当前课程知识点：仓储系统建模与分析 > 6 不同的仓储和搬运系统和设备 > 6.3 典型的人到货系统和货到人系统 > 典型的人到货系统和货到人系统
随着人工成本的不断攀升
货到人系统已经成为近些年
应用创新和研究的热点领域
货到人系统种类繁多
大部分都采用货架结构
既有较为传统的AS/RS
也有基于机器人的自动化仓储系统
其共同的特点
是能够大大节省人工作业的成本和强度
特定场景下能够显著提高作业效率
但是需要较为昂贵的设备投入
货到人系统的优点并不是绝对的
是否适合采用自动化的货到人系统
需要具体业务场景具体分析
典型的AS/RS根据存储单元的不同
可以分为托盘式AS/RS和料箱式的mini-load AS/RS
我们通过一个视频来直观认识一下AS/RS
AS/RS一般包括高层货架 堆垛机
出入库口 和外围输送设备
出入库口处会设置入库缓冲区和出库缓冲区
用于货物出入库的暂存
外围输送设备有AGV
滚筒式输送机等形式
入库货物通过外围输送设备传送到入库缓冲区暂存
再由堆垛机作业存入高层货架的货位中
出库货物由堆垛机从货位拣出后
先搬运到出库缓冲区暂存
再由外围输送设备传送到出库区
典型的AS/RS中
一台堆垛机服务一条通道
堆垛机同时进行水平和垂直方向的运动
根据堆垛机载具数量的不同
堆垛机有不同的作业模式
比如单载具AS/RS
堆垛机可以进行单指令周期作业
和一存一取的双指令周期作业
双载具AS/RS可以进行两次存货
和两次取货的四指令周期作业
随着载具数量的增加
一次行程堆垛机可以同时完成的存货和取货任务
也会相应增加
AVS/RS系统俗称穿梭车系统
是近年来在电商领域应用和创新
比较活跃的一种货到人系统
先通过视频来直观认识AVS/RS系统
AVS/RS系统的主要设备有货架 穿梭车 提升机等
AVS/RS中的穿梭车由货架层中的轨道导引
可以在通道内某一层进行水平运动
穿梭车跨层或跨通道移动时
需要提升机的垂直运动配合完成
与AS/RS不同的是
AS/RS中堆垛机的一个设备
就能同时完成水平和垂直移动
AVS/RS中水平运动和垂直运动
需要穿梭车和提升机两个设备分别完成
通过这两个设备的协同配合
来完成存取货的作业
根据穿梭车配置方式的不同
AVS/RS可以分为tier-to-tier AVS/RS
和tier-captive AVS/RS
这里的tier指的是水平方向上的一层货架
前者一个穿梭车可以服务通道内
不同货架层的作业
或者是不同通道的作业
通过提升机来实现跨层和跨通道
后者通道内每一个货架层配置一台穿梭车
每个穿梭车一般只在该层活动
这种配置方式也体现了AVS/RS优势
相比于AS/RS
AVS/RS具有更好的作业灵活性和柔性
比如促销季作业负荷大时
可以多增加几台穿梭车
达到tier-captive
平时作业负荷一般时
保留一定数量的穿梭车
进行tier-to-tier的操作就可以了
因为AVS/RS的存取货作业
一般都是由穿梭车和提升机协同完成的
因此AVS/RS运作的关键
是要实现穿梭车和提升机作业负荷的均衡
协同控制好两个设备的服务排队情况和服务节奏
避免瓶颈环节的发生
移动货架系统根据实现货架移动的方式不同
可分为移动式货架和RMFS系统
即KIVA系统
通过一个视频来了解移动式货架
移动式货架底部装有滚轮
安装在可横向滑动的轨道底座上
当操作员开启控制装置时
滑轮可以沿轨道滑动
通道才会打开
可以消除多个固定通道的需要
能够节省通道空间
实现密集存储
适用于档案馆 图书馆 恒温室等场合
RMFS系统俗称KIVA系统
跟AVS/RS系统一样
也是近年来在电商领域应用和创新
比较活跃的一种货到人系统
KIVA系统由存储货物的货架
可以在货架下面移动的机器人和工作站组成
机器人在仓库和拣选工作站之间
来回运输装有存货的可移动货架
来进行存取货作业
通过视频来了解一下KIVA系统
当订单到达并匹配货物货位后
机器人进入存储区
钻入存有对应货物的货架的底部
然后顶起该货架搬运至拣选工作站
拣选员从货架上拣出对应的货物
放入旁边订单分拣墙上的订单盒中
等订单货物集齐后
该订单盒转入打包发运区
机器人将拣完后的货架
再根据一定的规则存入存储区内
完成取货作业
补货作业的流程也基本类似
这是基本的RMFS系统的布局图
货架通常按照单深度block的形式存储
拣选工作站一般沿仓库四周分布
其数量可以根据业务量的变化灵活调整
拣选工作站设置机器人的排队区
要做到货等人
减少人员空闲时间
最大化拣选作业效率
这是一个5000平方米左右大小的
RMFS系统仓库的现场图片
图中大部分是货架存储区
中间有两个货架
正在被机器人驮载着移动
右下角为拣选工作站
Carousel是旋转式货架
系统设有电力驱动装置
