第7章自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)7.1概述7.2貨架7.3巷道式堆垛起重機(jī)7.4AS/RS的自動(dòng)化技術(shù)7.5AS/RS的設(shè)計(jì)規(guī)程7.1概述

自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)(AutomatedStorageandRetrievalSystem，簡(jiǎn)稱AS／RS)是指不用人工直接處理，能自動(dòng)存儲(chǔ)和取出物料的系統(tǒng)。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)技術(shù)是現(xiàn)代物流技術(shù)的核心，它集高架倉(cāng)庫(kù)及規(guī)劃、管理、機(jī)械、電氣于一體，是一門學(xué)科交叉的綜合性技術(shù)。7.1.1功能及發(fā)展自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的功能一般包括收貨、存貨、取貨和發(fā)貨等。自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)包括以下幾點(diǎn)。1．自動(dòng)化程度不斷提高。2．與工藝流程結(jié)合更為緊密。3．儲(chǔ)存貨物品種多樣化。4．提高倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)周轉(zhuǎn)率。5．提高倉(cāng)庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性與安全性及降低噪聲。6．開發(fā)可供實(shí)用的揀選自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)。單擊圖片播放單擊圖片播放7.1.2系統(tǒng)組成l．貨架。一般為鋼鐵結(jié)構(gòu)構(gòu)成儲(chǔ)存商品的單元格，一般單元格內(nèi)存放托盤裝貨物。一個(gè)貨位的地址由其所在的貨架的排數(shù)、列數(shù)及層數(shù)來唯一確定，自動(dòng)出入庫(kù)系統(tǒng)據(jù)此對(duì)所有貨位進(jìn)行管理。2．巷道機(jī)。在二排高層貨架之間一般留有1～1.5m寬的巷道，巷道機(jī)在巷道內(nèi)作來回運(yùn)動(dòng)，巷道機(jī)上的升降平臺(tái)可作上下運(yùn)動(dòng)，升降平臺(tái)上的存取貨裝置可對(duì)巷道機(jī)和升降機(jī)確定的某一個(gè)貨位進(jìn)行貨物存取作業(yè)。3．周邊搬運(yùn)系統(tǒng)。周邊搬運(yùn)系統(tǒng)所用的機(jī)械常有輸送機(jī)，用于配合巷道機(jī)完成貨物的輸送、轉(zhuǎn)移，在高架倉(cāng)庫(kù)內(nèi)主要搬運(yùn)系統(tǒng)因故障停止工作時(shí)使用，使自動(dòng)存取系統(tǒng)繼續(xù)工作。4．控制系統(tǒng)。自動(dòng)存取系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中心或中央控制室接收到出庫(kù)或入庫(kù)信息后，由管理人員通過計(jì)算機(jī)發(fā)出出庫(kù)或入庫(kù)指令，巷道機(jī)、自動(dòng)分揀機(jī)及其它周邊搬運(yùn)設(shè)備按指令啟動(dòng)，共同完成出庫(kù)或入庫(kù)作業(yè)，管理人員對(duì)此過程進(jìn)行全程監(jiān)控和管理，保證存取作業(yè)按最優(yōu)方案進(jìn)行。7.1.3優(yōu)點(diǎn)及作用

1．能大幅度地增加倉(cāng)庫(kù)高度，減少占地面積。單位面積儲(chǔ)存量可達(dá)2～15噸/平方米，是普通貨架倉(cāng)庫(kù)的4～7倍。對(duì)于一座擁有6，000個(gè)貨位的倉(cāng)庫(kù)，如果托盤尺寸為800×1,200毫米，則普通的貨架倉(cāng)庫(kù)高5.5米，需占地3,609平方米，而30米高的高架倉(cāng)庫(kù)，占地面積僅399平方米。2．提高倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)頻率。3．提高倉(cāng)庫(kù)管理水平。4．由于采用了貨架儲(chǔ)存，并結(jié)合計(jì)算機(jī)管理，可以很容易地實(shí)現(xiàn)先入先出，防止貨物自然老化、變質(zhì)、生銹。高架倉(cāng)庫(kù)也便于防止貨物的丟失，減少貨損。能較好地適應(yīng)黑暗、有毒、低溫等特殊場(chǎng)合的需要。在這種倉(cāng)庫(kù)里，在儲(chǔ)存的同時(shí)可以對(duì)貨物進(jìn)行跟蹤以及必要的揀選和組配，并根據(jù)整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)的需要，有計(jì)劃地配送，以滿足均衡生產(chǎn)的需求。從整個(gè)企業(yè)物流的宏觀角度看，貨物在倉(cāng)庫(kù)中短時(shí)間的逗留只是物流中的一個(gè)環(huán)節(jié)，在完成揀選、組配以后，將繼續(xù)流動(dòng)，高架倉(cāng)庫(kù)本身是整個(gè)企業(yè)物流的一部分，是它的一個(gè)子系統(tǒng)。用形象化一些的比喻說法，可以說，使“靜態(tài)倉(cāng)庫(kù)”變成了“動(dòng)態(tài)倉(cāng)庫(kù)”。7.2貨架7.2貨架7.2.1組合式貨架

