CN108996099A - 一种自动化立体仓库调度系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化立体仓库调度系统及其控制方法，其中系统包括WMS/ERP系统与运行平台，所述运行平台用于获取实时物流作业数据，接收并处理由所述WMS/ERP系统下达的任务指令，并根据任务指令对物流流程进行实时控制与实时图像显示；所述运行平台包括运行管理服务器、数据库、UI界面以及仓库一层控制子系统与仓库二层控制子系统；所述仓库一层控制子系统包括入库机构控制器组、一层堆垛机控制器组、RGV控制器、提升机构控制器以及一层出库机构控制器组；所述仓库二层控制子系统包括出入库机构控制器组与二层堆垛机控制器组。其显著效果是：对不同作业环节资源的调配方案进行优化，并能实现对人员和设备的合理调配。

Description

一种自动化立体仓库调度系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及到物流仓库调度管理技术领域，具体涉及一种自动化立体仓库调度系统及其控制方法。

背景技术

目前零部件配送中心的工作方式主要为团队分工合作，将从到货到上线的整体流程拆分成各个子流程，每一个子流程安排若干固定的工作团队执行，比如到货流程，卡车在到达指定卸货口后，由专门负责当前卸货口的团队执行卸货、检查和入库等工作。而人员调度则为被动的依据任务来驱动，任务的驱动源直接依赖于供应商的送货单、WMS/ERP系统下达的归位单和拣料单。

而现代物流的重要表现形式为自动化立体仓库，是仓储发展的趋势，可有效提高空间利用率，降低物流成本，对于改善企业仓储和生产管理水平等方面具有传统仓库无可比拟的优势。自动化立体仓库是一个随机的复杂系统，特别当系统面临高强度与大批量快速拣选作业时，作业若仅依照顺序执行，忽略存在的冲突及共享资源竞争等情况，由于拣选作业任务目标货位点的随机分布性，堆垛机在前序作业任务与后续作业任务间执行时存在大量空载无效运行时间，进而导致系统有效作业运行时间、路径无法达到最优，将很大程度上降低系统整体运作效率。

而且，现有技术中各作业环节团队人员只负责本作业区内的任务而基本不参与其他环节工作，这么做虽然可以保证所有流程的独立运作的稳定性，但是缺乏物流流程的整体性，无法实现资源利用最大化。可能会出现某个时段某个卸货口比较空闲，但另一边的卸货口非常忙碌这样调配不均的现象，造成一定的资源浪费，生产灵活性不高，物流处理时间较长。如何提高设备利用率，合理的配备作业人员，降低库存，避免资金、人力、时间的浪费成为企业在物流运作管理过程中亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种自动化立体仓库调度系统及其控制方法，能够对不同作业环节资源的调配方案进行优化，并能实现对人员和设备的合理调配。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自动化立体仓库调度系统，其关键在于：包括WMS/ERP系统与运行平台，所述运行平台用于获取实时物流作业数据，接收并处理由所述WMS/ERP系统下达的任务指令，并根据任务指令对物流流程进行实时控制与实时图像显示；

所述运行平台包括运行管理服务器、数据库、UI界面以及仓库一层控制子系统与仓库二层控制子系统；

所述仓库一层控制子系统包括入库机构控制器组、一层堆垛机控制器组、RGV控制器、提升机构控制器以及一层出库机构控制器组；

所述仓库二层控制子系统包括出入库机构控制器组与二层堆垛机控制器组。

进一步的，所述入库控制器组的控制对象包括环形输送线，在该环形输送线的一侧设置有多个缠膜入库输送线、多个不缠膜入库输送线、一个KD件输送线以及一个异常货物与盘库输送线，所述缠膜入库输送线用于自动完成货物的扫码、称重、缠膜以及外形检测，所述不缠膜入库输送线用于完成货物的扫码与称重；所述异常货物与盘库输送线用于完成异常货物的输出、异常处理后不需要缠膜托盘再入库以及盘库；所述环形输送线的另一侧设置有多组高层货架，在相邻两组高层货架之间设置堆垛机。

