《智能倉儲設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)》 課件-8.1-單元模塊的布局及優(yōu)化

單元模塊的布局及優(yōu)化一、單元模塊的布局規(guī)范二、布局優(yōu)化的方式一、單元模塊的布局規(guī)范在智能倉儲裝備中，通常需要巷道立體倉庫、智能揀選單元、輸送單元等多個(gè)單元模塊或者子系統(tǒng)共同參與。物料在各模塊之間進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的方式有很多，譬如輸送帶方式，或是由協(xié)作機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)移。為保證本智能倉儲系統(tǒng)中模塊組合的靈活性，并實(shí)現(xiàn)物料的順利傳輸，在組合各單元模塊之前，我們充分考慮各單元模塊的布局特點(diǎn)。1.模塊應(yīng)在基臺范圍內(nèi)基臺的臺面材質(zhì)為碳鋼，各模塊需要利用底部的磁吸裝置進(jìn)行吸附固定。如圖1所示，為保證模塊固定的充分性，除收獲平臺以及人工操作平臺等需要人工操作的模塊，其他模塊均應(yīng)在基臺范圍以內(nèi)，即使模塊的部分超出也不被允許。圖1基臺內(nèi)布局模塊（1）基臺內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)布局（2）基臺外不標(biāo)準(zhǔn)布局一、單元模塊的布局規(guī)范2.考慮協(xié)作機(jī)器人的作業(yè)范圍圖2所示為協(xié)作機(jī)器人的運(yùn)動范圍，除去機(jī)座正上和正下的圓柱體空間，工作范圍為半徑886.5mm的球體。在布置機(jī)器人（智能揀選單元）位置時(shí)，務(wù)必考慮機(jī)器人正上方和正下方的圓柱體空間，盡可能避免將工具移向圓柱體空間。另外在實(shí)際應(yīng)用中，關(guān)節(jié)1~關(guān)節(jié)6轉(zhuǎn)動角度范圍是-175o~+175o。圖2協(xié)作機(jī)器人(AUBO-i5)工作空間一、單元模塊的布局規(guī)范在智能倉儲裝備中，協(xié)作機(jī)器人被安置在智能揀選單元的平臺上。如圖3所示，按照智能揀選單元與輸送線之間的相對關(guān)系可以將該布局方位分為正向布局、側(cè)向布局以及背向布局三種，其中虛線表示協(xié)作機(jī)器人的工作范圍。如圖3（1）所示，正向布局可以同時(shí)支持2個(gè)揀選作業(yè)點(diǎn)和2個(gè)放置作業(yè)點(diǎn)，是本系統(tǒng)較為推薦的布局方式。當(dāng)采用此布局方式時(shí)，2個(gè)放置作業(yè)點(diǎn)分布在兩側(cè)。在進(jìn)行布局規(guī)劃時(shí)，如果需要揀選的作業(yè)點(diǎn)需要較多時(shí)，可以優(yōu)先考慮此方式。如圖3（2）所示，側(cè)向布局可以同時(shí)支持1個(gè)揀選作業(yè)點(diǎn)和2個(gè)放置作業(yè)點(diǎn)，是本系統(tǒng)備選的一種布局方式。當(dāng)采用此布局方式時(shí)，2個(gè)放置作業(yè)點(diǎn)分別分布在側(cè)面和正面。在進(jìn)行布局規(guī)劃時(shí)，如果需要揀選的作業(yè)點(diǎn)只有1個(gè)，且對放置作業(yè)點(diǎn)的分布有相關(guān)對應(yīng)的需求，則可以考慮此方式。如圖3（3）所示，背向布局僅能支持2個(gè)放置作業(yè)點(diǎn)。此時(shí)輸送線處于協(xié)作機(jī)器人的工作空間的極限位置，機(jī)器人極容易超限發(fā)生錯(cuò)誤，所以這種布局是本系統(tǒng)需要避免的一種布局方式。一、單元模塊的布局規(guī)范圖3智能揀選單元的布局方位（1）正向布局（2）側(cè)向布局（3）背向布局一、單元模塊的布局規(guī)范3.模塊調(diào)節(jié)及固定的方式搭建一個(gè)智能倉儲系統(tǒng)，需要拼裝很多單元模塊，這些模塊不可能同時(shí)固定下來。如圖4所示，在拼裝時(shí)最主要的就是輸送模塊之間的銜接情況。我們最終需要的目標(biāo)就是托盤在各個(gè)模塊上的輸送線均保持在統(tǒng)一高度。圖4輸送模塊之間的銜接一、單元模塊的布局規(guī)范為保證物品輸送時(shí)的通暢，我們可以采取兩種方式進(jìn)行調(diào)整，即絕對高度調(diào)整、相對高度調(diào)整。如圖5所示，在采用絕對高度調(diào)整時(shí)，每個(gè)模塊均需要借助高度測量設(shè)備（如標(biāo)尺、皮尺等）使每個(gè)模塊達(dá)到統(tǒng)一高度，這樣在拼裝的時(shí)候就無需再對高度進(jìn)行調(diào)整。但同時(shí)由于每一個(gè)模塊蓋度都需要重新調(diào)整，因此工作量較大。