一种多深度双向流动式货架及其布局存取方法
【专利摘要】本发明公开了一种多深度双向流动式货架及其布局存取方法，所述货架包括两个工作面，每个工作面侧设有堆垛机，用于完成单元负载的存入与取出；货架拥有多深度存储单元，可以通过减少工作巷道数量来提高空间利用率；货架的存储单元按列组织，相邻两列的存储单元倾斜方向相反，即一个工作面中，单元负载被存入一半存储单元列，被从另一半存储单元列取出；因此，堆垛机可以以双命令模式执行单元负载的存取，即在一次执行中存入一件单元负载并取出另一件单元负载从而提高存取效率；单元负载具有先进先出的特性，提取目标单元负载可能被其它单元负载阻挡，这些阻挡单元负载可以转移到同一工作面的可存入的存储单元。
【专利说明】一种多深度双向流动式货架及其布局存取方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种多深度双向流动式货架及其布局存取方法，适用于物流网络分配中心的单位负载仓库，特别适用于采用多深度流动式货架式的立体仓储系统。
【背景技术】
[0003]单元负载仓 库中，单元负载被组织成单元负载存取(采用托盘摆放货物，一个托盘及承载货物被视为一个单元负载，作为单元负载的基本操作单元整体存入和取出)，以提高仓库的存取效率。在已存在的多深度流动式货架单元负载仓库中，空间利用率比较高的有多深度单向流动式货架[1]，如附图1所示，作为单元负载的存储设备。流动式多深度货架包含多层多列倾斜存储单元。存储单元底面为滚轮或滚轴以帮助存入单元负载滑动。单元负载从存储单元的存入端存入，滑向存储单元取出端。存储单元取出端有拦阻装置防止单元负载滑落。单个存储单元可以同时存入多件单元负载，即所谓的多深度。附图1所示的多深度单向流动式货架包含多行多列倾斜方向相同的存储单元。相对应地，整个货架具有两个工作面，分别记为存入面和取出面，存入面由存储单元的存入端组成，取出面由存储单元取出端组成。每个工作面各部署一台堆垛机，堆垛机可以在计算机系统的控制下，自动移动到目标存储单元的存入端或者取出端。其中，部署在存入面的堆垛机只能执行存入操作，部署在取出面的堆垛机只能执行取出操作[2]。有一个重存传送带连接货架的取出面和存入面，可以将单元负载从取出面送回存入面。因为多深度存储和单元负载的先进先出机制，在取出目标单元负载时会遇到有阻挡的情况。这种情况需要将阻挡单元负载取出送至重存入传送带送回存入面重新存入。如此，可以实现单元负载的立体多深度存储，达到提高单元负载存储密度的目的。
[0004]除此实现多深度存储和单元负载滑动外，流动式货架在使用时还有许多特色:
1、适用大量存放且要短时间出货的单元负载；
2、适合先进先出；
3、采用密集流道储存叠栈物，空间使用率可达85%；
流动式货架适用于可以大体预测存入单元负载取出时间的仓库，如，第三方物流仓库，单元负载的存放时间由预先缴纳的存储费用决定；零部件仓库，单元负载的取出时间由生产计划决定。流动式货架也适用于单元负载存放具有先进先出模式的仓库，如快递公司的中转仓库。
[0005]显然，使用单向流动式多深度货架的系统，堆垛机无法执行双命令操作(即一个操作完成存入和取出各一件单元负载)，这样的存储系统的存取效率难以提高。另外，因为需要将阻挡单元负载移动到重存传送带并重新存入到存入面，这种处理机制的代价也比较闻。
[0006]为了在不降低空间利用率的前提下，提高存取效率并降低处理阻挡单元负载的代价，本发明提供了一种多深度双向流动式货架及其布局存取方法。
[0007]参考文献
[1]Sar1.Z.，Saygin.C.，Ghoual1.N..Travel-time models for flow-rackautomated storage and retrieval systems.1nternational Journal of AdvancedManufacturing Technology, 25(9-10): 979-987， 2005.[2]Bessenouc1.H.，Sar1.Z.，Ghomr1.，L.Metaheuristic based controlof a flow rack automated storage retrieval system.Journal of IntelligentManufacturing, 23(4): 1157-1166，2012.