货架沿着由两个直线段和两个曲线段
组成的环形轨道运行
当需要拣选某个货物时
发送指令将存放该货物的容器
旋转到拣选工作台处
拣选员从中拣出所需的货物完成拣选
旋转式货架中的存储容器相对较小
适合存放小件 贵重的物品
根据旋转方向的不同
旋转式货架可分为水平旋转型和垂直旋转型
如图所示
Caeousel系统由一个一个的模块组成
可以根据存储量的大小
灵活配置模块的数量
Vertical Lift Module (VLM) 垂直提升模块
是一种小型的货到人系统
结构及作业原理如图所示
它主要由存储盘 提取器 拣选窗等组成
当需要拣选某件货物时
提取器沿着垂直轨道移动到对应货位处
将存放该货物的存储盘移出货位
并运动到拣选窗处
由拣选员进行拣货作业
VLM可以理解为是一个不使用堆垛机的迷你型AS/RS
这是VLM实际的应用场景
适用于在狭小空间内
进行工具等小件或贵重货物的存储
多深度的货到人系统
也称为紧致型自动化存储系统
目前有多种实现高密度存储的途径
紧致型自动化存储方案的探索
是业界应用和学界研究的前沿
这种探索和创新目前还在进行当中
一种紧致型系统
是grid-based/puzzle-based/live-cube 系统
我们统称为魔方系统
每个货位上的货物单位都可借助于载具
进行四个方向的水平移动
每一层空间都划分成货位
预留少量几个空货位不存储货物
需要取出目标货物时
利用预留的空货位空间按顺序进行货物翻倒
形成目标货物向出入库口的可行移动路线
实现货物的取出
将多层空间组合在一起可形成立方体的魔方系统
实现货物的三维高密度存储
图中为魔方系统中取出三个货物单元的步骤图
共需9步才能完成全部任务
高密度存储的同时一定程度牺牲了效率
魔方系统中存储密度和拣货效率是一个trade-off
不可避免需要货物翻倒
合理设计翻倒策略
是平衡存储密度和拣货效率的关键
通过视频我们认识下另一个紧致型系统
Autostore系统
Autostore 系统设计非常巧妙
货物单元垂直密集存储
在仓库存储网格顶部设置存取机器人小车
需要拣选货物时
小车先将其上方的货箱翻倒到其他货位
再将目标货箱抓取
移送至拣选工作站处进行拣选
拣完后机器人小车再将货箱存回货架中
Autostore 系统最大程度利用了存储空间
几乎没有什么空间的浪费
但同样需要额外的翻倒作业
另一种实现高密度紧致型存储的途径
是将AS/RS和多深度存储模式结合起来
将AS/RS向货位深度方向扩展
实现密集存储
形成三维的紧致型AS/RS
如图所示
它由存储货架 堆垛机和depot组成
每一层货架安装多组深度移动装置
深度移动装置可由自身重力
或外加动力驱动的传送带装置实现
堆垛机实现x和y方向的移动
深度移动装置实现z方向移动
堆垛机和深度移动装置进行协同运动
实现货物单元的灵活存取
以上就是不同种类的仓储/搬运系统和设备的全部概貌
下一讲开始
我们将介绍典型的自动化货到人系统的建模分析方法
-1.1 仓储系统的相关概述
-1.2 从货物流动的角度来分析仓库运作
-1.3 仓储系统中典型的作业环节
-1.4 仓库管理系统
--仓库管理系统
-第一章作业
-2.1 仓库货物单元转换场景
-2.2 托盘单元存取场景特点
-2.3 高效利用空间方法和途径
-2.4 高效利用工时方法和途径
-第二章作业
-3.1 典型整箱拣选场景
--典型整箱拣选场景
-3.2 整箱拣选快速拣选区存储货物数量
-3.3 整箱拣选快速拣选区存储货物种类
-第三章作业
-4.1 典型单件拣选场景
--典型单件拣选场景
-4.2 单件拣选快速拣选区存储货物数量
-4.3 单件拣选快速拣选区存储货物种类
-4.4 单件拣选快速拣选区规模大小设计
-第四章作业
-5.1 库内订单履行流程
--库内订单履行流程
-5.2 订单拣选方法
--订单拣选方法
-5.3 订单拣选技术
--订单拣选技术
-5.4 订单拣选优化要点
--订单拣选优化要点
-第五章作业
-6.1 仓库货物单元化
--仓库货物单元化
-6.2 仓储/搬运系统和设备分类
-6.3 典型的人到货系统和货到人系统
-第六章作业
-7.1 AS/RS研究对象及相关假设
-7.2 AS/RS行程时间模型
-7.3 不同I/O点布局和堆垛机停靠点策略下的行程时间模型
-7.4 考虑不同货位分配策略下的行程时间模型
-第七章作业
-8.1 RMFS货到人仓储系统
-8.2 半开排队网络方法
--半开排队网络方法
-8.3 RMFS的半开排队网络模型
-8.4 模型近似解析解求解思路
-第八章作业
-9.1 AVS/RS货到人仓储系统
-9.2 多类别顾客的半开排队网络方法
-9.3 多类别SOQN模型近似解析解求解思路
-第九章作业