圖5模塊絕對高度H一、單元模塊的布局規(guī)范如圖6所示，采用相對高度調(diào)整時(shí)，需要先確定其中一個(gè)模塊的高度，后續(xù)拼入的模塊與當(dāng)前模塊或者有銜接關(guān)系的模塊保持高度一致即可。對于拼入順序，如圖7所示，我們可以按照“先大后小”或者“先主后次”的原則來進(jìn)行確定，比如以不便于移動和調(diào)節(jié)的模塊（比如巷道立體倉庫）為首個(gè)高度確定的模塊，然后再依次拼入其它模塊。圖6相對高度調(diào)整圖7拼入及固定順序一、單元模塊的布局規(guī)范4.輸送系統(tǒng)的靈活選用輸送系統(tǒng)主要包含3類模塊：皮帶輸送機(jī)、同步帶輸送機(jī)、移載輸送機(jī)，物品的輸送通道就是由這3類模塊搭建而成的。需要強(qiáng)調(diào)的是，RFID系統(tǒng)需要依附于輸送系統(tǒng)進(jìn)行布置。這三類模塊的特點(diǎn)及應(yīng)用場景見表1。表1輸送系統(tǒng)輸送參數(shù)皮帶輸送機(jī)同步帶輸送機(jī)移載輸送機(jī)實(shí)物臺面長度600mm400mm800mm輸送對象托盤、物料箱托盤托盤布局位置輸送線人機(jī)入口輸送線分揀出口中間輸送線分揀輸出口巷道立體倉庫接口能源供給電、網(wǎng)電、網(wǎng)電、氣、網(wǎng)一、單元模塊的布局規(guī)范5.輸送樞紐的妙用如圖8和圖9所示，在本智能倉儲系統(tǒng)中，輸送樞紐包括兩類裝備，即“轉(zhuǎn)臺”和“移載輸送機(jī)”。物品要在輸送樞紐處實(shí)現(xiàn)流轉(zhuǎn)方向的切換，因此輸送線的空間布局主要取決于“轉(zhuǎn)臺”單元或者移載輸送機(jī)的位置。其中“轉(zhuǎn)臺”臺面具有90°的旋轉(zhuǎn)行程，而移載輸送機(jī)具有一條主輸送線和四個(gè)側(cè)邊接口。因此根據(jù)此硬件結(jié)構(gòu)，我們在布置這兩類模塊時(shí)可以參考以下4種方案。圖8轉(zhuǎn)臺單元圖9移載輸送機(jī)一、單元模塊的布局規(guī)范①“角型”布置如圖10所示，角型是“轉(zhuǎn)臺”模塊的基本布局形式，此形式包括1個(gè)入口和1個(gè)出口，主要用于對輸送線空間布局有轉(zhuǎn)彎需求的場景。如果沒有角型，那么所有的輸送線路都將成為“一字型”排列。圖10角型布置一、單元模塊的布局規(guī)范②“T型”布置如圖11所示，T型是“轉(zhuǎn)臺”模塊常見的布局形式，此形式包括1個(gè)入口和2個(gè)出口，主要用于對倉儲物流工藝有分流需求的場景，如空托盤和有物料的托盤應(yīng)該流向不同的地方。T型布置可以滿足大部分的物流工藝場景需求。圖11“T型”布置一、單元模塊的布局規(guī)范③“十字”布置如圖12所示，十字是“轉(zhuǎn)臺”模塊較為核心的布局形式，此形式包括2個(gè)入口和2個(gè)出口，主要用于對倉儲物流工藝比較復(fù)雜的分流場景，它可以接受兩個(gè)不同方向的物料，然后根據(jù)物流工藝需求再分流到另外兩個(gè)不同的目的地。“十字”布置屬于倉儲物流輸送線中較為高級的布局應(yīng)用。圖12“十字”布置一、單元模塊的布局規(guī)范④“工字”布置工字布置是移載輸送機(jī)的主要應(yīng)用形式，此形式包括一條輸送主線和4個(gè)側(cè)面接口。移載輸送機(jī)的每個(gè)接口都可以輸入和輸出物品，圖13所示的即為其中一種分揀場景。從左至右物品可以有5個(gè)方向進(jìn)行輸送，所以移載輸送機(jī)可以做到真正意義上的“四通八達(dá)”。圖13工字布置二、布局優(yōu)化的方式一個(gè)合理的布局，可以有效加快智能物流的輸送效率。如圖14（1）所示，針對當(dāng)前初始布局而言，如果我們想在不影響物流工藝的前提下，進(jìn)一步減少物品的流通路徑，就可以通過減少使用模塊的數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。如圖14（2）所示，我們來提供一種優(yōu)化的邏輯。首先，根據(jù)“轉(zhuǎn)臺”單元的機(jī)械結(jié)構(gòu)，模塊之間的夾角只有90°和180°，還要滿足物流工藝中的回庫功能，因此輸送線路的布局就需要以矩形為基礎(chǔ)。如此以來，我們就可以縮小矩形的長或者寬，來達(dá)到減少模塊數(shù)量的目的；其次，巷道立體倉庫以及移載輸送機(jī)是不能變動的，因此在縱向的長度并不能有效減少，我們可以充分利用這段縱向長度，將智能揀出單元布置在“轉(zhuǎn)臺”或者倉庫的對面；接下來，考慮減少當(dāng)前多余的流通路線。橫向的同步帶輸送機(jī)屬于無效流通，因此上下橫向可以分別同時(shí)減少1~2個(gè)同步帶輸送機(jī)。圖14（2）所示的布局方式減少2個(gè)；最后，為了減少控制托盤的流通路徑，移動托盤機(jī)至智能揀選單元之后的“轉(zhuǎn)臺”單元，將大大提升托盤輸送的效率。二、布局