进一步的，所述入库控制器组的控制对象还包括用于存放空托盘的空托盘自动补给缓存线，且该空托盘自动补给缓存线与所述缠膜入库输送线或不缠膜入库输送线并行设置于所述环形输送线的同侧。

进一步的，所述一层出库机构控制器组的控制对象包括一层货物缓存线与一层出货输送线，在所述一层出货输送线上设有一层叠盘机，在所述一层出货输送线与空托盘自动补给缓存线之间铺设有RGV输送线，该RGV输送线用于根据所述RGV控制器的指令实现空托盘的入库。

进一步的，所述出入库机构控制器组的控制对象包括位于仓库二层的二层货物缓存线与二层出入货输送线，在所述二层出入货输送线上设有二层叠盘机，该二层叠盘机通过提升机构将层叠之后的空托盘输送至仓库一层，所述提升机构用于根据所述提升机构控制器的指令实现仓库一层与仓库二层之间货物与空托盘的输送。

本发明还提出了一种自动化立体仓库调度控制方法，包括以下步骤：

步骤1：运行平台接收由人工指派或WMS/ERP系统下达的任务请求指令；

步骤2：所述运行平台根据所述任务请求指令生成任务，并将任务发布至仓库控制子系统；

步骤3：所述仓库控制子系统根据任务选择进行仓库一层货物入库过程、仓库一层货物出库过程、仓库二层货物出库过程、空托盘入库过程或空托盘出库过程中的至少一个。

进一步的，所述仓库一层货物入库过程的具体步骤为：

步骤A1：根据任务完成对货物的整理与标签张贴；

步骤A2：判断货物是否需要缠膜，若是则将货物送入缠膜入库输送线，否则送入不缠膜入库输送线；

步骤A3：在缠膜入库输送线或不缠膜入库输送线上的货物分别进行扫码、称重后，再次判断货物是否需要缠膜；

对于缠膜入库输送线上的货物，若需要缠膜时则仓库控制子系统控制缠膜机工作，然后将缠膜后的货物与不需缠膜的货物经外形检查无问题后由堆垛机完成入库，外形检测有问题的货物经由异常货物出口返回步骤A1；

对于不缠膜入库输送线上的货物，若判定需要缠膜时经由异常货物出口返回步骤A1，不需要缠膜时由堆垛机完成入库。

进一步的，所述仓库一层货物出库过程的具体步骤为：

步骤B1：所述仓库控制子系统根据下发的任务控制堆垛机作业，提取托盘货物；

步骤B2：仓库控制子系统控制堆垛机将托盘货物输送至一层货物缓存线；

步骤B3：所述一层货物缓存线上的托盘货物通过一层出货输送线输送至可双向输送的出货口输送机，并由叉车将托盘货物叉取至翻包区完成出库；

步骤B4：叉取货物后的空托盘由一层叠盘机进行叠盘，并由RGV输送线实现空托盘的入库。

进一步的，所述空托盘入库过程的具体步骤为：

步骤C1：叉车将托盘与货物分离，然后将空托盘返回出货输送线；

步骤C2：所述仓库控制子系统控制叠盘机工作将空托盘层叠；

步骤C3：判断空托盘所处位置，若空托盘在仓库二层则通过提升机将二层空托盘转移到一楼，然后通过RGV输送线将空托盘托运至靠近立体仓库入库位置；

步骤C4：所述运行平台根据立体仓库入库位置的空托盘数量，确定是否有空托盘补充需求，如有则将空托盘通过环形输送线送到需求地点，并存入空托盘自动补给缓存线，若如则将空托盘送入立体仓库。

进一步的，所述空托盘出库过程的具体步骤为：

步骤D1：WMS系统下达空托盘补货指令，所述仓库控制子系统根据指令控制堆垛机作业将空托盘移出高层货架，并输送至环形输送线上；

步骤D2：通过所述环形输送线将空托盘移动到补货需求地点，并将空托盘存入空托盘自动补给缓存线；

步骤D3：所述仓库控制子系统控制拆盘机工作将层叠后的空托盘进行拆分；

步骤D4：通过移栽机将单个空托盘移动至立体仓库入库口。

本发明的显著效果是：通过对不同作业环节资源的调配方案优化选择以及对人员和设备的合理调配，帮助企业解决了生产计划波动情况下的资源调配问题，在不新增设备及人员的情况下，提高了设备利用率，合理了作业人员的配备，降低了库存，避免了资金、人力、时间的浪费；并满足了主机厂线速提高10％的产能下的物料配送需求，保证了生产作业连续稳定的运行取得了良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明的系统组成结构框图；

