物流裝備設(shè)計結(jié)課論文

物流裝備設(shè)計課程論文院系物流學(xué)院專業(yè)物流工程班級物工一班目錄TOC\o"1-4"\h\z\u第1章A機械存儲揀選系統(tǒng) 11.1A機械簡介 11.2.A機械存儲揀選系統(tǒng)特點 11.3現(xiàn)在使用A機械系統(tǒng)的公司 3第2章.基于A機械揀選系統(tǒng)貨格的擺放位置研究 32.1研究目的：提高A機械揀選系統(tǒng)的揀選效率 42.2通過使用機械手臂代替機器人 42.2.1改進(jìn)流程 42.2.2換方向取貨流程 62.3機械手臂的選取 62.4貨架高度 72.5補貨方式 82.5.1補貨方向 82.5.2補貨方式 92.5.3補貨時機 92.5.4補貨總時間 9第3章總結(jié) 10參考文獻(xiàn) 11基于A機械自動化存儲揀選系統(tǒng)的貨格擺放位置及補貨方式研究第1章A機械存儲揀選系統(tǒng)1.1A機械簡介A機械輕載存儲揀選系統(tǒng)是Swisslog公司近年來根據(jù)市場需求向全球推廣銷售的一款新產(chǎn)品。A機械是一種自動化存取、貨到人拆零揀選解決方案，能夠顯著提高人工效率、訂單準(zhǔn)確率和空間利用率，在高密度存儲、超高速流量、可靈活擴展和節(jié)能環(huán)保等方面表現(xiàn)出眾。A機械系統(tǒng)將料箱（標(biāo)準(zhǔn)尺寸的料箱內(nèi)徑400mm寬×600mm長×310mm高）一個個堆疊起來，存儲于鋁制立式貨格內(nèi)。A機械機器人行走于立式貨格的上方，機器人采用無線控制、電池供電方式運行，它往返于貨格和揀選站臺之間存取料箱。揀選站臺由WMS倉儲管理系統(tǒng)控制，用來將貨物存入和取出料箱。A機械控制系統(tǒng)對WMS釋放的揀選訂單進(jìn)行排序，它通過全程檢測，計劃并控制機器人的行走路線，實時監(jiān)控機器人、料箱和站臺的狀態(tài)。1.2.A機械存儲揀選系統(tǒng)特點eq\o\ac(○,1)A機械系統(tǒng)的模塊化設(shè)計使系統(tǒng)靈活、易于擴展裝配與拆散A機械均使用標(biāo)準(zhǔn)部件，正是這些部件組成了自立式存儲貨格。這些部件可直接裝配或拆散，也可圍繞建筑立柱安裝。無需安裝自動噴淋系統(tǒng)，不存在重型電氣元件要求與建筑要求。由于系統(tǒng)設(shè)施獨立于建筑，可迅速拆散，A機械可簡便地從一個建筑移到另一個建筑中，無需中斷業(yè)務(wù)運行。eq\o\ac(○,2)A機械系統(tǒng)運行靈活，不會停機機器人由電池提供動力，自我監(jiān)控。當(dāng)一臺機器人的電池需要充電時，它僅需通知倉庫控制系統(tǒng)，隨后前往指定充電站充電5~10min，即可繼續(xù)工作。通常機器人的工作時間在每天20~22h之間，電池使用壽命為3~5年。電池是消耗性物品，替換電池的成本應(yīng)計入總體投資回報率分析的考慮因素。eq\o\ac(○,3)提高訂單揀選效率相對傳統(tǒng)倉庫，A機械可提高訂單揀選能力5～10倍。根本原因在于這是一個貨到人系統(tǒng)，節(jié)省了找貨和輸送時間。此原理同樣適用于入庫與存儲工作中節(jié)省的輸送時間。在拆零揀選環(huán)境中，每兩個出庫訂單行就有一個入庫訂單行。因此，節(jié)省將貨物存入靜態(tài)貨架的輸送時間。eq\o\ac(○,4)節(jié)約空間相比使用靜態(tài)存儲慢速品，A機械能節(jié)約60%的空間。這對配送中心來說很重要，因為配送中心需要在不增加用地的情況下滿足銷售額的不斷增長。A機械系統(tǒng)內(nèi)無操作通道，提供高密度存儲。eq\o\ac(○,5)提升訂單準(zhǔn)確率、訂單履行率及訂單周轉(zhuǎn)速度A機械揀選站臺配有電子標(biāo)簽揀選技術(shù)，幫助操作員將產(chǎn)品放入準(zhǔn)確的周轉(zhuǎn)箱，實現(xiàn)最高的訂單揀選正確率。