密集式智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)在充分利用空間、增加存儲(chǔ)量等方面具有一定的優(yōu)勢，可以在現(xiàn)有廠房布局基本不變的情況下，通過利舊改造或新增設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化存儲(chǔ)。不過，密集式智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的作業(yè)效率相對于自動(dòng)化高架庫略有不足，尤其是要適應(yīng)現(xiàn)有廠房布局也會(huì)對其效率產(chǎn)生影響。因此，如何通過調(diào)度及策略的優(yōu)化進(jìn)一步提升密集式智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的效率備受關(guān)注，本文通過實(shí)際案例對此進(jìn)行了分析研究。
密集式智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)可以充分利用空間，且其布置方式較為靈活，能夠以較少的成本獲得較高的預(yù)期效果，但其作業(yè)效率相對自動(dòng)化立體庫有較大的降低。要提高密集式智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)的整體能力與入出庫效率，除了在設(shè)備選型與方案規(guī)劃方面做充分考慮外，倉儲(chǔ)的管理調(diào)度系統(tǒng)也需要進(jìn)行合理優(yōu)化。本文以某項(xiàng)目為實(shí)例，闡述一些優(yōu)化的方法。
一、項(xiàng)目概況
項(xiàng)目類型為子母穿梭車(穿梭車結(jié)合穿梭板)型的密集式智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)，總體布局分為密集式存儲(chǔ)區(qū)、入庫區(qū)、出庫區(qū)。
圖1：總體布局
總體布局見圖1，密集式貨架布局見圖2。
圖2：密集式貨架布局
其中，密集式存儲(chǔ)區(qū)為三層貨架設(shè)計(jì)，儲(chǔ)位約4400個(gè)，共6套子母穿梭車系統(tǒng)，配合以升降機(jī)及輸送設(shè)備，完成入出庫作業(yè)。從生產(chǎn)線輸送的成品通過入庫分揀線送達(dá)碼垛機(jī)器人處，機(jī)器人將成品碼垛到托盤上，碼盤完成以后，向倉儲(chǔ)管理調(diào)度系統(tǒng)申請入庫；系統(tǒng)調(diào)度輸送機(jī)和子母穿梭車將托盤輸送到貨位入庫；出庫時(shí)，根據(jù)倉庫管理調(diào)度系統(tǒng)下達(dá)的訂單出庫指令，子母穿梭車和輸送機(jī)將托盤運(yùn)送至出庫區(qū)域的拆垛機(jī)器人，機(jī)器人將成品拆垛后，通過出庫分揀線運(yùn)送至出庫月臺(tái)，裝車發(fā)貨。
結(jié)合實(shí)際布局情況以及現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，按照傳統(tǒng)的調(diào)度思路，平均出庫一個(gè)托盤所需時(shí)間與機(jī)器人分揀的平均效率基本一致，約115秒/盤。在實(shí)際運(yùn)行過程中，往往同一套子母車設(shè)備既有入庫任務(wù)，同時(shí)還有空托盤以及實(shí)托盤的出庫任務(wù)，再加上商品存儲(chǔ)分布不均勻?qū)е露嘤唵纬鰩烊蝿?wù)集中到一套子母車設(shè)備上，使得出庫速度無法滿足機(jī)器人的分揀速度，致使機(jī)器人產(chǎn)生不必要的等待。在出庫過程中一旦發(fā)生機(jī)器人等待情況，將導(dǎo)致無法達(dá)到規(guī)劃設(shè)計(jì)的出庫效率2500件/小時(shí)，經(jīng)實(shí)測只能達(dá)到約1800件/小時(shí)。其瓶頸在于子母穿梭車系統(tǒng)出庫的速度不能滿足機(jī)器人拆垛的速度，進(jìn)而導(dǎo)致整體出庫效率無法滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。
如何優(yōu)化提高整個(gè)系統(tǒng)的能力？通過在現(xiàn)場不斷觀察調(diào)整，確定采用子母車分離調(diào)度算法以及出庫策略調(diào)整兩個(gè)方面進(jìn)行。