图2是本发明中所述仓库一层的布局示意图；

图3是本发明中所述仓库二层的布局示意图；

图4是所述仓库一层货物入库过程的流程图；

图5是所述仓库一层货物出库过程的流程图；

图6是所述仓库二层货物出库过程的流程图；

图7是所述空托盘入库过程的流程图；

图8是所述空托盘出库过程的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，一种自动化立体仓库调度系统，包括WMS/ERP系统与运行平台，所述运行平台用于获取实时物流作业数据，接收并处理由所述WMS/ERP系统下达的任务指令，并根据任务指令对物流流程进行实时控制与实时图像显示；

所述运行平台包括运行管理服务器、数据库、UI界面以及仓库一层控制子系统与仓库二层控制子系统；

所述仓库一层控制子系统包括入库机构控制器组、一层堆垛机控制器组、RGV控制器、提升机构控制器以及一层出库机构控制器组；

所述仓库二层控制子系统包括出入库机构控制器组与二层堆垛机控制器组。

参见附图2，本实施例所述立体仓库仅从仓库一层入库，故所述入库控制器组的控制对象包括环形输送线1，在该环形输送线1的一侧设置有三个缠膜入库输送线2、两个不缠膜入库输送线3、一个KD件输送线4以及一个异常货物与盘库输送线5，所述缠膜入库输送线2上设置有扫码机6、称重装置7、缠膜机8与外形检测机9，上述扫码机6、称重装置7、缠膜机8与外形检测机9用于自动完成货物的扫码、称重、缠膜以及外形检测；所述不缠膜入库输送线3上同样设置有用于完成货物的扫码与称重的扫码机6与称重装置7；所述异常货物与盘库输送线5用于完成异常货物的输出、异常处理后不需要缠膜托盘再入库以及盘库；所述环形输送线1的另一侧设置有多组高层货架10，在相邻两组高层货架10之间设置一层堆垛机11。

所述入库控制器组的控制对象还包括用于存放空托盘的空托盘自动补给缓存线12，且该空托盘自动补给缓存线12与所述缠膜入库输送线2或不缠膜入库输送线3并行设置于所述环形输送线1的同侧。具体的设置方式为：在所述仓库一层入库口的左侧从左向右依次设置有一条缠膜入库输送线2、一条空托盘自动补给缓存线12、一条不缠膜入库输送线3以及一条缠膜入库输送线2，在仓库一层入库端的右侧从左至右依次设置一条缠膜入库输送线2、一条不缠膜入库输送线3、一条空托盘自动补给缓存线12、一个KD件输送线4以及一个异常货物与盘库输送线5，且所述空托盘自动补给缓存线12与KD件输送线4的中心线位于同一直线。在所述仓库一层入库端的中间可设置两层建筑结构，一层为中控室，二层为钢平台参观区。

所述一层出库机构控制器组的控制对象包括一层货物缓存线13与一层出货输送线14，在所述一层出货输送线上设有一层叠盘机15，在所述一层出货输送线14与空托盘自动补给缓存线12之间铺设有RGV输送线16，该RGV输送线16用于根据所述RGV控制器的指令实现空托盘的入库。

参见附图3，所述出入库机构控制器组的控制对象包括位于仓库二层的二层货物缓存线17与二层出入货输送线18，所述二层货物缓存线17与二层出入货输送线18位于所述环形输送线1的上方，且位于所述仓库二层的二层高层货架24的前侧，在相邻两组二层高层货架24之间设置二层堆垛机23；在所述二层出入货输送线18上设有二层叠盘机19，该二层叠盘机19通过提升机构20将层叠之后的空托盘输送至仓库一层，所述提升机构20用于根据所述提升机构控制器的指令实现仓库一层与仓库二层之间货物与空托盘的输送。

