并行出库式紧致自动化仓储系统的设计与研究

发布时间：2020-03-22 06:35

【摘要】：近些年来,随着经济的不断发展,一方面,人们的生活水平越来越高且生活节奏越来越快,传统物流仓储模式已经越来越难满足快节奏生活的要求,而提高仓储系统的运营效率是解决该问题的重要方法之一;另一方面,土地和人力资源成本不断上升,作为劳动密集型的传统仓储企业所面临的压力也越来越大,提高运作效率以及仓储空间的利用率对于提高企业运营效率进而降低企业的运营成本均至关重要。因而,越来越多的企业意识到现代物流系统的重要性,并将现代化的物流系统作为整个企业的核心竞争力。不同于传统物流系统非标准化及人工化的特点,现代化的物流系统具有标准化、信息化、自动化、可视化及整个物流环节可控的特点。自动化仓储系统作为现代物流系统的重要组成部分具有仓储密度高和自动化程度高的特点,能够有效解决土地资源紧张及人工成本高的问题,因而受到越来越多学者和企业的关注。目前,应用及研究最多的自动化仓储系统包括自动化立体仓库、自动小车存取系统和紧致仓储系统三种类型。但是,无论是自动化立体仓库、自动小车存取系统还是紧致仓储系统,其出入库作业均属于串行的作业方式,这在本质上限制了出入库效率的提高。紧致仓储系统出入库作业虽然属于串行的作业方式,但其每个货格内均布置了动力装置,又为并行作业提供了可能。基于此,本文分别以医药和电商的仓储特点为基础,提出了两种类型的能够实现并行出库的紧致自动化仓储系统,并行的出库方式从本质上提高了系统的出入库效率,从而满足医药企业和电商的仓储需求。以医药企业为代表的仓储需求具有产品种类少、仓储量大且出入库效率要求高的特点。本文首先以医药企业的仓储特点为基础,提出了一种面向医药企业的并行出库式紧致自动化仓储系统,该系统具有并行出库的特点。同时,本文对该系统进行了设计建模并对其出入库作业的工作流程进行了梳理。行走时间建模是采用数学建模的方法来表征系统的出入库效率,本文对系统出入库作业的行走时间分别建立了数学模型以表征系统的出入库效率,且采用Matlab对系统的出入库作业进行仿真以验证所建模型的有效性。其次,以电商等企业为代表的仓储需求具有“小批量,多品种”的仓储特征,本文还提出了一种面向电商的并行出库式紧致自动化仓储系统,该系统在同等仓储规模下能够容纳更多种类的货物,以满足该类企业的仓储需求。本文对面向电商的并行出库式紧致自动化仓储系统进行了设计说明,并对系统的工作流程进行了详细的分析和阐述。同时,本文对系统出入库作业的行走时间建立了数学模型,以表征其出入库效率。另外,本文采用Matlab对系统的工作流程进行仿真分析,并将仿真结果和模型计算结果进行比较,以此来验证模型的有效性。当有大量货物在同一时间进行出库作业时,本文所提出的两种系统均会出现阻塞问题,本文对系统出现的阻塞问题进行深入分析,分析系统产生阻塞问题的原因,并提出了消除阻塞问题的策略,且采用Matlab对此策略进行进一步的仿真分析,在保证消除阻塞问题的前提下使总的出库时间趋于最优。另外,本文还进一步提出了工作负荷不均衡度的概念,在求可行解时进一步限定了每个出库批次中货物数量上限以此来平衡各个出库批次的工作强度。本文分别以医药和电商的仓储特点为基础,提出了两种类型的并行出库式紧致自动化仓储系统,并对系统进行了全面的阐述分析,本文一方面给科研人员提供了新的研究思路和方向,另一方面给企业在进行仓储建设时提供更多的选择。
【图文】：

示意图,示意图,仓储系统,建造费用

华中科技大学博士学位论文S/RS 具有空间利用率高、自动化程度高、可靠性高及出错率低等优点[仓储系统相比，其初始的建造费用也极高，单条巷道的初始投资额元，而控制系统的投资高达 103000 美元[4]。典型的 AS/RS 主要由输送统两大部分组成[5]，，AS/RS 布局示意图如图 1.1 所示。

示意图,示意图,巷道,堆垛机

华中科技大学博士学位论文台巷道堆垛机，且堆垛机仅能在各自的巷道中运动，当一个巷道就会出现碰撞等问题。对于单个巷道而言，巷道内有且仅有一台货物被送至指定位置之后堆垛机才能执行下一条出入库指令，的作业方式，只有增加巷道的数量才能实现并行作业的目的。此和控制系统都比较简单，自动化程度高，每条巷道内的堆垛机各库效率比较高，传统的 AS/RS 示意图如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH692.3

【参考文献】