二、子母車分離調(diào)度算法
原有的調(diào)度是將子母車考慮為一個(gè)整體，完成單一任務(wù)后再執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。所謂子母車分離調(diào)度，是指母車和子車同時(shí)執(zhí)行各自的任務(wù)，充分發(fā)揮設(shè)備能力，其前提條件為入庫貨位或者出庫貨位在同一巷道。以出庫任務(wù)為例，前一個(gè)托盤，子車在母車上卸貨完成以后，如果后續(xù)任務(wù)為同一巷道，則子車離開母車?yán)^續(xù)進(jìn)入巷道搬運(yùn)后續(xù)托盤，母車則運(yùn)送前面托盤到達(dá)卸貨站臺(tái)，卸貨完成后再回到原巷道接子車回歸母車。其調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖3。
圖3：調(diào)度系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意
其難點(diǎn)在于對子母車分離的調(diào)度，以及分離以后，子車從離線狀態(tài)再次回到在線狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)和信息的重連機(jī)制。由于子母車之間采用藍(lán)牙通信，但其通信距離較短，在二者分離以后，通信處于中斷狀態(tài)，然后待二者回到同一巷道時(shí)，藍(lán)牙通信需要在短時(shí)間內(nèi)建立連接，同時(shí)，需要由穿梭車將連接信息上報(bào)給WCS。子母車在送貨入庫流程以及取貨出庫流程方面的調(diào)度思路如圖4、圖5所示。
圖4：送貨入庫流程
圖5：取貨出庫流程
子母車分離調(diào)度功能提高了對子母穿梭車單機(jī)的利用率，將原有的一個(gè)設(shè)備拆分為兩個(gè)設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的出庫能力。但當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)以下方面情況時(shí)，還是會(huì)影響系統(tǒng)的整體出庫能力：
1.如果同區(qū)域出庫和入庫任務(wù)同時(shí)交錯(cuò)運(yùn)行時(shí)，則子母車無法分離，導(dǎo)致出庫效率很低。
2.如果同時(shí)運(yùn)行的兩個(gè)出庫任務(wù)出現(xiàn)在同一個(gè)區(qū)域時(shí)，先執(zhí)行一個(gè)訂單，則勢必會(huì)影響另外一個(gè)訂單的出庫。如果保證兩個(gè)訂單均衡出庫，則該區(qū)域的子母車無法分離，無法及時(shí)供應(yīng)機(jī)器人拆垛。
3.出庫拆垛處緩存數(shù)量有限，每個(gè)拆垛機(jī)器人處只有6個(gè)緩存工位。當(dāng)緩存位已滿時(shí)，WCS將會(huì)暫停調(diào)度出庫，只有當(dāng)緩存位出現(xiàn)空缺時(shí)，WCS會(huì)再次調(diào)度穿梭車?yán)^續(xù)執(zhí)行出庫任務(wù)，但當(dāng)所調(diào)度的穿梭車正在執(zhí)行其他訂單任務(wù)，則會(huì)導(dǎo)致出庫任務(wù)需要等待的情況，這樣就會(huì)有較大可能性導(dǎo)致拆垛機(jī)器人完成緩存工位的拆跺后，后續(xù)出庫的托盤還未到位，使拆垛機(jī)器人產(chǎn)生不必要的等待，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的出庫能力。
三、出庫策略調(diào)整
為解決上述影響系統(tǒng)出庫能力的問題，確保拆垛機(jī)器人有效工作時(shí)間達(dá)到zui大化，在調(diào)度系統(tǒng)方面又采取了如下出庫策略：
1.多車同時(shí)作業(yè)以及同一套子母穿梭車出入庫作業(yè)嚴(yán)格區(qū)分
倉庫庫區(qū)內(nèi)部一共分為6個(gè)區(qū)域，共有6套子母車設(shè)備，由于設(shè)備異常以及貨位分布等不確定因素，在倉庫實(shí)際存儲(chǔ)過程中，對于每種規(guī)格的產(chǎn)品不可能做到在6個(gè)區(qū)域均勻分布。因此，我們在出庫運(yùn)行波次時(shí)，通過人工介入的方式，依據(jù)實(shí)時(shí)情況選擇出庫區(qū)域，盡量做到6套子母車能夠同時(shí)運(yùn)行，或者說保證同時(shí)出庫的3個(gè)訂單不在同一個(gè)區(qū)域，根據(jù)庫區(qū)內(nèi)貨物分布情況錯(cuò)開出入庫在同一區(qū)的情況。