综上所述，本调度系统可以划分为四个子系统：仓储管理子系统、数据采集子系统、监控调度子系统、控制执行子系统。仓储管理子系统主要包括入库管理、库存管理、出库管理、质量控制、批次追踪、查询统计、系统管理等功能模块，可与上级WMS/ERP系统相连，成为它的一个子网，与WMS/ERP系统实现库存管理的数据共享。

数据采集子系统是整个仓储管理过程中产品信息的第一直接来源，一般包括入库信息采集(即标签扫码)、出库发货确认、库存盘点三个部分。它通过RF射频识别技术和条形码技术高速采集大量数据，最大限度减少手工录入，确保库存量的准确性。

监控调度子系统是实现仓储作业自动化、智能化的核心系统，它负责管理调度仓储物流信息系统的作业队列，按运行时间最短、作业间的合理配合等原则对作业的先后顺序进行优化组合排队，并把作业队列解析为自动化仓储设备的指令队列，根据设备的运行状况指挥协调设备的运行；同时以动态仿真人机交互界面监控自动化仓储设备的运行状况。

控制执行子系统以各设备PLC控制器为中心，接收来自上位机的任务信息，采集各物流设备传感系统的信息，通过PLC控制器的控制软件，控制PLC控制器的输出，达到控制各物流设备的运动，实现物流作业的正确执行；并向运行平台中的运行管理服务器发送一层堆垛机11等设备的实时状态信息，以实现对物流设备的实时监控功能。

基于上述的调度系统，本实施例还提出了一种自动化立体仓库调度控制方法，具体步骤如下：

步骤1：运行平台接收由人工指派或WMS/ERP系统下达的任务请求指令；

步骤2：所述运行平台根据所述任务请求指令生成任务，并将任务发布至仓库控制子系统，也即是前述的仓库一层控制子系统与仓库二层控制子系统；

步骤3：根据任务指令，仓库一层控制子系统与仓库二层控制子系统合理选择进行仓库一层货物入库过程、仓库一层货物出库过程、仓库二层货物出库过程、空托盘入库过程或空托盘出库过程中的至少一个过程，其中：

所述仓库一层货物入库过程的具体步骤为：

步骤A1：根据任务完成对货物的整理与标签张贴；

步骤A2：叉车司机判断货物是否需要缠膜，若是则将货物送入缠膜入库输送线2，否则送入不缠膜入库输送线3，同时通过所述UI界面输入相应信息；

步骤A3：在缠膜入库输送线2或不缠膜入库输送线3上的货物分别通过扫码机6、称重装置7进行扫码、称重后，再次判断货物是否需要缠膜；

对于缠膜入库输送线2上的货物，若需要缠膜时则仓库一层控制子系统控制缠膜机8工作，然后将缠膜后的货物与不需缠膜的货物经外形检测机9检查无问题后由一层堆垛机控制器组控制相应的一层一层堆垛机11完成入库，外形检测有问题的货物经由异常货物与盘库输送线5的异常货物出口返回步骤A1；

对于不缠膜入库输送线3上的货物，若判定需要缠膜时经由异常货物与盘库输送线5的异常货物出口返回步骤A1，不需要缠膜时由一层堆垛机控制器组控制一层一层堆垛机11完成入库。

所述仓库一层货物出库过程的具体步骤为：

步骤B1：所述仓库控制一层子系统根据下发的任务控制一层堆垛机11作业，提取托盘货物；

步骤B2：仓库控制一层子系统控制一层堆垛机11将托盘货物输送至一层货物缓存线13；

步骤B3：所述一层货物缓存线13上的托盘货物通过一层出货输送线14输送至可双向输送的出货口输送机21，并由叉车将托盘货物叉取至翻包区完成出库；可双向输送的出货口输送机可在叉车叉取子托盘及货物后将母托盘自动返回一层出货输送线14。

步骤B4：叉取货物后的空托盘由一层叠盘机15进行叠盘，并由RGV输送线16实现空托盘的入库。

所述仓库二层货物出库过程与上述的仓库一层货物出库过程相似，首先所述仓库控制二层子系统中的二层堆垛机控制器根据下发的任务，控制二层堆垛机23作业从二层高层货架24中提取托盘货物；然后控制堆垛机23将托盘货物输送至二层货物缓存线17；所述二层货物缓存线17上的托盘货物通过二层出货输送线18输送至可双向输送的出货口输送机21，并由叉车将托盘货物叉取至翻包区完成出库；叉取货物后的空托盘由二层叠盘机19进行叠盘，并通过提升机构20送至仓库一层然后经由所述RGV输送线16实现空托盘的入库。