1．托盤貨架。托盤貨架是存放裝有貨物托盤的貨架。托盤貨架所用材質(zhì)多為鋼材結(jié)構(gòu)，也可用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。可做單排型連接，也可做雙排型連接(見圖7-2)。其尺寸大小根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的大小及托盤尺寸的大小而定。托盤貨架可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化裝卸作業(yè)，便于單元化存取，庫(kù)容利用率高，可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)高效率的存取作業(yè)，便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的管理和控制。圖7-2托盤貨架圖7-3懸臂式長(zhǎng)形貨架6.2貨架2．懸臂式長(zhǎng)形貨架。

其特點(diǎn)是可在架子兩邊存放貨物，但不太便于機(jī)械化作業(yè)，存取貨物作業(yè)強(qiáng)度大，一般適于輕質(zhì)的長(zhǎng)條形材料存放，可用人力存取操作

3．駛?cè)胧截浖茇浖艿奶攸c(diǎn)是叉車直接駛?cè)胴浖苓M(jìn)行作業(yè)，叉車與架子的正面成垂直方向駛?cè)?，在最?nèi)部設(shè)有托盤的位置，卸放托盤貨載，直至裝滿；取貨時(shí)再?gòu)耐庀騼?nèi)順序取貨。駛?cè)胧截浖苣芷鸬奖９軋?chǎng)所及叉車通道的雙重作用，但叉車只能從架子的正面駛?cè)搿＿@樣，可提高庫(kù)容率及空間利用率，但很難實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出。

因此，每一巷道只宜保管同一品種貨物，此種貨架只適用于保管少品種、大批量以及不受保管時(shí)間限制的貨物。駛?cè)胧截浖苁歉呙芏却娣咆浳锏闹匾浖?，?kù)容利用率可達(dá)90%以上。圖7-5重力式貨架圖7-4駛?cè)胧奖P貨架7.2.2重力式貨架重力式貨架有兩類：一類是儲(chǔ)存整批紙箱包裝商品；另一類是儲(chǔ)存托盤商品。商品進(jìn)庫(kù)時(shí)，從貨架后面將托盤送入貨格，托盤依靠本身重力向前滑行，也有采用電磁閥控制托盤定位。取貨時(shí)，則用叉車從貨架前面將托盤取出。優(yōu)點(diǎn)是：能保證貨物的先進(jìn)先出；它是一種高密集型的貨架儲(chǔ)存系統(tǒng)，空間利用率極高，比普通通道托盤貨架的通道面積大大節(jié)??；進(jìn)出貨時(shí)叉車或巷道堆垛機(jī)行程最短；使貨架的貨位“空缺”減至最少。

7.2.3旋轉(zhuǎn)式貨架旋轉(zhuǎn)式貨架設(shè)有電力驅(qū)動(dòng)裝置(驅(qū)動(dòng)部分可設(shè)于貨架上部，也可設(shè)于貨架底座內(nèi))。貨架沿著由兩個(gè)直線段和兩個(gè)曲線段組成的環(huán)形軌道運(yùn)行。由開關(guān)或用小型電子計(jì)算機(jī)操縱。

