；而上述的全自动模式又表现出一些明显的缺点和不足，比如：堆垛机数量需求大、成本高；烟叶大间隔堆放方式、堆垛机运行空间均占用很多本来就稀缺的仓储空间。如何实现扩大单位空间存储量、减少设备成本，一直是自动密集仓储系统设计的方向。
　　针对烟叶醇化这一特殊存储作业对象，本设计探讨在存取系统中减少堆垛机使用数量和存取方式，引人体积小巧的穿梭板，并配合特殊结构形式的货架，形成独特的密集仓储存取系统。
　　
　　1　烟叶醇化库存取系统的总体设计
　　
　　本系统由堆垛机、穿梭板、输送机、密集存储一体式货架、穿梭板充电机、上位监控计算机、无线调制解调基站等设备构成，系统如图1：货物进出库涉及的流程见图2。
　　(1)　烟叶醇化库存取系统的特点
　　堆垛机在货架外运行，不再进入货物存放区；
　　货架既能存放货物，也是穿梭板运行的轨道；
　　烟叶批量进出库，可以集中巷道堆放同一品牌烟叶：
　　一个巷道内先进后出同一品牌烟叶，对工艺没有什么影响；
　　醇化期间，烟叶在库中固定位置放置，不需要移动：
　　熏蒸剂等醇化药剂渗透性强，密集仓储不会影响醇化效果；
　　醇化库区烟叶正下方地面，有足够空旷，适合摆放药剂；
　　以巷道为单位。最优库存控制策略依然适用于此种类型密集仓储。
　　
　　(2)　烟叶醇化库的存储单元
　　醇化烟叶包和空托盘组高度：1500mm；托盘尺寸：1200x1000x150mm(可根据实际需要调整)。
　　
　　(3)　存取设备的操作方向
　　堆垛机货叉装卸货方向：垂直于托盘长(1200mm)边进叉或收叉；
　　穿梭板装卸货方向：运行至托盘正下方举叉或降叉。
　　
　　(4)　实现密集仓储
　　与传统的全自动存取系统(货架+堆垛机)相比，本系统仅用一台堆垛机垂直于每个巷道运行，而用穿梭板取代堆垛机，从货架轨道进入货区，穿梭板制造成本较低，总体上节约了系统成本，图3是新旧系统货架货物的立面略图。
　　由于堆垛机不再进入货区，每两个巷道对应的一台堆垛机运行空间可以节省，每个巷道宽λ=1600mm，堆垛机运行空间宽γ=1700mm，因此空间增大约为γ₁=γ/2λ＋γ≈1／3；另外，穿梭板停车是通过两个相邻的托盘轻微碰撞后挡住传感器而停车(托盘间。距离)，如图3的第一层，这种特殊的停车设计，又节省了旧系统中托盘间距200mm，也就是每五个托盘就节省出一个新托盘的
　　假设旧系统有A列B层货架，单层摆放C个托盘，那么旧系统的托盘量σ₁=ABC；换本文的存取系统后,σ₂=（2/A+A）*B+(C+C/5)=1.8ABC；系统的托盘容量增加1.8倍，几乎翻番，密集仓储效果明显。
　　
　　
　　
　　2　关键存取设备
　　
　　2.1　堆垛机和输送机
　　堆垛机、输送机和传统立库系统中此类设备完全相同，不过堆垛机不再驶入货架内，装货时货叉兜住托盘底取货。
　　
　　2.2　穿梭板
　　穿梭板：1200x1100x250mm；升叉高度：50mm。
　　穿梭板是本系统实现密集仓储的关键设备，其使用蓄电池作为电源，电力不足时，报警请求充电，上位机安排堆垛机运送其到充电区域充电。穿梭板借助特殊制作的一体式货架(每个作业面两层，上层放托盘，下层轨道运行穿梭板)，在货物下方运行，并升降叉存取托盘，见图4。
　　在存取托盘过程中，穿梭板首先被接受命令的堆垛机送到指定巷道的制定层面，穿梭板通过无线调制解调器获取上位监控计算机下发的指令(进货或者出货)，自动运行，在上位机协调下，和堆垛机共同进出巷道内货物。
　　穿梭板通过自身的传感装置，向上或者侧面寻找定位点，实现轨道上的装卸货点的定位。同时，通过安全传感器，实现巷道内的避碰，安全运行。由于穿梭板仅有250mm高，因此正好利用不同层面的货架间隔。穿梭板部分传感器及货架轨道定位孔略图见图5。
　　
　　2.3　上位监控计算机
　　上位计算机运行管理程序，可以编程实现管理优化策略，也可以实时监控堆垛机、输送机状态，同时通过无线调制解调器基站，下发指令至穿梭板。
　　
　　3　结论
　　
　　由于流程中货物交接多出了穿梭板这个环节，相应的存取时间会加长，但是由于烟叶醇化工艺特殊性，在实际操作中，可以整个巷道批次进出，这样一来，堆垛机和穿梭板除了批次的第一次装卸货，要顺序完成外，以后却是并行进行各自流程，总体来讲，时间没有加长多少，可以忽略。
　　另外，穿梭板的无线信号，在密集仓储的货架中会有明显衰减，克服这一弱点，可以采用增强发射信号或者改变无线基站安装位置，用上位机主动轮询穿梭板控制器的方法，来降低这一影响。
　　总之，通过本存取系统中各设备在上位机的有机调配下，能够实现全自动化的密集存储，并且管理水平没有降低。
　　
　　参考文献：
　　[1]冉文学，等.密集型自动化立体仓储物流系统的研究[J].物流技术与应用，2010(9)：66-69.
　　[2]王勇，等.无线遥控穿梭板原理[J].机器人技术与应用，2001(3)：21-23.
　　[3]黄诗茗.智能化密集型立体仓库运载装置控制系统的开发[D].沈阳：东北大学(硕士学位论文)，2008.

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