隨著互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,現(xiàn)代物流技術(shù)日新月異,物流生產(chǎn)作業(yè)設(shè)備快速發(fā)展,裝備水平大幅提升,穿梭車作為物流系統(tǒng)中常見(jiàn)的搬運(yùn)輸送設(shè)備,廣泛應(yīng)用于物流系統(tǒng)中。
環(huán)形穿梭車由直線往復(fù)式穿梭車發(fā)展而來(lái)，因直線穿梭車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中需要間歇停頓以防止碰撞,限制了其搬運(yùn)速度,降低了穿梭車的工作效率 。環(huán)形穿梭車軌道在平面內(nèi)呈閉環(huán)布置，穿梭車沿軌道單向運(yùn)行,可以同時(shí)運(yùn)行多臺(tái)穿梭車,實(shí)現(xiàn)多站臺(tái)作業(yè)，從而改善了往復(fù)式穿梭車輸送能力有限的缺點(diǎn)。雙軌道環(huán)形穿梭車具有以下特點(diǎn):
①穿梭車采用雙軌道運(yùn)行,在較小轉(zhuǎn)彎半徑條件下也能流暢運(yùn)行,行走和貨物輸送均采用變頻器控制,可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速;②采用條碼定位技術(shù),簡(jiǎn)化了位置及速度控制，系統(tǒng)的可維護(hù)性大為改善,增加車輛或站臺(tái)也非常簡(jiǎn)單;
③環(huán)形穿梭車集成了計(jì)算機(jī)調(diào)度管理系統(tǒng)、可編程控制技術(shù),可調(diào)度所有穿梭車協(xié)調(diào)運(yùn)行,基于無(wú)線以太網(wǎng)通信系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示穿梭車的運(yùn)行狀態(tài)，如接貨、送貨、行走位置等。
該物流配送中心出庫(kù)環(huán)節(jié)主要包括立庫(kù)、環(huán)形穿梭車、自動(dòng)拆垛機(jī)械手、備貨庫(kù)和監(jiān)控系統(tǒng)等。監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)各類設(shè)備的調(diào)度，使得各項(xiàng)業(yè)務(wù)能夠規(guī)范有序且高效地進(jìn)行，并對(duì)各種設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。貨物以托盤為載體，按固定的數(shù)量和堆碼方式存儲(chǔ)在立庫(kù)中,當(dāng)備貨庫(kù)貨物數(shù)量低于設(shè)定的臨界值時(shí)向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出要貨請(qǐng)求，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)貨物存放的位置、數(shù)量等信息,生成出庫(kù)任務(wù)并下發(fā)給相關(guān)設(shè)備。堆垛機(jī)根據(jù)任務(wù)信息將貨物叉取到立庫(kù)出口,然后監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度環(huán)形穿梭車，將貨物運(yùn)輸?shù)綄?duì)應(yīng)的機(jī)械手拆垛工位,貨物經(jīng)拆垛后進(jìn)入備貨庫(kù)(圖1)。 
圖1 主要流程
該物流配送中心立庫(kù)設(shè)置有18列貨架，每列貨架對(duì)應(yīng)一個(gè)出口，即立庫(kù)有 18個(gè)貨物出口(圖2)。一臺(tái)自動(dòng)拆垛機(jī)械手有左、右2個(gè)拆垛工位、4臺(tái)機(jī)械手共有8個(gè)拆垛工位,每個(gè)拆垛工位可以暫存2盤貨物。立庫(kù)出口與機(jī)械手拆垛工位不存在固定的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,而是多對(duì)多的關(guān)系,每個(gè)出口的貨物都可能被運(yùn)輸?shù)?個(gè)拆垛工位的任何一個(gè)工位，屬于多站臺(tái)貨物運(yùn)輸。
圖2 出庫(kù)環(huán)節(jié)設(shè)備布局