旋轉(zhuǎn)式貨架分為整體旋轉(zhuǎn)式(整個(gè)貨架是一個(gè)旋轉(zhuǎn)整體)和分層旋轉(zhuǎn)式(各層分設(shè)驅(qū)動(dòng)裝置，形成各自獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)體系)，其中整體旋轉(zhuǎn)式又分為水平旋轉(zhuǎn)式(貨架的旋轉(zhuǎn)軌跡平行于地面)和垂直旋轉(zhuǎn)式(貨架的旋轉(zhuǎn)軌跡垂直于地面，)，可根據(jù)具體要求進(jìn)行選擇。7.2.4托盤我們把一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的貨物或容器稱作單元負(fù)載。貨物的載體可以是托盤、托板、滑板、專用集裝箱、專用堆放架、硬紙板箱等。貨箱或托盤，其基本功能是裝物料，同時(shí)還應(yīng)便于叉車和堆垛機(jī)的叉取和存放。圖7-7垂直旋轉(zhuǎn)式貨架圖7-6水平分層旋轉(zhuǎn)式貨架6.2貨架7.3巷道式堆垛起重機(jī)

7.3.1分類通常按其結(jié)構(gòu)型式、起重機(jī)支承方式和取貨作業(yè)方式進(jìn)行分類1.按結(jié)構(gòu)型式分類(1)單立柱型金屬結(jié)構(gòu)由一根立柱和上、下橫梁組成(或僅有下橫梁)；自重較輕，但剛性較差。一般用于起重量2噸以下，起升高度不大于16米的倉(cāng)庫(kù)。7.3巷道式堆垛起重機(jī)

(2)雙立柱型 金屬結(jié)構(gòu)由兩根立柱和上、下橫梁組成一個(gè)剛性框架；剛性好，自重較單立柱大。適用于各種起升高度的倉(cāng)庫(kù)；起重量可達(dá)5噸或更大；適用于高速運(yùn)行、快速起、制動(dòng)。2.按支承方式分類(1)地面支承型支承在地面軌道上，用下部車輪支承和驅(qū)動(dòng)；上部設(shè)水平導(dǎo)向輪；運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置在下部。適用于各種起重量和起升高度的倉(cāng)庫(kù)；

單擊圖片播放圖7-9單、雙柱式巷道堆垛機(jī)(2)懸掛型 倉(cāng)庫(kù)屋架下裝設(shè)軌道，起重機(jī)懸掛于軌道下翼緣上運(yùn)行；倉(cāng)庫(kù)貨架下部設(shè)導(dǎo)軌，起重機(jī)下部設(shè)水平導(dǎo)向輪靠在導(dǎo)軌上防止擺動(dòng)過大；運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)在上部。適用于起重量較小、起升高度較低(不大于15米)的倉(cāng)庫(kù)；便于轉(zhuǎn)移巷道。(3)貨架支承型 巷道兩側(cè)貨格頂部敷設(shè)軌道，起重機(jī)支承在兩側(cè)軌道上運(yùn)行；倉(cāng)庫(kù)貨架下部設(shè)導(dǎo)軌，起重機(jī)下部設(shè)水平導(dǎo)向輪靠在導(dǎo)軌上防止擺動(dòng)過大；運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)在起重機(jī)上部；適用于起重量和起升高度均較小的倉(cāng)庫(kù)。3.按作業(yè)方式分類(1)單元形 以整個(gè)貨物單元出、入庫(kù)；起重機(jī)載貨臺(tái)須備有叉取貨物的裝置；適用于整個(gè)貨物單元出入庫(kù)的作業(yè)，或者“貨到人”的揀選作業(yè)；使用最廣泛。

(2)揀選形 堆垛機(jī)上設(shè)司機(jī)室，由司機(jī)從貨物單元中揀選一部分貨物出庫(kù)；載貨臺(tái)上可以不設(shè)叉取裝置，直接由司機(jī)手工操作取貨；適用于“人到貨”的揀選作業(yè)；7.3.2

