托盤四向穿梭式自動(dòng)化密集倉儲系統(tǒng)采用托盤集裝，貨架結(jié)構(gòu)內(nèi)儲貨位密集排列，貨格存儲深度大于1個(gè)托盤，具有較高的存儲空間利用率和自動(dòng)化作業(yè)能力，對庫房的結(jié)構(gòu)、高度等要求較低。倉儲系統(tǒng)布設(shè)于庫房內(nèi)，與組盤／拆盤作業(yè)臺、叉車（或地面AGV，后續(xù)包含在叉車作業(yè)中）等協(xié)同完成出入庫上下架作業(yè)。在作業(yè)過程中，倉庫管理員、理貨組拆盤作業(yè)人員和叉車操作手在管理控制信息系統(tǒng)的調(diào)度下協(xié)同配合，完成貨物出入庫任務(wù)，作業(yè)過程涉及的設(shè)施設(shè)備包括叉車、托盤四向穿梭車、貨架、服務(wù)器（部署管理控制信息系統(tǒng)）、托盤、射頻標(biāo)簽、射頻識讀設(shè)備和手持終端等。

貨物入庫作業(yè)過程主要包含四個(gè)環(huán)節(jié)：理貨組盤→叉車運(yùn)輸→輸送線或其他周邊設(shè)備→托盤四向穿梭車運(yùn)輸系統(tǒng)（含垂直提升機(jī)運(yùn)輸和→托盤四向穿梭車運(yùn)輸。

在貨物入庫過程中，首先管理控制信息系統(tǒng)根據(jù)入庫單制訂入庫作業(yè)計(jì)劃，理貨組盤作業(yè)人員將到達(dá)的散件貨物進(jìn)行組盤作業(yè)，通過手持終端將組盤作業(yè)信息上傳到管理控制信息系統(tǒng)；然后進(jìn)行托盤貨物上架作業(yè)，叉車將托盤運(yùn)送至貨架端口或輸送線上料口，安裝在端口處的射頻識讀設(shè)備讀取托盤上的射頻標(biāo)簽獲取托盤貨物信息，管理控制信息系統(tǒng)給該托盤貨物分配存儲貨位；最后，托盤四向穿梭車將托盤貨物從端口運(yùn)送至指定貨位，貨物出庫作業(yè)流程與之相反，也包含四個(gè)環(huán)節(jié)：四向穿梭車運(yùn)輸（含垂直提升機(jī)運(yùn)輸和四向穿梭車運(yùn)輸）→輸送線或其他周邊設(shè)備→叉車運(yùn)輸出庫發(fā)運(yùn)（含拆盤回庫），作業(yè)過程與入庫相反。出入庫作業(yè)操作必須依據(jù)客戶的作業(yè)流程設(shè)置合理的控制節(jié)點(diǎn)，確保出入庫作業(yè)的效率和作業(yè)質(zhì)量。

托盤四向穿梭車運(yùn)輸環(huán)節(jié)，即托盤貨物在貨架內(nèi)存取的相關(guān)問題。以系統(tǒng)作業(yè)流程和貨物存取需求為基礎(chǔ)，分析貨架貨位布局對托盤貨物存取效率的影響，根據(jù)托盤四向穿梭車在軌道交通網(wǎng)內(nèi)的運(yùn)行特點(diǎn)研究軌道交通網(wǎng)的活性，給出貨架軌道設(shè)計(jì)原則和定向方法。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)作業(yè)進(jìn)程優(yōu)化貨物存取任務(wù)分配，對托盤四向穿梭車進(jìn)行路徑規(guī)劃，給出最優(yōu)的托盤四向穿梭車路徑規(guī)劃和交通控制方案，提高貨物存取效率。

【案例】某醫(yī)藥存儲倉庫

倉庫概述：倉庫共有三層貨架，三臺智能穿梭車，每層貨架一臺車執(zhí)行任務(wù)（每層車僅執(zhí)行當(dāng)前層任務(wù)，不換層）；倉庫共有2臺提升機(jī)，2個(gè)入庫口；因輸送線為雙向輸送線，2個(gè)入庫口同時(shí)包含出庫功能?；酒矫娌季峙c鋼貨架結(jié)構(gòu)簡圖如下；

