多层穿梭车技术在烟草物流中的应用研究

文/钟 亮 黎利华

目前，在拆零拣选方面，以物联网为基础，具有较高拣选/存储效率的“货到人”拣选系统正成为行业一大主流。

一、多层穿梭车技术特点

多层穿梭车系统是典型的“货到人”拣选系统，与“人到货”拣选系统相比最大的区别在于运动主体由人移动取货变成货移动到人，其优势在于减少人行走路程、降低劳动强度，有助于仓库实现劳动密集型向最终的“无人仓”过渡。

常见的“货到人”拣选方案主要有5种，分别是多层穿梭车系统、Autostore系统、Miniload系统、旋转货架系统、类Kiva系统等。多层穿梭车系统以其能耗低、效率高、作业灵活等特点成为“货到人”拣选方案中较好的选择，近年来越来越多地运用到电商、医药、服务、日化等行业。随着烟草物流配送中心销量增加，设立于高架库与分拣线之间的传统备货区已不能满足烟草快速存取作业的需求，这种传统的备货区不仅存在占地面积大、用工较多，而且存在模式简单、效率低等缺点。因此，卷烟物流配送中心快速存取的现实需求与多层穿梭车系统的优势不谋而合。

二、多层穿梭车技术

图1：多层穿梭车系统布局图

1.多层穿梭车系统的布局分析

卷烟储分特性直接决定设备布局安装，这点对多层穿梭车系统尤为重要。通过对衡阳烟草物流配送中心2017年销售数据分析，发现该物流配送中心单日卷烟分拣订单最大的特点是卷烟品规多而分布不均，品规数近90个，其中畅销品规8个，占总分拣量的65%以上，另外品规占比接近35%。基于此，多层穿梭系统须有8个快速通道以达到快速出烟的目的；另80个品规，按照每个品规存放30件，约需要2400个存储货格，每层以400货格计算，需要6层。多层穿梭车系统布局，如图1。

多层穿梭车系统工作整体流程是：向上由连续提升机（2101/2102）连接自动化仓库出库区，向下由（2261/2262）连接分拣补货线。入库流程为：入库区连续提升机将货物提升至多层穿梭车系统的目标层积放辊道（1-10），再由对应层穿梭车（HRGV）将货物搬运至目标货格；出库流程为：HRGV根据地址将货物搬运至出库积放辊道，出库连续提升机根据先后顺序将之取货完成出库。

2.关键技术设备

多层穿梭车系统主要由4部分组成：伸缩臂式穿梭车、折板式提升机、控制系统和管理系统等。此外，还有与之匹配的多层货架，连接货架与连续提升机的积放缓存工位。多层穿梭全景3D图，如图2。

（1）伸缩臂式穿梭车

伸缩臂式穿梭车是双轨直线往复式穿梭车（如图3），具有速度快、体积小等优点，其轨道安装在货架内侧边缘，通常略低于货格。存取货物时，通过货叉伸缩以及货钩起落配合完成，所以这种穿梭车称为伸缩臂式穿梭车以区分升降式穿梭车。这种方式对于轻型标准物件具有较高存取速度，如烟箱。多层穿梭车特性参数，如表1。

（2）折板式连续提升机

折板式连续提升机是连续不断将入口的货物提升至货物需要到达的目的层，具有出入库速度快、布局灵活、较高柔性等特点。其难点在于托盘的循环往复和出入料的控制。根据系统能力、工艺要求，折板式连续提升机设置与不同层穿梭车相连接的出口，本系统中设置为10出口、2入口。不同于往复式提升机和螺旋式提升机的地方在于：一是折板升降输送货物，二是柔链带动托盘提升货物。其性能指标，如表2。

（3）物联网技术

表1：多层穿梭车特性参数

表2：折板式连续提升机性能指标

图2：多层穿梭全景3D图

图3： 伸缩臂式穿梭车

物联网技术是基于射频识别、红外传感、激光扫码等信息传感设备，将物品与互联网连接，即物物相连。但要做到物物相连必须有一个前提，即物品具有一定信息交换能力。多层穿梭系统就是通过传感网将执行机构状态收集，再通过控制器分析计算，将控制信号通过控制网传递到执行器件的系统。折板式连续提升机、伸缩臂式穿梭车等完全可以视为控制系统中的智能节点，具有完备的信息交换能力，这样不仅提高了系统的柔性，而且使整个系统的扩展能力大大提高。基于物联网技术的穿梭车系统控制网络，如图4。

图4：基于物联网技术的穿梭车系统控制网络

三、结语

本文浅析了多层穿梭车技术在烟草物流中心的应用，从实际使用效果来看，出入库能力远大于传统的备货区，能够满足分拣速度在25000条/时左右的超高速条烟分拣。目前，高速分拣需求与土地成本、人工成本等因素之间的矛盾正逐步显现，多层穿梭系统正成为各烟草物流配送中心建设选择的趋势，进一步提高多穿系统的出入库能力以及系统的柔性仍将是今后一段时间研究的重点。