結(jié)構(gòu)組成1．運(yùn)行機(jī)構(gòu)。在堆垛機(jī)的下橫梁上裝有運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和在軌道地軌上運(yùn)行的車輪。按運(yùn)行機(jī)構(gòu)所在的位置不同可以分為地面驅(qū)動(dòng)式、頂部驅(qū)動(dòng)式和中部驅(qū)動(dòng)式等幾種。頂部驅(qū)動(dòng)式堆垛機(jī)又可分為支承式和懸掛式兩種，前者支承在天軌上運(yùn)行，堆垛機(jī)底部有兩組水平導(dǎo)向輪。懸掛式堆垛機(jī)則懸掛在位于巷道上方的支承梁上運(yùn)行。2．載貨臺(tái)及取貨機(jī)構(gòu)。載貨臺(tái)是貨物單元承接裝置，通過鋼絲繩或鏈條與起升機(jī)構(gòu)聯(lián)接。載貨臺(tái)可沿立柱導(dǎo)軌上下升降。取貨裝置安裝在載貨臺(tái)上，有司機(jī)室的堆垛機(jī)，其司機(jī)室也一般裝在載貨臺(tái)上，隨載貨臺(tái)一起升降。 取貨裝置一般是貨叉伸縮機(jī)構(gòu)。貨叉由前叉、中間叉、固定叉以及導(dǎo)向滾輪等組成。貨叉的傳動(dòng)方式主要有齒輪―齒條和齒輪―鏈條兩種。貨叉伸縮速度一般為15米/分以下3．提升機(jī)構(gòu)。堆垛機(jī)的起升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速機(jī)、卷簡(jiǎn)或鏈輪以及柔性件組成，常用的柔性件有鋼絲繩和起重鏈等。卷?yè)P(yáng)機(jī)通過鋼絲繩牽引載荷臺(tái)作升降運(yùn)動(dòng)。 起升機(jī)構(gòu)的工作速度一般在12.30m/min,最高可達(dá)48m/min。不管先用多大的工作速度，都備有低速檔，主要用于平穩(wěn)停車和取存貨物時(shí)的“微升降”作業(yè)。在堆垛機(jī)的起重、行走和伸叉(叉取貨物)三種驅(qū)動(dòng)中，起重的功率最大。4．機(jī)架。機(jī)架由立柱和上、下橫梁連接而成，是堆垛機(jī)的承載構(gòu)件。機(jī)架有單立柱和雙立柱兩大類。5．電氣設(shè)備。主要包括電力拖動(dòng)、控制、檢測(cè)和安全保護(hù)。在電力拖動(dòng)方面，目前國(guó)內(nèi)多用的是交流變頻調(diào)速、交流變極調(diào)速和可控硅直流調(diào)速 對(duì)堆垛機(jī)的控制一般采用可編程序控制器、單片機(jī)、單板機(jī)和計(jì)算機(jī)等。堆垛機(jī)必須具有自動(dòng)認(rèn)址、貨位虛實(shí)等檢測(cè)以及其他檢測(cè)7.4AS/RS的自動(dòng)化技術(shù)AS/RS的電氣與電子設(shè)備主要包括以下幾個(gè)方面：（1）檢測(cè)裝置；（2）信息識(shí)別裝置；（3）控制裝置；（4）監(jiān)控及調(diào)度系統(tǒng)；（5）計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)；（6）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)；（7）大屏幕顯示系統(tǒng)；（8）圖像監(jiān)視裝備。7.4.1AS/RS的電氣與電子設(shè)備7.4.2自動(dòng)尋址技術(shù)AS/RS倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)尋址就是自動(dòng)尋找存放/提取貨物的位置。計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)都具有自動(dòng)尋址的功能。自動(dòng)控制的堆堤起重機(jī)必須具有自動(dòng)認(rèn)址系統(tǒng)。自動(dòng)認(rèn)址系統(tǒng)可分為數(shù)字式和非數(shù)字式兩大類，而數(shù)字式認(rèn)址又可分為相對(duì)數(shù)字認(rèn)址系統(tǒng)和絕對(duì)數(shù)字認(rèn)址系統(tǒng)。堆堤起重機(jī)的停位控制可通過使用光電開關(guān)、磁電式接近開關(guān)或機(jī)械行程開關(guān)檢測(cè)的位置信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，也可通過在地址編碼上附加停位碼的方法來實(shí)現(xiàn)。7.4.3控制方式在AS/RS倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行過程中，一般使用幾種控制方式，以便于操作和調(diào)試人員根據(jù)需要對(duì)倉(cāng)庫(kù)的各種情況進(jìn)行靈活的處理?？刂品绞娇煞譃槭謩?dòng)控制、半自動(dòng)控制、遙控和全自動(dòng)控制近年來，計(jì)算機(jī)和微處理器技術(shù)飛速發(fā)展，功能不斷增強(qiáng)，效率不斷提高，容量不斷增大，體積不斷縮小，可靠性不斷提高，價(jià)格不斷降低，為自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)開辟了越來越廣闊的天地。例如（1）集中控制方式；（2）分層分布控制方式；（3）基于現(xiàn)場(chǎng)總線的倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（4）無線局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)7.5AS/RS的設(shè)計(jì)規(guī)程

