一种重力货架的并行布局系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种重力货架的并行布局系统及方法，布局系统主要包括多个结构一致的重力货架和堆垛机，重力货架平行同向放置，货架之间设置巷道隔开，整个系统两端也设有巷道，每个巷道中都放置一台堆垛机，在货架的两端分别设有用于存取操作需要的辅助设施：提取点、放置点和重存入传送带；布局方法通过对重力货架的布置及堆垛机操作的控制实现货物的合理存取；本发明的布局系统及方法具有较高的灵活性，可以根据仓库所存货物的特点灵活布局，通过改变重力货架的数量或者每个货架的深度，可以应对各种各样的货物存储，来应对具有不同存放特性的货物。
【专利说明】一种重力货架的并行布局系统及方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种重力货架的并行布局系统及方法，用于作为物流网络分配中心的单位负载仓库使用的存储系统的布局设计，主要采用多深度重力货架作为本发明的设计基础，属于物流仓库存储【技术领域】，特别是高密度仓库自动存取系统。
【背景技术】
[0003]自动存取系统(AS/RS- Automatic Storage and Retrieval System )是一种用于单位负载仓库由计算机系统进行管理的自动存取系统。自动存取系统一般用于托盘式仓库，根据仓库存储货物的种类以及使用的托盘种类，实现5(Tl，OOOkg货物的自动存取功能。自动存取系统一般采用多层立体横梁式货架作为货物的存放设施，利用了存储区域的高度空间，相比较平面式的堆放方式可以有效节省存储所需的地面面积。堆垛机可以同时在水平和垂直方向运动，到达货架的任意存储单元。自动存取系统控制堆垛机执行货物的存取操作，可以将堆垛机部署在“窄”工作巷道执行货物的存取操作，避免人员进入存储区域，提高整个仓库的地面使用率及避免人员进入存储区域造成的工伤。同时，为了自动收集仓库资源数据，引入射频识别技术(RFID- radio frequency identification):将标签(tag)粘贴到货架的存储单元和托盘上，将阅读器安装到堆垛机上，通过操作执行过程中识别标签，收集的仓库资源信息。后台系统可以根据资源信息，自动生成并控制堆垛机执行存取操作。
[0004]重力货架是横梁式货架衍生品之一，一个重力货架包含若干行列的存储单元。存储单元呈3-5°的倾斜角度，在底面安装有滚筒式轨道。一个存储单元可以存入多件托盘货物，堆垛机从较高的一端存入货物，因为重力的作用滑向较低的一端，并在到达该端后被堆垛机取出。为了使货物安全的有秩序的出货，在出货端装有阻尼辊筒。整个重力货架有一个存入面和一个取出面，存储单元的存入端位于存入面，存储单元的取出端位于取出面，待存入的货物由其它设备送至货物提取点，被堆垛机提取后存入相应的存储单元存入端；存入的货物因为重力作用滑向存储单元的取出端；取出面的堆垛机将目标货物从相应的存储单元取出端取出，运送至放置点由其它设备运走。由于具有多深度存储的特点，少部分货物在取出时被其它货物阻挡。这些阻挡货物必须由堆垛机取出，并送至重存入传送带，由重存入传送带送回存入面后重新存入相应的存储单元。除实现多深度存储和货物滑动外，重力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货物；2、适合先进先出；3、地面空间使用率(货架占地面积/总面积)可达85%以上。重力货架适用于可以大体预测存入货物取出时间的仓库，如，第三方物流仓库:货物的存放时间由预先缴纳的存储费用决定；零部件仓库:货物的取出时间由生产计划决定；也适用于货物存放具有先进先出模式的仓库，如快递公司的中转仓库。