【发明内容】
[0008]发明目的:一种多深度双向流动式货架及其布局存取方法，用于解决单向货架存取效率低、处理阻挡单元负载代价高的问题。
[0009]技术方案:一种多深度双向流动式货架，包括多列存储单元；所述相邻两列存储单元的倾斜方向相反；所述货架包括两个工作面，每个工作面侧设有堆垛机，用于完成单元负载的存入与取出；所述重力货架分为独立的多个存储单元列，同侧工作面的相邻两列，一为存储单元存入端所在列，一为存储单元取出端所在列。
[0010]相邻列的存储单元的倾斜方向相反，保证每个工作面都可以存入取出单元负载。这种设计的目的就是能够生成双命令操作来提高堆垛机的工作效率。同时，在不改变货架高度的情况下使得货架的两个工作面的一半是存储单元的存入端，另一半是存储单元的取出端。因为阻挡单元负载可以直接存入同工作面相邻(或附近)列的存储单元中，无需再部署重存入传送带。
[0011]每列存储单元倾斜3至5度；存储单元底面设有利于单元负载滑动的滚轮或滚轴，在每列存储单元低的一端有阻拦装置防止单元负载滑落，单元负载从存储单元一端存入，通过重力作用滑向另一端，然后取出。
[0012]一种多深度双向流动式货架布局存取方法，在布局过程中，将多个结构相同的存储单元并行布置，形成多个独立的、结构相同的存储单元列，且相邻两列存储单元的倾斜方向相反；然后分别在货架的两个工作面侧设置堆垛机。在实际的流动式货架生产中，一个存储单元列是一个生产单元，被作为一个整体进行加工并运送到仓库所在地等待组装。组装时，将存储单元按列合并到一起最终组合成一个流动式货架。在组合双向流动式货架时，将相邻列的朝向相反组合即可，无需改变货架组件的生产方式，可以有效降低货架的修改成本。在实际使用中，可以直接使用现有的堆垛机降低研发和采购成本。
[0013]存入和取出操作，可以在同一个工作面上完成，两个工作面都可以存入和取出单元负载，在存入一个单元负载时，堆垛机升起单元负载，选取工作面上一个有空位存储单元的存入端存入；在取出一个单元负载时，如果单元负载在取出端，则直接由堆垛机取出；如果单元负载不在取出端，即单元负载前面挡着其它不需取出的单元负载，则先将这些阻挡单元负载逐个取出，存入临近的存储单元的存入端，再取出待取出单元负载。在重新存入阻挡单元负载的过程中，一个阻挡单元负载可以分配到多个存储单元。选择其中行驶时间最短的存储单元作为当前阻挡单元负载的重存入位置，进一步减少处理阻挡单元负载的成本。因为无需将阻挡单元负载移动到另一个工作面存入，可以节约重存入的成本并且可以节省部署重存入传送带的空间。相比较单向流动式货架，双向流动式货架可以在相同占地面积的情况下多部署一列存储单元。
[0014]堆垛机还可以采用双命令操作方式执行单元负载的存取，双命令操作的特点在于货架系统的一次操作包含两个指令，一个取出指令和一个存入指令，在接到这两个指令后，堆垛机首先带着待存入单元负载，按存入指令存入，再直接取出待取出单元负载，两条命令在一次操作中完成，提高堆垛机的使用效率。堆垛机的使用成本由总行驶时间决定。装载单元负载和卸载单元负载的次数由存入请求和取出请求决定。所以，减少完成存取请求的总行驶时间可以有效减少堆垛机的运行成本，从而减少单个单元负载的存取成本。同时，减少堆垛机的总行驶时间可以减少单个请求的平均完成时间，单位时长内，堆垛机有能力完成更多的存取请求，即，存取系统具有了更高的吞吐能力。
[0015]有益效果:相对于现有技术，本发明提供的多深度双向流动式货架及其布局存取方法具有如下优点:
首先，本发明有更高的空间利用率:无需在系统中部署重存传送带，所占用的空间可以多部署一列存储单元；其次，本发明可以生成双命令操作:可以有效降低堆垛机的无负载移动比例，根据相关文献的研究结果，堆垛机执行双命令操作的平均行驶时间相比较分别执行存入和取出操作，可以减少约10%至40%;最后，本发明处理阻挡单元负载的代价大大减少:阻挡单元负载直接被重新存入取出位置附近的存储单元中。