7.5.1

工況分析和方案選擇1．需求分析。在這一階段里要提出問題，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。2．確定貨物單元形式及規(guī)格。根據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)結(jié)果列出所有可能的貨物單元形式和規(guī)格，并進(jìn)行合理的選擇。7.5AS/RS的設(shè)計(jì)規(guī)程

3．作業(yè)方式及機(jī)械設(shè)備選擇。一般多采用單元貨格式倉(cāng)庫(kù)。也可以采用重力式貨架倉(cāng)庫(kù)或者其他形式的貫通式倉(cāng)庫(kù)。決定是否需要揀選作業(yè)起重設(shè)備、輸送設(shè)備7.5.2

模型建立及總體布置1．確定貨位尺寸和倉(cāng)庫(kù)總體尺寸。確定貨位尺寸直接關(guān)系到倉(cāng)庫(kù)面積和空間利用率，也關(guān)系到倉(cāng)庫(kù)能否順利地存取貨物。貨位尺寸取決于在貨物單元四周需留出的凈空尺寸和貨架構(gòu)件的有關(guān)尺寸。2．確定倉(cāng)庫(kù)的整體布置。要從技術(shù)上比較容易實(shí)現(xiàn)和經(jīng)濟(jì)上比較合理的角度確定貨架高度。 一般情況下，每二排貨架為一個(gè)巷道，根據(jù)場(chǎng)地條件可以確定巷道數(shù)。 一般情況下，每二排貨架為一個(gè)巷道，根據(jù)場(chǎng)地條件可以確定巷道數(shù)。如果庫(kù)存量為N個(gè)貨物單元，巷道數(shù)為A，貨架高度方向可設(shè)S層，若每排設(shè)有同樣的列數(shù)，則每排貨架在水平方向應(yīng)具有的列數(shù)C為：C=N/(2AS)。根據(jù)每排貨架的列數(shù)C及貨格橫向尺寸可確定貨架總長(zhǎng)度L

根據(jù)作業(yè)頻率的要求確定堆垛機(jī)的數(shù)量和工作形式，多數(shù)情況下每巷道配備一臺(tái)堆垛機(jī)。

確定高層貨架區(qū)和作業(yè)區(qū)的銜接方式，可以選擇采用叉車、運(yùn)輸小車或者輸送機(jī)等運(yùn)輸設(shè)備。按照倉(cāng)庫(kù)作業(yè)的特點(diǎn)選擇出入口的位置。圖7-16(a)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)圖7-16(b)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)1—貨架2—堆垛起重機(jī)3—進(jìn)出庫(kù)站4—轉(zhuǎn)車臺(tái)5—輸送機(jī)一般情況下，AS/RS的總體布置形式如表7-2所示。

7.5.3

出、入庫(kù)流量驗(yàn)算與堆垛機(jī)的存取作業(yè)周期

高架倉(cāng)庫(kù)中貨物存取周期，即堆垛機(jī)完成一項(xiàng)作業(yè)后，再回到原地所需要的時(shí)間。貨物的存取作業(yè)是倉(cāng)儲(chǔ)工作中很重要的一環(huán)，此時(shí)間的長(zhǎng)短決定了倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)頻率，是評(píng)價(jià)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)效率和倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的一項(xiàng)很重要的參數(shù)。存取作業(yè)周期的長(zhǎng)短，不僅與堆垛機(jī)的行走、起升和貨叉伸縮的時(shí)間有關(guān)，還與貨種、貨架的長(zhǎng)度和高度、控制信號(hào)的獲取與轉(zhuǎn)換時(shí)間、庫(kù)內(nèi)的物流是否流暢等有關(guān)。1．高架倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)方式