[0005]现有重力货架存放单元的倾斜方向一致，货物从货架的一端放入，滑向另一端，最终被取出。货架一端的堆垛机只能执行存入操作，货架另一端堆垛机只能执行取出操作。这种操作执行模式被称为单命令模式。显然，在存入操作中，存完货物的堆垛机在返回时是无负载的；在取出操作中，堆垛机在驶向取出货物所在位置的途中也是无负载的。这样就导致装卸效率低，设备使用率低；当货物品种较多时，存储深度越高，取出货物所用时间越长等问题点。
【发明内容】
[0006]发明目的:针对现有技术的不足，本发明提供一种具有较高存储密度、较高吞吐能力、较低的阻挡货物处理成本和适用于单位负载仓库的重力货架的并行布局系统及方法，通过将重力货架平行同向放置，在重力货架之间和布局的两端都设有平行于货架的巷道，在每个巷道中都有一台堆垛机，堆垛机可以执行存入和取出的操作，通过提高存储效率和堆垛机的设备使用率，缩短货物的取出与存入时间。
[0007]技术方案:一种重力货架的并行布局系统，包括多个同样的具有存入面和取出面的重力货架和多个堆垛机；所述多个重力货架平行同向放置，货架之间通过巷道隔开，在整个布局系统的两端也各设一个巷道；这种布局方式可以增加整个系统的堆垛机数量提高工作面的面积达到提高吞吐能力的目的。每个重力货架的一端分别设有货物提取点和货物放置点，另一端设有重存入传送带；所述提取点位于重力货架的存入面，放置点位于重力货架的取出面；所述堆垛机置于巷道中，用于执行存入和取出货物的操作。
[0008]所述巷道中设有堆垛机；货架之间的巷道中的堆垛机以双命令模式或单命令模式执行存入和取出货物的操作，整个布局系统两端的巷道中的堆垛机以单命令模式执行存入和取出货物的操作。
[0009]所述重力货架的并行布局系统可以按需变动，如果仓库中所存的货物具有较高的流动性，即周转频率较高，则可以适当增加布局系统的货架的数量，同时适当减少每个货架的深度；如果仓库中所存的货物流动性较低，则可以减少货架的数量，同时适当增加每个货架的深度。
[0010]所述并行布局方法将多个重力货架平行且同向放置，相邻的重力货架之间被平行设置的巷道隔开，整个布局的两端也各设一个巷道，每个巷道中都有一个堆垛机，堆垛机用于执行存入和取出操作；重力货架之间的巷道中的堆垛机以双命令模式或单命令模式执行存入和取出货物的操作，整个布局的两端的巷道中的堆垛机以单命令模式执行存入和取出货物的操作；每个重力货架的一端分别设有货物提取点和货物放置点，另一端设有重存入传送带；所述提取点位于重力货架的存入面，放置点位于重力货架的取出面；堆垛机从提取点提取一件货物，存入货架；堆垛机执行完一个取出操作，将货物卸至放置点。
[0011]所述多个重力货架平行且同向放置，即重力货架包含的存储单元的存入端和取出端分别朝向相同；货架之间巷道中的堆垛机可以从一个货架的取出面取出货物，也可以将货物存入另一个货架的存入面。增加货架的数量，即减少货架的深度，可以减少阻挡货物的数量，从而减少整个系统处理阻挡货物的成本。
[0012]所述相邻重力货架之间的巷道中的堆垛机，根据实际情况以双命令模式或单命令模式执行存入和取出货物的操作，双命令操作生成方式分为静态生成模式和动态生成模式。静态生成模式需要将连续的工作时间划分成不同的周期，统筹考虑周期内分配到该巷道的存取货物的情况。动态生成模式只要考虑当前需要处理的存取命令，参考取出货物的位置，在存入面中找到合适的可存入位置将货物存入，行驶到取出位置再取出货物。静态生成模式和动态生成模式的目标是尽量减少执行存取命令堆垛机总的行驶时间，提高单位时间中能够执行的命令数，即，提高吞吐能力；或减少堆垛机的运行成本。双命令操作生成时需要考虑存入货物的情况、库存货物的分布信息，以及取出货物的完成时间等因素。布局两端的巷道，这两个巷道位于整个布局的两端，一个位于对应重力货架的存入面，另一个位于对应重力货架的取出面，这种巷道中的堆垛机以单命令模式执行操作；其中，在生成存储命令时，需要选择合适的存入位置；在进行存入位置选择时，需要同时考虑待存入货物的情况(如种类、离开时间等)以及已存入货物的情况(如离开时间、种类、存储单元货物数量等)。在考虑到存储分布情况的同时，需要尽量减少存入操作的行驶时间。在生成取出命令时，要考虑到取出命令的完成时间限制，尽量在时间要求范围内执行相应的取出操作。