為滿足多站臺(tái)貨物運(yùn)輸?shù)男枰陔p軌道環(huán)形穿梭車的特點(diǎn)，在立庫(kù)出口和拆垛工位之間設(shè)置了一套雙軌道環(huán)形穿梭車運(yùn)輸系統(tǒng)，穿梭車驅(qū)動(dòng)單元采用變頻調(diào)速，具有起動(dòng)性能好、調(diào)速范圍寬、速度變化平滑、運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)有完善的過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)功能。環(huán)形穿梭車空載運(yùn)行速度為1.5 m/s，荷載運(yùn)行速度為1m/s，沿軌道順時(shí)針?lè)较騿蜗蜻\(yùn)行,單臺(tái)環(huán)形穿梭車的設(shè)備運(yùn)輸能力為30盤/h，整個(gè)出庫(kù)環(huán)節(jié)最大出庫(kù)效率需求為117盤/h,因此在環(huán)形穿梭車運(yùn)輸系統(tǒng)中設(shè)置了4臺(tái)穿梭車、理論出庫(kù)效率為120盤/h,滿足貨物出庫(kù)的效率要求。穿梭車由監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)度，在沒(méi)有貨物運(yùn)輸任務(wù)的情況下穿梭車處于空閑狀態(tài),在軌道起點(diǎn)位置排隊(duì)等待調(diào)度,軌道起點(diǎn)位于立庫(kù)1號(hào)出口左邊;當(dāng)有貨物在立庫(kù)出口需要運(yùn)輸時(shí),監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的調(diào)度策略、安排穿梭車運(yùn)輸任務(wù)。監(jiān)控系統(tǒng)將貨物的任務(wù)信息寫人穿梭車,任務(wù)信息包括任務(wù)流水號(hào)、任務(wù)生成時(shí)間、貨物類別、貨物數(shù)量、立庫(kù)出口號(hào)、拆垛工位號(hào)等,接到運(yùn)輸任務(wù)后,環(huán)形穿梭車控制系統(tǒng)自動(dòng)解讀任務(wù)信息，并完成貨物的運(yùn)輸。當(dāng)出口的貨物調(diào)度穿梭車運(yùn)輸后，該貨物標(biāo)記為已調(diào)度.已調(diào)度的穿梭車在完成運(yùn)輸任務(wù)前不能再次被調(diào)度。該物流配送中心在前期運(yùn)行中，監(jiān)控系統(tǒng)采用距離優(yōu)先策略調(diào)度環(huán)形穿梭車。所謂距離優(yōu)先策略,就是當(dāng)多個(gè)立庫(kù)出口有待運(yùn)輸?shù)呢浳?、監(jiān)控系統(tǒng)比較貨物所在出口與穿梭車起點(diǎn)位置的距離遠(yuǎn)近,距離近的貨物優(yōu)先安排穿梭車運(yùn)輸。如圖2所示。立庫(kù)1號(hào)出口距穿梭車起點(diǎn)的位置最近,18號(hào)出口距穿梭車起點(diǎn)的位置最遠(yuǎn),即立庫(kù)出口的編號(hào)值越大,到穿梭車起點(diǎn)的距離越遠(yuǎn)。監(jiān)控系統(tǒng)在調(diào)度時(shí)，只需要比較貨物出口編號(hào)的值大小。就能很快完成調(diào)度任務(wù)。距離優(yōu)先的環(huán)形穿梭車調(diào)度策略使用簡(jiǎn)單,控制方便,易于實(shí)施,適用于出庫(kù)量不大,出庫(kù)時(shí)間比較分散的場(chǎng)合。由于該物流中心出庫(kù)量大，出庫(kù)時(shí)間比較集中，應(yīng)用距離優(yōu)先策略調(diào)度穿梭車時(shí)、穿梭車總是優(yōu)先運(yùn)輸編號(hào)較小的出口的貨物,存在以下3個(gè)問(wèn)題:①補(bǔ)貨的及時(shí)性不夠,由于急需的貨物出口距離較遠(yuǎn),得不到及時(shí)運(yùn)輸,導(dǎo)致生產(chǎn)中斷;②容易出現(xiàn)穿梭車堵塞軌道的情況,在某工位貨物已滿的情況下,穿梭車運(yùn)輸?shù)皆摴の坏呢浳餆o(wú)法卸貨，只有停止在軌道上等待,導(dǎo)致軌道上的穿梭車堵塞;③設(shè)備利用率不夠高,因缺貨和穿梭車堵塞,導(dǎo)致原本有拆垛任務(wù)的機(jī)械手無(wú)貨可拆,機(jī)械手被迫處于空閑狀態(tài),降低了機(jī)械手的利用率,堵塞同時(shí)也會(huì)降低環(huán)形穿梭車?yán)寐?