存取作業(yè)有兩種基本方式，即單一作業(yè)方式和復(fù)合作業(yè)方式。單一作業(yè)方式即堆垛機(jī)從巷道口出入庫(kù)臺(tái)，取一個(gè)單元貨物送到選定的貨位，然后返回巷道口的出入庫(kù)臺(tái)(單入庫(kù))；或者從巷道口出發(fā)到某一給定貨位取出一個(gè)單元貨物送到出入庫(kù)臺(tái)(單出庫(kù))。復(fù)合作業(yè)方式即堆垛機(jī)從出入庫(kù)臺(tái)取一件單元貨物送到選定的貨位，然后直接轉(zhuǎn)移到另一個(gè)給定貨位，取出其中的貨物單元，再回到出入庫(kù)臺(tái)出庫(kù)。為了提高作業(yè)效率，應(yīng)盡量采用復(fù)合作業(yè)方式。2.堆垛機(jī)作業(yè)周期計(jì)算參數(shù)

設(shè)貨架的高為H，巷道長(zhǎng)為L(zhǎng)，堆垛機(jī)水平速度為vx，升降速度為vz。當(dāng)堆垛機(jī)的走行機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)同時(shí)以速度vx和vz運(yùn)行，經(jīng)過一段時(shí)間，載貨臺(tái)運(yùn)行到貨架上的某一貨位(x，z)圖7-17堆垛機(jī)作業(yè)周期計(jì)算參數(shù)因兩機(jī)構(gòu)的運(yùn)行時(shí)間相等，則存在下列關(guān)系：定義貨架參數(shù)wW為貨架高長(zhǎng)比除以堆垛機(jī)升降水平速度比根據(jù)堆垛機(jī)的速度，調(diào)整貨架的長(zhǎng)度與高度，可使得w=1，

圖6-18表示了堆垛機(jī)行走機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)復(fù)合動(dòng)作，完成單作業(yè)和復(fù)合作業(yè)的情況。圖7-18(a)中，堆垛機(jī)必須在第1點(diǎn)，在停止x方向的運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，繼續(xù)沿z方向運(yùn)動(dòng)才能到達(dá)指定的貨位；進(jìn)貨完成返程時(shí)，在第3點(diǎn)，停止x方向的運(yùn)動(dòng)，由升降機(jī)構(gòu)動(dòng)作回到出發(fā)點(diǎn)O。由此，可算出堆垛機(jī)在z方向運(yùn)行距離為lz時(shí)，所需時(shí)間tz

圖7-18堆垛機(jī)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)圖7-18(b)可算出堆垛機(jī)在x方向運(yùn)行距離為lx

時(shí)，所需的時(shí)間tx。如圖7-19中，線段OB左上的各個(gè)貨位,只要在垂直方向行走的距離為lz，所需的時(shí)間均為tz，如圖中AB線段上的各個(gè)貨位（與x方向行走的距離無關(guān)）。線段OB右下的各個(gè)貨位,只要在水平方向行走的距離為lx，作業(yè)的時(shí)間均是tx對(duì)于BC線上各貨位即是如此。在交點(diǎn)B處，tz=tx，所以，我們把線A-B-C稱為等時(shí)線，即在這兩條線上的各貨位作業(yè)時(shí)間相同。圖7-19等時(shí)線單擊圖片播放

堆垛機(jī)作業(yè)周期的計(jì)算除了要考慮堆垛機(jī)行走和載荷臺(tái)的升降時(shí)間外，還應(yīng)考慮貨叉的升縮作業(yè)時(shí)間。貨叉伸縮的作業(yè)時(shí)間包括貨叉伸出時(shí)間和貨叉縮回時(shí)間，還要考慮貨叉與托盤對(duì)位所需要的微動(dòng)時(shí)間。在單作業(yè)時(shí)，貨叉伸、縮各一次；雙作業(yè)時(shí)，貨叉要伸、縮各兩次。3.計(jì)算平均作業(yè)周期的方法(1)總體平均法