同時，條形碼掃描確認(rèn)與自動稱重也可用于發(fā)現(xiàn)品項/數(shù)量揀選錯誤。在一個非自動化配送中心，通常每發(fā)貨1000件貨物中有1~3件出錯。使用A機械系統(tǒng)的公司出錯率為0.01%，即每發(fā)貨10000件貨物約出錯1件。eq\o\ac(○,6)庫存準(zhǔn)確性與安全性使用A機械后，庫存錯誤并非完全消失，因為仍有人工界面，人員仍會揀選錯誤的數(shù)量。話雖如此，其存貨誤差小到幾乎無關(guān)緊要。A機械的庫存準(zhǔn)確性在包含人工作業(yè)的運營環(huán)境中接近完美。A機械中的庫存直接移動至工作站臺，能夠可視化監(jiān)控，實現(xiàn)庫存高安全性。人員從不進(jìn)入料箱存儲區(qū)域，進(jìn)一步降低了庫存減少或損壞的可能性。eq\o\ac(○,7)改善工作環(huán)境安全：人員與機器在同一工業(yè)環(huán)境中工作時，操作員可能遭受身體傷害。使用A機械后，操作員無法進(jìn)入機器人工作的區(qū)域，人機界面很安全。機器人維修的界面也設(shè)計得很安全。人體工程學(xué)：傳統(tǒng)倉庫中有改進(jìn)人體工程學(xué)的方法，但是訂單揀選仍無法避免提重物、伸手、彎腰及拉伸身體。A機械工作站臺能將料箱送至符合人體工程學(xué)的完美位置，省去了不必要的彎腰與拉伸。噪音等級與清潔程度：裝有大量輸送機的配送中心噪音等級很高。操作員若不正確地使用護(hù)耳用具，久而久之聽力會明顯受損。A機械能提供完全清潔與幾乎完全安靜的運行。eq\o\ac(○,8)縮短培訓(xùn)時間根據(jù)使用A機械的公司稱，關(guān)于訂單的培訓(xùn)僅需幾天，因為操作員無需學(xué)習(xí)倉庫編號系統(tǒng)、存儲貨物的通道等等。他們僅需要站在工作站臺，指示燈會提示他們做什么。對公司來說，為滿足高峰時期的需要，增加新員工，迅速改變生產(chǎn)規(guī)模，尤為重要。eq\o\ac(○,9)無停機時間與內(nèi)部冗余A機械的設(shè)計是一個工作站臺的操作員在任意時刻停止工作時，其他工作站臺都可繼續(xù)進(jìn)行訂單操作。如果一臺機器人停機，另一臺冗余機器人會接手完成它的工作。在揀選操作的同時用新貨物為料箱補貨，所以，從不需要停機補貨。1.3現(xiàn)在使用A機械系統(tǒng)的公司迄今為止，投資購買A機械的公司主要在歐洲，主要原因是，這些市場的土地及人工成本較高，A機械在這兩方面都能產(chǎn)生強大的經(jīng)濟效益。2012年，歐洲已有16個A機械系統(tǒng)建成并投入使用，另有4~5個訂單尚未交貨。Swisslog也開始著眼于美國和亞太區(qū)域等新興市場，因為半自動化物流解決方案，尤其是適用于拆零揀選條件下的解決方案，有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑVNET物流是AVNET有限公司的分支，世界最大的半導(dǎo)體、機電與電子元件經(jīng)銷商。2011年2月，AVNET在德國波音的新配送中心使用了A機械系統(tǒng)。一期系統(tǒng)，倉庫占地面積1100m2，系統(tǒng)存放的45000個料箱中存儲了35000個品項?？偣灿?7臺機器人用于存取貨物與輸送料箱至16個揀選站臺，速度達(dá)每小時680個料箱，吞吐量達(dá)每小時1000個訂單行。計劃每天揀選5000個訂單行，并收貨2000個訂單行。Competec是瑞士最大的電子產(chǎn)品經(jīng)銷商。公司正在建造一個新的電子產(chǎn)品配送中心，占地面積55000m2，用于進(jìn)口、配送及銷售硬件、軟件與娛樂電子產(chǎn)品。Swisslog在這個瑞士最大的電子產(chǎn)品配送中心安裝了A機械。一期自動化系統(tǒng)占地面積2500m2，包括62000個料箱。系統(tǒng)擁有10萬個料箱位、25個收貨和揀選站臺、70臺機器人，已于2012年投入運行。第2章.