不能體現(xiàn)出環(huán)形穿梭車的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)距離優(yōu)先策略在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，逐一進(jìn)行了分析,主要有兩方面的原因:(1)沒(méi)有考慮貨物運(yùn)輸?shù)木o急程度。在大量貨物同時(shí)出庫(kù)的情況下,編號(hào)值小的立庫(kù)出口連續(xù)不斷有貨物出來(lái),距離優(yōu)先策略單純按距離遠(yuǎn)近安排運(yùn)輸任務(wù)，忽略了對(duì)所需貨物緊急性的影響,不能滿足出庫(kù)峰值期間的貨物運(yùn)輸需要。(2)沒(méi)有考慮機(jī)械手拆垛工位的忙閑狀態(tài)。因每個(gè)拆垛工位只能暫存2盤貨物,在拆垛工位已有2盤貨物的情況下，運(yùn)輸?shù)皆摴の坏呢浳镏荒茉谲壍郎系却敦?造成軌道上環(huán)形穿梭車堵塞。根據(jù)對(duì)距離優(yōu)先調(diào)度策略存在問(wèn)題的原因分析，使用一種帶有約束條件的排序調(diào)度策略，對(duì)穿梭車調(diào)度策略進(jìn)行優(yōu)化。即在調(diào)度時(shí)先對(duì)拆垛工位的忙閑狀態(tài)進(jìn)行判斷，避免出現(xiàn)穿梭車在軌道堵塞的情況，然后對(duì)符合條件的任務(wù)按緊急程度進(jìn)行排序,優(yōu)先搬運(yùn)急需的貨物。監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度穿梭車的具體流程如下(圖3):(1)當(dāng)有貨物需要調(diào)度環(huán)形穿梭車運(yùn)輸，且有處于空閑狀態(tài)下的穿梭車時(shí)；監(jiān)控系統(tǒng)查詢所有待出庫(kù)的任務(wù)。即根據(jù)備貨庫(kù)的要貨請(qǐng)求,已經(jīng)生成出庫(kù)任務(wù),但該任務(wù)還沒(méi)有調(diào)度穿梭車運(yùn)輸,得到一個(gè)待出庫(kù)任務(wù)集合A。(2)根據(jù)約束條件對(duì)集合A內(nèi)的任務(wù)進(jìn)行篩選。約束條件有兩個(gè),一是該任務(wù)的貨物已經(jīng)到達(dá)立庫(kù)出口位置,二是該任務(wù)的貨物要去的拆垛工位有空閑工位，能夠接納貨物托盤。同時(shí)滿足兩個(gè)約束條件的任務(wù)留下,得到待運(yùn)輸任務(wù)集合B。(3)根據(jù)貨物的需要的緊急程序進(jìn)行排序。在任務(wù)信息中，可以根據(jù)要貨時(shí)間來(lái)判斷所需貨物的緊急程序，要貨時(shí)間越早對(duì)貨物的需求越緊急，因此對(duì)所有待運(yùn)輸任務(wù)按要貨時(shí)間先后進(jìn)行排序,得到排序后的任務(wù)集合C。(4)監(jiān)控系統(tǒng)按照集合C中任務(wù)的先后順序調(diào)度穿梭車。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，優(yōu)化后的調(diào)度策略有效避免了拆垛機(jī)械手因補(bǔ)貨不及時(shí)造成的設(shè)備空閑,提高了機(jī)械手的利用率，同時(shí)也沒(méi)有再發(fā)生穿梭車因待卸貨在軌道上堵塞的情況，提高了穿梭車的利用率,從而提高補(bǔ)貨到備貨庫(kù)的及時(shí)性，避免因補(bǔ)貨不及時(shí)造成生產(chǎn)中斷的情況。
環(huán)形穿梭車在貨物輸送方面的優(yōu)勢(shì)比較明顯，在物流行業(yè)的應(yīng)用逐漸增多。針對(duì)穿梭車使用過(guò)程中出現(xiàn)補(bǔ)貨不及時(shí)、穿梭車堵塞等問(wèn)題，本文分析了問(wèn)題產(chǎn)生的原因,有針對(duì)性地對(duì)環(huán)形穿梭車調(diào)度策略進(jìn)行了優(yōu)化，從只關(guān)注立庫(kù)出口與穿梭車起點(diǎn)的距離,轉(zhuǎn)變到綜合考慮貨物出庫(kù)任務(wù)信息的各方面,在實(shí)際應(yīng)用中取得良好效果,提高了出庫(kù)效率,滿足了生產(chǎn)需要。