1）假設(shè)80%的作業(yè)是復(fù)合作業(yè)方式，20%是單作業(yè)方式。

2）摒棄運(yùn)行距離特別近和特別遠(yuǎn)的兩種極端情況，取貨架長(zhǎng)度和高度的20%和80%之間的范圍作為經(jīng)常運(yùn)行的范圍。

3)

取四個(gè)復(fù)合作業(yè)和一個(gè)單作業(yè)為一組進(jìn)行驗(yàn)算。它們的貨格位置和運(yùn)行路線如圖7-20所示。圖7-204)分別計(jì)算各次作業(yè)周期、、、、。

5)按下式計(jì)算一次入庫(kù)和出庫(kù)的平均作業(yè)周期：

(7-3)由此，可計(jì)算每小時(shí)平均入庫(kù)或者出庫(kù)貨物單元數(shù)為：

(6-4)式中：—以秒計(jì)的平均作業(yè)周期。(2)分解平均法計(jì)算平均單作業(yè)周期單作業(yè)周期單作業(yè)周期是指堆垛機(jī)完成一次單入庫(kù)或單出庫(kù)作業(yè)所需要的時(shí)間ts，參看圖7-21。

ts=t0+2ty+2·MAX(tx;tz)式中,t0——固定時(shí)間,如控制信號(hào)的獲取與轉(zhuǎn)換時(shí)間等(常數(shù));ty——貨叉作業(yè)的伸、縮時(shí)間（常數(shù)）；MAX（tx；tz）——堆垛機(jī)行走時(shí)間tx和載貨臺(tái)升降時(shí)間tz中的最大值。

平均單作業(yè)周期由于對(duì)不同貨物作業(yè)時(shí)，堆垛機(jī)行走時(shí)間tx和載貨臺(tái)升降時(shí)間tz均不一樣，是隨機(jī)數(shù)。而to和ty為常數(shù)，平均單作業(yè)周期取決于tl的數(shù)學(xué)期望：E（tl）=l，ipi式中,pi——堆垛機(jī)到任何一個(gè)貨位揀取貨物的概率。由于堆垛機(jī)揀取貨位上的貨物是一個(gè)等概率事件，所以pi==常數(shù)

式中,m——貨位總數(shù)，m=。其中，F(xiàn)=L?H(貨架面積)；ΔF=Δx?Δz(貨位面積)。令tl=

MAX（tx；tz）,綜合上兩式可得：

E（tl）=（7-8）式中，t

l，i是比較堆垛機(jī)到第i個(gè)貨位取貨的時(shí)間tx和tz中后，所取的最大值，是單作業(yè)中堆垛機(jī)取貨（或放貨）運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間的一半。(a)堆垛機(jī)行走時(shí)間；(b)載荷臺(tái)升降時(shí)間；(c)貨叉作業(yè)時(shí)間1－堆垛機(jī)開始處于準(zhǔn)備狀態(tài)，運(yùn)行速度為零；2－堆垛機(jī)加速啟動(dòng)；3－堆垛機(jī)以額定速度運(yùn)行；4－堆垛機(jī)減速；5－堆垛機(jī)慢行對(duì)位；6－堆垛機(jī)停止；ty－貨叉取(存)貨所需時(shí)間；tEP－堆垛機(jī)帶貨運(yùn)行到指定貨物所需時(shí)間；tPE－堆垛機(jī)空載運(yùn)行回到出入庫(kù)臺(tái)所需時(shí)間圖7-21堆垛機(jī)單作業(yè)周期的時(shí)間組成

另外，由于行走機(jī)構(gòu)和載貨臺(tái)啟動(dòng)、制動(dòng)和正常運(yùn)行，三個(gè)階段的速度不同，行走機(jī)構(gòu)速度v1、載貨臺(tái)速度v2也是時(shí)間t的函數(shù)，為考慮問題簡(jiǎn)單，將啟動(dòng)階段和制動(dòng)階段的速度線性化，v1=a1?t，v2=a2?（t1–t），并將啟動(dòng)加速度與制動(dòng)時(shí)的加速度取為一樣，即令圖7-22中的

a1=a2=a=（7-9）

圖7-22

堆垛機(jī)走行、升降速度與時(shí)間的關(guān)系則在時(shí)間tl階段，堆垛機(jī)所走路程為l==v·t1--可得t1=（當(dāng)l時(shí))（7-11）