2.縮短前后訂單的時(shí)間間隔，保證訂單間無縫對接
同一個(gè)拆垛機(jī)器人處理的前后兩個(gè)訂單如果間隔時(shí)間長，也會(huì)影響出庫效率。原有算法為上一個(gè)訂單的全部成品裝車完成后，才下發(fā)下一個(gè)訂單。優(yōu)化調(diào)度算法為，在前一個(gè)訂單的zui后一個(gè)托盤上穿梭車以后，后一個(gè)訂單的托盤出庫任務(wù)會(huì)立即下發(fā)；這種調(diào)度模式有一定的概率會(huì)導(dǎo)致后面訂單的托盤提前到達(dá)拆垛區(qū)域，故又通過WCS調(diào)度后續(xù)訂單的托盤沿輸送主線做環(huán)線運(yùn)動(dòng)，不進(jìn)入機(jī)器人拆垛緩存區(qū)域。
3.提高出庫拆垛緩存位數(shù)量
按照規(guī)劃設(shè)計(jì)，出庫機(jī)器人拆垛區(qū)域有3臺(tái)機(jī)器人，每臺(tái)機(jī)器人包括拆盤工位一共有6個(gè)緩存工位。原系統(tǒng)調(diào)度策略在出庫到該機(jī)器人的托盤數(shù)量(包括在途)等于緩存工位時(shí)，WCS系統(tǒng)不會(huì)調(diào)度該訂單的后續(xù)出庫任務(wù)。在實(shí)際優(yōu)化過程中，將緩存工位提高到8個(gè)，其中有2個(gè)是作為在線緩存，也進(jìn)一步增加子母車分離的次數(shù)，一次性出多個(gè)托盤，保證出庫拆垛機(jī)器人有足夠的實(shí)托盤供給；對于多出的2個(gè)在線緩存托盤，WCS會(huì)將調(diào)度系統(tǒng)控制在輸送主線上做環(huán)線運(yùn)行，確保不影響其它實(shí)托盤運(yùn)行至機(jī)器人緩存工位。
4.移庫作業(yè)優(yōu)化庫區(qū)內(nèi)貨物分配情況
如前所述，關(guān)于不能保證入庫均衡性存儲(chǔ)的問題，就需要人工介入干預(yù)。在晚班時(shí)段，系統(tǒng)只進(jìn)行入庫作業(yè)而不進(jìn)行出庫作業(yè)，設(shè)備有空閑時(shí)間進(jìn)行貨位整理。在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)利用這個(gè)時(shí)間進(jìn)行整理，盡量做到貨物存儲(chǔ)的均衡性。此調(diào)整有兩方面的好處：一方面提高貨位利用率；另一方面進(jìn)行貨位整理以后，保證了均衡存儲(chǔ)，提高出庫效率，滿足客戶發(fā)貨及時(shí)性的要求。
經(jīng)過以上調(diào)度方案的優(yōu)化實(shí)施，現(xiàn)場也組織了專門的能力測試來驗(yàn)證，經(jīng)過4天的測試，在保證正常入庫需求的基礎(chǔ)上，每天的出庫效率分別為2545件/小時(shí)、2535件/小時(shí)、2557.5件/小時(shí)、2600件/小時(shí)，達(dá)到了合同約定的2500件/小時(shí)的能力要求，取得了客戶的認(rèn)可。
四、結(jié)語
近年來，由于土地成本上升，密集式智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)以其高密度存儲(chǔ)、自動(dòng)化作業(yè)正在成為倉儲(chǔ)系統(tǒng)建設(shè)的趨勢；但密集式智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)在節(jié)約空間的同時(shí)，出入庫效率明顯低于自動(dòng)化高架庫。通過本項(xiàng)目實(shí)際案例，在子母車分離調(diào)度以及整個(gè)物流系統(tǒng)調(diào)度策略上做了很好的優(yōu)化，并取得了預(yù)期的效果，為后續(xù)密集式自動(dòng)化倉儲(chǔ)項(xiàng)目積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)然，密集式自動(dòng)化存儲(chǔ)的方式多種多樣，企業(yè)應(yīng)結(jié)合能力需求、投資預(yù)算等自身實(shí)際情況，來綜合確定采用何種倉儲(chǔ)模式，優(yōu)化規(guī)劃方案，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。