[0013]所述工作在双命令模式下的堆垛机可在一次操作执行中完成一个存入一个取出一共两个命令，工作在单命令模式下的堆垛机在一次操作执行中完成一个存入命令或者一个取出命令；模式选择需要根据存取请求的具体情况确定，存入请求与取出请求数量不同时，有部分存入或者取出请求需要采用单命令模式完成，存入位置不够时需要等待空闲，为了满足取出命令的截止时间要求，只执行取出命令；货物存入与取出，其过程如下:在存入一件货物时，先判断整个货架中是否有空闲位置可供存入，若有，给其分配一个位置，在存入端存入货物；要取出一件货物时，先搜索数据库，看所要取出的货物是否在数据库中，若在，找到该货物，然后判断其是否在取出端，若在取出端，在取出端将其取出，若不在取出端，则先将阻挡的货物取出，然后再将该货物取出，阻挡的货物取出后放到重存入传送带上，从取出面传送至存入面，重新存入货架；取操作存在一个优先级的问题，如果同一个巷道中的堆垛机同时接收到多个取命令，要取多件货物的时候，要优先取优先级高的货物(更急需的货物优先级高)。
[0014]所述在使用重存入传送带处理阻塞的时候，如果当前存取操作的工作量较大，SP有较多的货物要进行存取操作，此时堆垛机工作压力较大，先进行存取操作，再进行重存操作；如果重存入传送带上面货物较多，甚至影响重存入传送带的正常工作时，应先进行重存操作，再进行存取操作。
[0015]每次操作执行中完成一个存入和一个取出命令，置于整个布局的两端的巷道中的，以单命令模式执行操作，每次操作执行中完成一个存入或者一个取出命令；所述提取点和放置点设置在重力货架的一端；所述重存入传送带设置在重力货架的另一端。
[0016]有益效果:与现有的重力货架布局相比，本发明提供的重力货架的并行布局及方法，采用多倍深货架来进行布局，保证了存储密度和空间利用率；
在本发明中，将多个货架平行同向放置，这样保证了货架之间的堆垛机位于一个存入面和一个取出面之间，使得其中的堆垛机可以在双命令模式下工作；
货架之间的堆垛机工作在双命令模式下，它们既可以进行存入操作，还可以进行取出操作，提高了吞吐量；
这种布局具有较高的灵活性，可以根据仓库所存货物的特点来进行灵活布局，如果仓库中所存的货物具有较高的流动性，即周转频率较高，则可以适当增加货架的数量，同时适当减少每个货架的深度；如果仓库中所存的货物流动性较低，则可以减少货架的数量，同时适当增加每个货架的深度。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例的俯视图；
图2是本发明实施例的正视图；
图3是本发明实施例的重力货架结构图，两个工作面分别为存入面和取出面；
图4是本发明实施例的存入操作流程图；
图5是本发明实施例的取出操作流程图；
图6是本发明实施例的双命令操作流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本发明，应理解下述【具体实施方式】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1所示，新型重力货架的并行布局系统，包括四个相同且同向放置的重力货架，重力货架之间共有三个巷道，这些巷道中有工作在双命令模式下的堆垛机，共有三台，分别是堆垛机#2、堆垛机#3和堆垛机#4，最前端和最后端也分别设有一个巷道，这两个巷道中有工作在单命令模式下的堆垛机，共有两台，分别是堆垛机#1和堆垛机#5 ;黑色箭头表示货物的滑动方向，货物在货架中的滑动方向从小编号的巷道指向大编号的巷道，在重存入传送带上的滑动方向则相反；每个货架都有存入面和取出面；堆垛机#1只执行存入操作，堆垛机#5只执行取出操作，堆垛机#1和堆垛机#5只能采用单命令模式；堆垛机#2、堆垛机#3和堆垛机#4既可以执行存入操作也可以执行取出操作，既可以采用单命令模式(存入和取出命令数量不同的情况)又可以采用双命令模式(具有相同数量的存入和取出命令)；5条巷道下端的灰色方格表示提取点，黑色方格表示放置点；堆垛机#1正在提取点提取货物，堆垛机#2正在运输货物，堆垛机#3正在将货物放入存入点，堆垛机#4正在将货物从取出点取出，堆垛机#5正在将货物放至放置点；各巷道中的待存入货物被逐个运送到提取点存入相应货架存入面，待取出货物被取出送到相应放置点被运走；当取出货物时有其他货物阻挡，先将阻挡物取出放至重存入传送带，再将目标货物取出；重存入传送带上的货物因为重力作用滑向存入面，被对应堆垛机重新存入货架的存入面。
[0020]如图1-2所示，新型重力货架的并行布局方法，由4个相同且同向平行放置的重力货架组成，货架之间用平行于货架的巷道隔开，在第一个货架的前端和最后一个货架的后端也设置一个平行于货架的巷道；在每个巷道上都设置一台堆垛机，中间三台堆垛机工作在双命令模式，两边的两台堆垛机工作在单命令模式；存入货物时，先确定存入位置，堆垛机再将货物存入到预定位置；取出货物时，先确定货物位置，无阻挡物则直接取出，有阻挡物则先取出阻挡物，将其放至重存入传送带，再取出货物；堆垛机从货架上取出一件货物，相应的在货架的存入面就可以多出一个可存入片段，重新存入的分配方式根据仓库本身的要求设置，可以为随机方式、最近空闲存储方式和按类存储方式，也可以按照系统自身货物的存储模式确定新的重存入方案。
[0021]如图3所示，为单个重力货架的结构图，该货架有L列H行存储单元，其中，L值由存储单元宽度和存储区域长度确定，H值由存储单元高度和存储空间高度确定；货架有两个工作面，取出面和存入面，存储单元的取出端都位于取出面，存入端都位于存入面；每个存储单元包括M个存储片断，M值一般大于等于5，每个存储片断可以存放一件货物；货物从存入端存入后，因为重力作用会滑向取出端，直到遇到先存入的货物或者取出端的阻挡装置。堆垛机从待存入提取点逐个提取货物，由存入面存入货架；待取出货物由堆垛机取出后送至放置点；重存入传送带连接取出面和存入面，用来将阻挡货物送回存入面重新存入，图中黑色箭头所示的方向为货物存放入重力货架后的滑行方向。
[0022]如图4所示，一个存入操作的执行步骤如下:第一步，货物到达一个巷道，系统接受一个存入命令；第二步，系统为该货物分配一个合适的存入位置；第三步，堆垛机将货物运送到分配位置并存入对应的存入端；第四步，系统更新库存信息，堆垛机返回停靠位置。
[0023]如图5所示，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货物；第四步，如果有阻挡货物，将所有的阻挡货物移除并运送至重存入传送带；第五步，堆垛机取出目标货物，更新库存信息；第六步，堆垛机将货物送回放置点。
[0024]如图6所示，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货物；第三步，定位取出位置，更新库存信息，堆垛机移动至取出位置；第四步，处理需要移除的阻挡货物；第五步，取出目标货物，更新库存信息；第六步，返回放置点。
【权利要求】
1.一种重力货架的并行布局系统，其特征在于:包括多个结构一致的具有存入面和取出面的重力货架和多个堆垛机；所述多个重力货架平行同向放置，货架之间通过巷道隔开，在整个布局系统的两端也各设一个巷道，即每个重力货架都处于两个工作巷道之间；每个重力货架的一端设有货物提取点和货物放置点，另一端设有重存入传送带；所述提取点位于重力货架的存入面，放置点位于重力货架的取出面；所述的重存入传送带连接货架的取出面和存入面，可以用过重力作用将货物从取出面送回存入面；所述堆垛机置于巷道中，用于执行存入和取出货物的操作。
2.如权利要求1所述的重力货架的并行布局系统，其特征在于:每个巷道中设有堆垛机；货架之间的巷道中的堆垛机以双命令模式或单命令模式执行存入和取出货物的操作，整个布局系统两端的巷道中的堆垛机以单命令模式执行存入和取出货物的操作。