所述空托盘入库过程的具体步骤为：

步骤C1：叉车将托盘与货物分离，然后将空托盘返回仓库一层的一层出货输送线14或仓库二层的二层出货输送线18；

步骤C2：所述仓库一层控制子系统控制一层叠盘机15工作或所述仓库二层控制子系统控制二层叠盘机19工作，将空托盘层叠；

步骤C3：判断空托盘所处位置，若空托盘在仓库二层则通过提升机构20将二层空托盘转移到一楼，然后通过RGV输送线16将空托盘托运至靠近立体仓库入库位置；

步骤C4：所述运行平台根据立体仓库入库位置的空托盘数量，确定是否有空托盘补充需求，如有则将空托盘通过环形输送线1送到需求地点，并存入空托盘自动补给缓存线12，若如则将空托盘送入立体仓库。

所述空托盘出库过程的具体步骤为：

步骤D1：WMS系统下达空托盘补货指令，所述仓库控制一层系统根据指令控制一层堆垛机11作业将空托盘移出高层货架10，并输送至环形输送线1上；

步骤D2：通过所述环形输送线1将空托盘移动到补货需求地点，并将空托盘存入空托盘自动补给缓存线12；

步骤D3：所述仓库一层控制子系统控制拆盘机22工作将层叠后的空托盘进行拆分；

步骤D4：通过移栽机将单个空托盘移动至立体仓库入库口。

本方案通过优化了输送线的布局后，堆垛机的平均使用率提高到76.23％，使每一台堆垛机均衡作业，避免了部分超负荷运转，部分闲暇放置的现象。优化后利用率较低的设备RGV、出货暂存区的平均利用率均已达到了60％以上。各装载运输率提高，充分的利用了设备的性能，能在优化后的系统资源配置下良好的满足自动化立体仓库的出入库处理需求，并为各设备留下足够的调整空间，以满足未来自动化立体仓库发展的需要。对仓库系统内各设备进行不断调整优化，达到了提高资源利用效率，减少闲置资源的浪费，使系统运行更加流畅，提高自动化立体仓库整体效益的目的。

Claims (10)

1.一种自动化立体仓库调度系统，其特征在于：包括WMS/ERP系统与运行平台，所述运行平台用于获取实时物流作业数据，接收并处理由所述WMS/ERP系统下达的任务指令，并根据任务指令对物流流程进行实时控制与实时图像显示；

所述运行平台包括运行管理服务器、数据库、UI界面以及仓库一层控制子系统与仓库二层控制子系统；

所述仓库一层控制子系统包括入库机构控制器组、一层堆垛机控制器组、RGV控制器、提升机构控制器以及一层出库机构控制器组；

所述仓库二层控制子系统包括出入库机构控制器组与二层堆垛机控制器组。

2.根据权利要求1所述的自动化立体仓库调度系统，其特征在于：所述入库控制器组的控制对象包括环形输送线，在该环形输送线的一侧设置有多个缠膜入库输送线、多个不缠膜入库输送线、一个KD件输送线以及一个异常货物与盘库输送线，所述缠膜入库输送线用于自动完成货物的扫码、称重、缠膜以及外形检测，所述不缠膜入库输送线用于完成货物的扫码与称重；所述异常货物与盘库输送线用于完成异常货物的输出、异常处理后不需要缠膜托盘再入库以及盘库；所述环形输送线的另一侧设置有多组高层货架，在相邻两组高层货架之间设置堆垛机。

3.根据权利要求2所述的自动化立体仓库调度系统，其特征在于：所述入库控制器组的控制对象还包括用于存放空托盘的空托盘自动补给缓存线，且该空托盘自动补给缓存线与所述缠膜入库输送线或不缠膜入库输送线并行设置于所述环形输送线的同侧。