[0016]
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为现有技术中的多深度单向流动式货架示意图，两个工作面分别为存入面和取出面；
图2为本发明实施例的货架结构示意图，两个工作面记为工作面A和工作面B ；
图3为本发明实施例的货架结构示意图，其中层f层5表示深度，货架分为6列，记为列广列6,分为4行,记为行f行4,两个工作面记为工作面A和工作面B ；
图4为存入操作的流程图；
图5为取出操作的流程图；
图6为双命令操作的流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0019]如图2-3所示，多深度双向流动式货架，在使用该货架的单位负载仓库实施例中，一个多深度双向流动货架包含工作面A和工作面B，每面布置一台堆垛机。货架由6列4行存储单元组成。相邻的两列存储单元的倾斜方向相反。其中奇数列(列1、3、5)存储单元中，单元负载从工作面B滑向工作面A ;偶数列(列2、4、6)存储单元中，单元负载从工作面A滑向工作面B。每个存储单元深度为5，即最多可以存入5件单元负载。整个货架的深度为5，即货架有5个存储层。存储层按照工作面A到工作面B的方向标识为层1、2、3、4、5。整个货架最多可以容纳120件单元负载。单元负载存入A面的2、4、6列和B面的1、3、5列的存储单元，在A面的1、3、5列和B面的2、4、6列的存储单元取出取出。
[0020]有三种操作可以在多深度双向流动式货架系统中执行，分别为存入操作，取出操作和双命令操作。其中，存入操作一次可以向一个工作面存入一件单元负载；取出操作一次可以从一个工作面中取出一件单元负载；双命令操作一次向一个工作面存入一件单元负载再从该工作面取出一件单元负载。存入操作无需处理阻挡单元负载，取出操作和双命令操作需要处理阻挡单元负载。
[0021]如图4所示的存入操作流程，一个存入操作的执行步骤如下:第一步，单元负载到达一个工作面，系统接受一个存入命令；第二步，系统为该单元负载分配一个合适的存入位置，分配方法由仓库的管理要求决定，如果当前没有办法分配存入位置，需要重新进行分配:降低存储分配的分配要求或者等待直到由新的空闲位置出现可以存入单元负载，存储分配必须成功；第三步，堆垛机将单元负载运送到分配位置并存入对应的存入端，系统更新库存信息；第四步，堆垛机返回停靠位置。存储分配时可能会遇到如下情况:有多个存储单元可以存放当前待存入单元负载。此时，需要考虑存入操作的行驶时间，找到能够得到最短存入时间的存储单元作为当前待存入单元负载的存入位置。
[0022]本操作的实施例，现需要存入一件单元负载，已知该单元负载会在近期取出，则在库存数据中查找是否有空的存储单元，此时恰好有一个空存储单元，则在其存入端存入，由于这是该存储单元第一个存入的单元负载，则取出时，它没有阻挡单元负载。若没有空存储单元，则找到一个单元负载最少的存储单元存入，以使取出时阻挡单元负载尽量最小化。存入单元负载后，更新库存信息，完成操作。
[0023]如图5所示的取出操作流程，一个取出操作的执行步骤如下:第一步，系统接收一个取出命令；第二步，系统检测库存信息，定位取出位置；第三步，堆垛机到达取出位置，系统检查是否需要处理阻挡单元负载；第四步，如果有阻挡单元负载，执行重存操作，将阻挡单元负载移除并重新存入同一个工作面的合适位置，更新库存信息；第五步，堆垛机取出目标单元负载，更新库存信息；第六步，堆垛机携带单元负载返回放置点。