圖8 案例庫簡圖

倉庫運(yùn)作流程：

1）入庫：入庫托盤通過叉車直接放到入庫口，按下入庫按鈕后，輸送線入庫方向移動(dòng)。經(jīng)過外形檢測檢驗(yàn)貨物擺放是否合格，如合格，則進(jìn)行入庫，進(jìn)入條碼掃描；如不合格，則退回入庫口，人工進(jìn)行重新擺放貨物。掃碼器對托盤碼進(jìn)行掃描，當(dāng)掃碼成功后，WCS把條碼值反饋給WMS，WMS根據(jù)條碼值，分配貨物的貨位并下發(fā)給WCS（包含貨位的層數(shù)、行、列、深位等信息）；WCS根據(jù)接收到的貨位信息，下發(fā)給PLC；PLC通過所得到的入庫目的地址，控制輸送線運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)控制提升機(jī)，運(yùn)送貨物至目的層。如掃碼器掃碼失敗，WCS向WMS反饋掃碼失敗結(jié)果，輸送線停止運(yùn)行，等待人工處理；如掃碼值經(jīng)WMS判定為無效碼，則輸送線停止運(yùn)行，等待人工處理；操作人員可利用手持終端再次掃碼或更換條碼信息等方式，處理掃碼異常情況。如需貨物退回處理，則在入庫口按“返回按鈕”，貨物返回入庫口，等待處理。

2）貨物運(yùn)行至提升機(jī)口處輸送線，停止等待；PLC根據(jù)入庫的目的地址，確認(rèn)貨物所需到達(dá)的貨架層數(shù)，調(diào)用提升機(jī)。當(dāng)提升機(jī)到達(dá)1層時(shí)，輸送線運(yùn)送貨物至提升機(jī)內(nèi)，貨物通過提升機(jī)，到達(dá)目的層；提升機(jī)到達(dá)目的層后，貨物隨提升機(jī)輸送線出提升機(jī)，至穿梭車取貨口等待穿梭車取貨。

3）WMS定時(shí)發(fā)送入庫任務(wù)，WCS接收到入庫任務(wù)后，下發(fā)給貨物目的層穿梭車；穿梭車接收入庫指令，行駛至目的層取貨口取貨，把貨物運(yùn)送至目的貨位。WMS每次下發(fā)一個(gè)任務(wù)，WCS根據(jù)WMS下發(fā)的任務(wù)先后順序，執(zhí)行出入庫任務(wù)。WMS下發(fā)入庫任務(wù)前，需判斷出庫任務(wù)是否已經(jīng)完成；在出庫任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后，再下發(fā)入庫任務(wù)，防止因輸送線資源占用導(dǎo)致的死鎖現(xiàn)象。

4）出庫：WMS下發(fā)出庫任務(wù)（包含起始地址及目的地址）給WCS，WCS接收到出庫任務(wù)后，由貨物當(dāng)前層穿梭車運(yùn)送出庫貨物至提升機(jī)口輸送線；貨物在提升機(jī)口輸送線停止等待，同時(shí)PLC控制提升機(jī)至貨物當(dāng)前層；提升機(jī)到貨物當(dāng)前層后，輸送線運(yùn)送貨物至提升機(jī)內(nèi)，提升機(jī)載貨至1層，貨物出提升機(jī)，輸送線運(yùn)送貨物至出庫口。人工取下托盤，完成出庫。

5）入庫，出庫，移庫（移出，移入）貨位由WMS系統(tǒng)分配，倉庫控制系統(tǒng)不支持分配貨位；智能穿梭車在行駛路徑中，如果有托盤阻擋，WMS需先下發(fā)移庫任務(wù)，將阻擋托盤移出，才能下發(fā)后續(xù)任務(wù)。

6）自動(dòng)控制系統(tǒng)（WCS）按照任務(wù)接收到的時(shí)間先后順序執(zhí)行，先接收到的任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行。

7）WMS定時(shí)下發(fā)任務(wù)，WMS內(nèi)部排列好優(yōu)先級后，每次下發(fā)WCS單個(gè)任務(wù)。

8）自動(dòng)化設(shè)備的執(zhí)行效率與貨品入庫擺放順序（例如：同批號同巷道擺放，同批號不同層擺放等），以及出庫方式（例如：先進(jìn)先出，后進(jìn)先出等），巷道深度，密切相關(guān)，這些方式?jīng)Q定了最終的自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)際效率高低，自動(dòng)化設(shè)備效率以上述情景為運(yùn)行基礎(chǔ)的前提下得到的效率為準(zhǔn)。

9）如某一層穿梭車故障，在人工確認(rèn)故障信息后，把故障車輛移至不影響出入庫路徑的位置的情況下，其他層空閑車輛可通過提升機(jī)換層到故障車輛層執(zhí)行任務(wù)。

本文作者：張衛(wèi)國