4.根据权利要求3所述的自动化立体仓库调度系统，其特征在于：所述一层出库机构控制器组的控制对象包括一层货物缓存线与一层出货输送线，在所述一层出货输送线上设有一层叠盘机，在所述一层出货输送线与空托盘自动补给缓存线之间铺设有RGV输送线，该RGV输送线用于根据所述RGV控制器的指令实现空托盘的入库。

5.根据权利要求1所述的自动化立体仓库调度系统，其特征在于：所述出入库机构控制器组的控制对象包括位于仓库二层的二层货物缓存线与二层出入货输送线，在所述二层出入货输送线上设有二层叠盘机，该二层叠盘机通过提升机构将层叠之后的空托盘输送至仓库一层，所述提升机构用于根据所述提升机构控制器的指令实现仓库一层与仓库二层之间货物与空托盘的输送。

6.一种自动化立体仓库调度控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：运行平台接收由人工指派或WMS/ERP系统下达的任务请求指令；

步骤2：所述运行平台根据所述任务请求指令生成任务，并将任务发布至仓库控制子系统；

步骤3：所述仓库控制子系统根据任务选择进行仓库一层货物入库过程、仓库一层货物出库过程、仓库二层货物出库过程、空托盘入库过程或空托盘出库过程中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的自动化立体仓库调度控制方法，其特征在于：所述仓库一层货物入库过程的具体步骤为：

步骤A1：根据任务完成对货物的整理与标签张贴；

步骤A2：判断货物是否需要缠膜，若是则将货物送入缠膜入库输送线，否则送入不缠膜入库输送线；

步骤A3：在缠膜入库输送线或不缠膜入库输送线上的货物分别进行扫码、称重后，再次判断货物是否需要缠膜；

对于缠膜入库输送线上的货物，若需要缠膜时则仓库控制子系统控制缠膜机工作，然后将缠膜后的货物与不需缠膜的货物经外形检查无问题后由堆垛机完成入库，外形检测有问题的货物经由异常货物出口返回步骤A1；

对于不缠膜入库输送线上的货物，若判定需要缠膜时经由异常货物出口返回步骤A1，不需要缠膜时由堆垛机完成入库。

8.根据权利要求6所述的自动化立体仓库调度控制方法，其特征在于：所述仓库一层货物出库过程的具体步骤为：

步骤B1：所述仓库控制子系统根据下发的任务控制堆垛机作业，提取托盘货物；

步骤B2：仓库控制子系统控制堆垛机将托盘货物输送至一层货物缓存线；

步骤B3：所述一层货物缓存线上的托盘货物通过一层出货输送线输送至可双向输送的出货口输送机，并由叉车将托盘货物叉取至翻包区完成出库；

步骤B4：叉取货物后的空托盘由一层叠盘机进行叠盘，并由RGV输送线实现空托盘的入库。

9.根据权利要求6所述的自动化立体仓库调度控制方法，其特征在于：所述空托盘入库过程的具体步骤为：

步骤C1：叉车将托盘与货物分离，然后将空托盘返回出货输送线；

步骤C2：所述仓库控制子系统控制叠盘机工作将空托盘层叠；

步骤C3：判断空托盘所处位置，若空托盘在仓库二层则通过提升机将二层空托盘转移到一楼，然后通过RGV输送线将空托盘托运至靠近立体仓库入库位置；

步骤C4：所述运行平台根据立体仓库入库位置的空托盘数量，确定是否有空托盘补充需求，如有则将空托盘通过环形输送线送到需求地点，并存入空托盘自动补给缓存线，若如则将空托盘送入立体仓库。

10.根据权利要求6所述的自动化立体仓库调度控制方法，其特征在于：所述空托盘出库过程的具体步骤为：

步骤D1：WMS系统下达空托盘补货指令，所述仓库控制子系统根据指令控制堆垛机作业将空托盘移出高层货架，并输送至环形输送线上；

步骤D2：通过所述环形输送线将空托盘移动到补货需求地点，并将空托盘存入空托盘自动补给缓存线；

步骤D3：所述仓库控制子系统控制拆盘机工作将层叠后的空托盘进行拆分；

步骤D4：通过移栽机将单个空托盘移动至立体仓库入库口。