[0024]本操作实施例，若待取出的单元负载在行I列3层3，操作如下:接收到取出命令，工作面A的堆垛机移动到行I列3，此时有两个单元负载阻挡在前面，则先取出层I单元负载，做存入操作，找到一个较近的存入位置存入，此时层2的单元负载滑到了层1，再取出此单元负载，做存入操作，此时待取出单元负载已经下滑到了取出端，取出该单元负载，更新库存信息，操作完成。
[0025]如图6所示的双命令操作流程，一个双命令操作的执行步骤如下:第一步，系统接收一个存入命令一个取出命令；第二步，选择存入位置并存入单元负载，更新库存信息；第三步，定位取出位置，堆垛机移动至取出位置；第四步，处理需要移除并重新存入同一工作面的阻挡单元负载，更新库存信息；第五步，取出目标单元负载，更新库存信息；第六步，堆垛机携带单元负载返回放置点。
[0026]本操作实施例，现命令队列里有两个命令，一是取出行I列3层2的单元负载，二是存入一件单元负载，则执行一次双指令操作，操作由堆垛机带着待存入单元负载开始，选择一个存入位置，由于还有取出指令，此时希望存入代价最小，则在堆垛机运动到取出点的路径上选择一个存入点。行I列4有空位，并且在堆垛机运动路线上，则选择其作为存入点，堆垛机在该存入端存入单元负载，更新库存数据。发现待取出单元负载前有阻挡单元负载，堆垛机移动到层I列3，先取出阻挡单元负载，存入到附近空存入端。此时待取出单元负载已滑落到取出端，取出该单元负载，更新库存信息，完成操作。
【权利要求】
1.一种多深度双向流动式货架，其特征在于:所述货架包含多行多列存储单元；所述存储单元具有多深度存储能力，可以在深度方向存放多件单元负载；所述相邻两列存储单元的倾斜方向相反；所述货架包括两个工作面，工作面侧设有堆垛机，用于完成对应工作面单元负载的存入与取出操作；所述货架分为独立的多个存储单元列，同侧工作面的相邻两列，一为存储单元存入端所在列，一为存储单元取出端所在列。
2.如权利要求1所述的多深度双向流动式货架，其特征在于:每列存储单元倾斜3至5度；存储单元底面设有利于单元负载滑动的滚轮或滚轴，在每列存储单元低的一端有阻拦装置防止单元负载滑落，单元负载从存储单元一端存入，通过重力作用滑向另一端。
3.一种多深度双向流动式货架布局存取方法，其特征在于:在布局过程中，将多个结构相同的存储单元并行布置，形成多个独立的、结构相同的存储单元列，且相邻两列存储单元的倾斜方向相反；然后分别在货架的两个工作面侧设置堆垛机； 存入和取出操作，可以在同一个工作面上完成，两个工作面都可以存入和取出单元负载，在存入一个单元负载时，堆垛机升起单元负载，选取工作面上一个有空位存储单元的存入端存入；在取出一个单元负载时，如果单元负载在取出端，则直接由堆垛机取出；如果单元负载不在取出端，即单元负载前面挡着其它不需取出的单元负载，则先将这些阻挡单元负载逐个取出，存入其它临近的存储单元的存入端，再取出待取出单元负载，取出单元负载前堆垛机需要将阻挡单元负载移动到相邻的有空闲存储单元存入端。
4.如权利要求3所述的多深度双向流动式货架布局存取方法，其特征在于:堆垛机还可以以双命令操作方式执行单元负载的存取，双命令操作的特点在于货架系统的一次操作包含两个指令，一个取出指令和一个存入指令，在接到这两个指令后，堆垛机首先带着单元负载，按存入指令存入单元负载，再直接取出待取出单元负载。
5.如权利要求3所述的多深度双向流动式货架布局存取方法，其特征在于:阻挡单元负载被直接存入同一面上可以存入单元负载的存储单元中。
6.如权利要求3所述的多深度双向流动式货架布局存取方法，其还包括所述的将阻挡单元负载直接就近存入所在工作面有空位的存储单元，可以免去部署重存入传送带，该传送带占用的空间可以额外部署一列存储单元。
【文档编号】B65G1/04GK103723422SQ201310710637
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】李小平, 陈竹西, 朱夏, 郭宇澄 申请人:东南大学