基于A機械揀選系統(tǒng)貨格的擺放位置研究原有貨格是將標(biāo)準(zhǔn)尺寸的料箱（內(nèi)徑400mm寬×600mm長×310mm高）存放在立式貨格內(nèi)，從倉庫地面垂直向上堆疊。料箱的高度也可以是220mm，以適用于較重或較小的品項。每個料箱垛可堆疊至最高16層（4.9m），因而每垛可存儲最多16個料箱。料箱垛彼此相鄰，形成了貨格，能夠根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)料箱的存儲需求，簡易地向X軸和Y軸方向擴展。而每16個一垛存放在密集貨格中，省去了巷道。貨格的尺寸與形狀可適用于任何現(xiàn)有倉庫，甚至可以圍繞建筑的立柱來安裝。2.1研究目的：提高A機械揀選系統(tǒng)的揀選效率由于受全自動洗車機的啟發(fā)，得到如下想法：eq\o\ac(○,1)用機械手臂代替貨格上方移動的機器人。eq\o\ac(○,2)將貨箱水平放置，便于人工水平操作。2.2通過使用機械手臂代替機器人2.2.1改進(jìn)流程eq\o\ac(○,1)通過在貨格上方建立橫梁，在橫梁（見圖一）上安裝可移動機械手臂，來代替機器小車。eq\o\ac(○,2)在橫梁底部支腿處安裝滑輪，使其在貨架上移動，并在滑輪下安裝軌道（見軌道圖），使橫梁可在貨架中移動eq\o\ac(○,3)撿取另一側(cè)貨物時，通過退到貨架中間，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)換方向（見流程圖），再實現(xiàn)另一方向的揀貨，此過程可以通過電動完成。圖1-SEQ圖1-\*ARABIC1（改進(jìn)貨架俯視圖和橫梁）圖1-SEQ圖1-\*ARABIC2軌道圖及滑輪詳圖2.2.2換方向取貨流程圖1-SEQ圖1-\*ARABIC32.3機械手臂的選取圖1-SEQ圖1-\*ARABIC4圖1-SEQ圖1-\*ARABIC5機械手臂的運動類似于圖1-4可水平運動，但又于圖中的手臂有區(qū)別，在水平的運動的同時還可以進(jìn)行水平方向的旋轉(zhuǎn)，柔性環(huán)節(jié)可以用軟電線代替，從而增加其自由度。手臂末端可用吸盤式來實現(xiàn)抓取貨物。2.4貨架高度因為改為水平放置，所以需要考慮貨架高度，并且在工作過程中人體舒適仰角為15°本文中采用貨格為400mm寬×600mm長×220mm高）圖1-6X=所以貨架高度為1.75+0.27+2.03m,可容許碼放貨箱9個。本文假設(shè)一層擺放100個貨箱（10*10）擺放9層，共計900個貨箱2.5補貨方式 2.5.1補貨方向如圖可以看出共有三個取貨口一個補貨口，三個取貨口分解如下圖圖1-SEQ圖1-\*ARABIC62.5.2補貨方式圖中AC公用同一種補貨方式B用另一種補貨方式A與B可以從底層開始補貨，從下逐漸往上補貨，遵循從左往右，從下往上原則C則從中間向兩邊補貨同樣遵循從下往上，從中往左右補貨（基于貨格間可實現(xiàn)傳動,且可自動停在相應(yīng)位置）2.5.3補貨時機補貨時機可采用定時補貨將每天劃分為若干個時段，補貨人員在時段內(nèi)檢查揀貨區(qū)貨架上的貨品存量，如果發(fā)現(xiàn)不足，馬上予以補足。這種“定時補足”的補貨原則，較適合分批\o"揀貨時間"揀貨時間固定且處理緊急迫加訂貨的時間也固定的情況。2.5.4補貨總時間假設(shè)推送一個貨箱進(jìn)入貨格需要5s完成一次補貨時間t=900*5=4500s=75min（貨箱側(cè)面可添加條形碼便于完成補貨）第3章總結(jié)本文通過將貨格水平放置從而實現(xiàn)水平方向的撿取，利用機械手臂實現(xiàn)抓取，在保證工人活動合理的范圍內(nèi)設(shè)計了貨架高度，并通過分區(qū)進(jìn)行補貨也實現(xiàn)了多方向取貨，提高揀貨效率。本文是學(xué)生根據(jù)A機械自動分揀系統(tǒng)的改進(jìn)，可能在揀貨和補貨時間和原設(shè)備相差一段距離，但也盡力完善數(shù)據(jù)，力圖將想法描述清楚。

參考文獻(xiàn)[1]BillLeber,MarcWulf