式中v=vmax=常數(shù)，a也為常數(shù)，則即為啟制動(dòng)階段所需時(shí)間，是對(duì)作出的修正。當(dāng)l時(shí)，圖7-22中的0，1，2，3組成一個(gè)以0，1/，2/為頂點(diǎn)的三角形，在這種情況下l=a·，所需要的時(shí)間為t1=由于式（7-11）所給出的t1要比上式算出t1的要大，所以應(yīng)該采用式（7-11）所給出的t1計(jì)算平均單作業(yè)周期的數(shù)學(xué)期望。由式（7-8）和式（7-11）得

E（tl）=（7-13）當(dāng)m時(shí)，，則平均單作業(yè)周期的數(shù)學(xué)期望為

E（tl）=當(dāng)時(shí)，E（tl）=（7-15）當(dāng)時(shí)，E（tl）=（7-16）特殊情況下，即當(dāng)w=1時(shí)，由式（6-15）或式（7-16）可得：E（tl）=(7-17)（堆垛機(jī)運(yùn)行時(shí)間一半）當(dāng)w=1時(shí)，由w定義式可得，

也是堆垛機(jī)作業(yè)循環(huán)中，啟制動(dòng)時(shí)間的一半。將式（7-17）與式（7-11）做一比較，則有

即（7-20）由式（6-18）可得到

（7-21）

（7-22）式（7-20）和式（7-22）表明，當(dāng)w=1時(shí)，堆垛機(jī)作業(yè)的起點(diǎn)都在坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，貨架上的所有貨位都可等效到圖7-23所示的對(duì)角線上的位置，即，。故平均單作業(yè)周期為

E（ts）=t0+2ty+2E（t

1）當(dāng)w=1時(shí)，

E（ts）=t0+2ty++圖7-23單作業(yè)周期計(jì)算的等效貨位(3)平均復(fù)合作業(yè)周期復(fù)合作業(yè)周期是指堆垛機(jī)從出入庫(kù)臺(tái)取一件單元貨物送到選定的貨位，然后直接轉(zhuǎn)移到另一個(gè)給定貨位，取出其中的貨物單元，再回到出入庫(kù)臺(tái)所需的時(shí)間。也即從圖7-18(c)中所示的P點(diǎn)存放一件貨物，再到P/點(diǎn)取出一件貨物，最后回到出發(fā)點(diǎn)所需時(shí)間ts。

ts=t0+4ty+t

OP+tPP‘

+tP’O式中,t0——

固定時(shí)間，如控制信號(hào)的獲取與轉(zhuǎn)換時(shí)間等（常數(shù)）；ty——

貨叉作業(yè)的伸、縮時(shí)間（常數(shù)）；t

OP——

從O點(diǎn)到P點(diǎn)的最大時(shí)間；tPP‘

——

從P點(diǎn)到P′點(diǎn)的最大時(shí)間；tP’O——

從P′點(diǎn)到O點(diǎn)的最大時(shí)間。圖7-24堆垛機(jī)復(fù)合作業(yè)周期的時(shí)間組成平均復(fù)合作業(yè)周期即ts的數(shù)學(xué)期望值為

E（ts）=t0+4ty+E（t

OP）+E（tPP‘）+E（tP’O）

（7-26）因P點(diǎn)或P’點(diǎn)可以是貨架上的任何一個(gè)貨位，若貨架上的貨位總數(shù)為m，則有

E（tOP）=（7-27）

E（tP’O）=（7-28）其中的t

l，i和t

l，j已由式（7-17）中求出。還必須求出堆垛機(jī)從P點(diǎn)到P’點(diǎn)所需時(shí)間的數(shù)學(xué)期望值E(tPP‘)。根據(jù)等概率分布，從P點(diǎn)到P’點(diǎn)的概率pij=（i≠j）。由式（7-6）可得E(tPP‘)=E(t1)ij=

=（7-30）

由P點(diǎn)到P′點(diǎn)的時(shí)間，根據(jù)式（6-11）可推得tx，x‘=