3.如权利要求1所述的重力货架的并行布局系统，其特征在于:如果仓库中所存的货物具有较高的流动性，即周转频率较高，则可以适当增加布局系统的货架的数量，同时适当减少每个货架的深度；如果仓库中所存的货物流动性较低，则可以减少货架的数量，同时适当增加每个货架的深度。
4.一种重力货架的并行布局方法，其特征在于:将多个重力货架平行且同向放置，相邻的重力货架之间被平行设置的巷道隔开，整个布局的两端也各设一个巷道，每个巷道中都有一个堆垛机，堆垛机用于执行存入和取出操作；重力货架之间的巷道中的堆垛机以双命令模式或单命令模式执行存入和取出货物的操作，整个布局的两端的巷道中的堆垛机以单命令模式执行存入和取出货物的操作；每个重力货架的一端分别设有货物提取点和货物放置点，另一端设有重存入传送带；所述提取点位于重力货架的存入面，放置点位于重力货架的取出面；堆垛机从提取点提取一件货物，存入货架；堆垛机执行完一个取出操作，将货物卸至放置点。
5.如权利要求4所述的重力货架的并行布局方法，其特征在于:多个重力货架平行且同向放置，即重力货架包含的存储单元的存入端和取出端分别朝向相同；货架之间巷道中的堆垛机可以从一个货架的取出面取出货物，也可以将货物存入另一个货架的存入面。·
6.如权利要求4所述的重力货架的并行布局方法，其特征在于:相邻重力货架之间的巷道中的堆垛机，根据实际情况以双命令模式或单命令模式执行存入和取出货物的操作，双命令操作生成方式分为静态生成模式和动态生成模式；静态生成模式需要将连续的工作时间划分成不同的周期，统筹考虑周期内分配到该巷道的存取货物的情况；动态生成模式只要考虑当前需要处理的存取命令，参考取出货物的位置，在存入面中找到合适的可存入位置将货物存入，行驶到取出位置再取出货物；系统两端的巷道，这两个巷道位于整个布局的两端，一个位于对应重力货架的存入面，另一个位于对应重力货架的取出面，这种巷道中的堆垛机以单命令模式执行操作；其中，在生成存储命令时，需要选择合适的存入位置；在进行存入位置选择时，需要同时考虑待存入货物的情况以及已存入货物的情况。
7.如权利要求4所述的重力货架的并行布局方法，其特征在于:工作在双命令模式下的堆垛机可在一次操作执行中完成一个存入一个取出一共两个命令，工作在单命令模式下的堆垛机在一次操作执行中完成一个存入命令或者一个取出命令；模式选择需要根据存取请求的具体情况确定，存入请求与取出请求数量不同时，有部分存入或者取出请求需要采用单命令模式完成，存入位置不够时需要等待空闲，为了满足取出命令的截止时间要求，只执7TT取出命令； 货物存入与取出，其过程如下:在存入一件货物时，先判断整个货架中是否有空闲位置可供存入，若有，给其分配一个位置，在存入端存入货物；要取出一件货物时，先搜索数据库，看所要取出的货物是否在数据库中，若在，找到该货物，然后判断其是否在取出端，若在取出端，在取出端将其取出，若不在取出端，则先将阻挡的货物取出，然后再将该货物取出，阻挡的货物取出后放到重存入传送带上，从取出面传送至存入面，重新存入货架；取操作存在一个优先级的问题，如果同一个巷道中的堆垛机同时接收到多个取命令，要取多件货物的时候，要优先取优先级高的货物。
8.如权利要求7所述的重力货架的并行布局方法，其特征在于:在使用重存入传送带处理阻塞的时候，如果当前存取操作的工作量较大，即有较多的货物要进行存取操作，此时堆垛机工作压力较大，先进行存取操作，再进行重存操作；如果重存入传送带上面货物较多，甚至影响重存入传送带的正常工作时，应先进行重存操作，再进行存取操作； 每次操作执行中完成一个存入和一个取出命令，置于整个布局的两端的巷道中的，以单命令模式执行操作，每次操作执行中完成一个存入或者一个取出命令。
【文档编号】B65G1/137GK103708161SQ201310713273
【公开日】2014年4月9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, 付志昆 申请人:东南大学