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)中常見的搬運輸送設(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，因直線穿梭車在運動過程中需要間歇停頓以防止碰撞,限制了其搬運速度,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行,可以同時運行多臺穿梭車,實現(xiàn)多站臺作業(yè)，從而改善了往復(fù)式穿梭車輸送能力有限的缺點。①穿梭車采用雙軌道運行,在較小轉(zhuǎn)彎半徑條件下也能流暢運行,行走和貨物輸送均采用變頻器控制,可實現(xiàn)無極調(diào)速;②采用條碼定位技術(shù),簡化了位置及速度控制，系統(tǒng)的可維護(hù)性大為改善,增加車輛或站臺也非常簡單;
③環(huán)形穿梭車集成了計算機調(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)運行,基于無線以太網(wǎng)通信系統(tǒng)可實時顯示穿梭車的運行狀態(tài)，如接貨、送貨、行走位置等。
該物流配送中心出庫環(huán)節(jié)主要包括立庫、環(huán)形穿梭車、自動拆垛機械手、備貨庫和監(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，使得各項業(yè)務(wù)能夠規(guī)范有序且高效地進(jìn)行，并對各種設(shè)備的運行情況進(jìn)行實時監(jiān)控。貨物以托盤為載體，按固定的數(shù)量和堆碼方式存儲在立庫中,當(dāng)備貨庫貨物數(shù)量低于設(shè)定的臨界值時向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出要貨請求，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)貨物存放的位置、數(shù)量等信息,生成出庫任務(wù)并下發(fā)給相關(guān)設(shè)備。堆垛機根據(jù)任務(wù)信息將貨物叉取到立庫出口,然后監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度環(huán)形穿梭車，將貨物運輸?shù)綄?yīng)的機械手拆垛工位,貨物經(jīng)拆垛后進(jìn)入備貨庫(圖1)。 
圖1 主要流程
該物流配送中心立庫設(shè)置有18列貨架，每列貨架對應(yīng)一個出口，即立庫有 18個貨物出口(圖2)。一臺自動拆垛機械手有左、右2個拆垛工位、4臺機械手共有8個拆垛工位,每個拆垛工位可以暫存2盤貨物。立庫出口與機械手拆垛工位不存在固定的一一對應(yīng)關(guān)系,而是多對多的關(guān)系,每個出口的貨物都可能被運輸?shù)?個拆垛工位的任何一個工位，屬于多站臺貨物運輸。
圖2 出庫環(huán)節(jié)設(shè)備布局
為滿足多站臺貨物運輸?shù)男枰?，基于雙軌道環(huán)形穿梭車的特點，在立庫出口和拆垛工位之間設(shè)置了一套雙軌道環(huán)形穿梭車運輸系統(tǒng)，穿梭車驅(qū)動單元采用變頻調(diào)速，具有起動性能好、調(diào)速范圍寬、速度變化平滑、運行穩(wěn)定，同時有完善的過壓、過流保護(hù)功能。環(huán)形穿梭車空載運行速度為1.5 m/s，荷載運行速度為1m/s，沿軌道順時針方向單向運行,單臺環(huán)形穿梭車的設(shè)備運輸能力為30盤/h，整個出庫環(huán)節(jié)最大出庫效率需求為117盤/h,因此在環(huán)形穿梭車運輸系統(tǒng)中設(shè)置了4臺穿梭車、理論出庫效率為120盤/h,滿足貨物出庫的效率要求。穿梭車由監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)度，在沒有貨物運輸任務(wù)的情況下穿梭車處于空閑狀態(tài),在軌道起點位置排隊等待調(diào)度,軌道起點位于立庫1號出口左邊;當(dāng)有貨物在立庫出口需要運輸時,監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的調(diào)度策略、安排穿梭車運輸任務(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、任務(wù)生成時間、貨物類別、貨物數(shù)量、立庫出口號、拆垛工位號等,接到運輸任務(wù)后,環(huán)形穿梭車控制系統(tǒng)自動解讀任務(wù)信息，并完成貨物的運輸。當(dāng)出口的貨物調(diào)度穿梭車運輸后，該貨物標(biāo)記為已調(diào)度.已調(diào)度的穿梭車在完成運輸任務(wù)前不能再次被調(diào)度。該物流配送中心在前期運行中，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)多個立庫出口有待運輸?shù)呢浳?、監(jiān)控系統(tǒng)比較貨物所在出口與穿梭車起點位置的距離遠(yuǎn)近,距離近的貨物優(yōu)先安排穿梭車運輸。如圖2所示。立庫1號出口距穿梭車起點的位置最近,18號出口距穿梭車起點的位置最遠(yuǎn),即立庫出口的編號值越大,到穿梭車起點的距離越遠(yuǎn)。監(jiān)控系統(tǒng)在調(diào)度時，只需要比較貨物出口編號的值大小。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)度策略使用簡單,控制方便,易于實施,適用于出庫量不大,出庫時間比較分散的場合。由于該物流中心出庫量大，出庫時間比較集中，應(yīng)用距離優(yōu)先策略調(diào)度穿梭車時、穿梭車總是優(yōu)先運輸編號較小的出口的貨物,存在以下3個問題:①補貨的及時性不夠,由于急需的貨物出口距離較遠(yuǎn),得不到及時運輸,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,穿梭車運輸?shù)皆摴の坏呢浳餆o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)的機械手無貨可拆,機械手被迫處于空閑狀態(tài),降低了機械手的利用率,堵塞同時也會降低環(huán)形穿梭車?yán)寐?不能體現(xiàn)出環(huán)形穿梭車的優(yōu)勢。針對距離優(yōu)先策略在實際運行過程中出現(xiàn)的問題，逐一進(jìn)行了分析,主要有兩方面的原因:(1)沒有考慮貨物運輸?shù)木o急程度。在大量貨物同時出庫的情況下,編號值小的立庫出口連續(xù)不斷有貨物出來,距離優(yōu)先策略單純按距離遠(yuǎn)近安排運輸任務(wù)，忽略了對所需貨物緊急性的影響,不能滿足出庫峰值期間的貨物運輸需要。(2)沒有考慮機械手拆垛工位的忙閑狀態(tài)。因每個拆垛工位只能暫存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)對距離優(yōu)先調(diào)度策略存在問題的原因分析，使用一種帶有約束條件的排序調(diào)度策略，對穿梭車調(diào)度策略進(jìn)行優(yōu)化。即在調(diào)度時先對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，然后對符合條件的任務(wù)按緊急程度進(jìn)行排序,優(yōu)先搬運急需的貨物。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)形穿梭車運輸，且有處于空閑狀態(tài)下的穿梭車時；監(jiān)控系統(tǒng)查詢所有待出庫的任務(wù)。即根據(jù)備貨庫的要貨請求,已經(jīng)生成出庫任務(wù),但該任務(wù)還沒有調(diào)度穿梭車運輸,得到一個待出庫任務(wù)集合A。(2)根據(jù)約束條件對集合A內(nèi)的任務(wù)進(jìn)行篩選。約束條件有兩個,一是該任務(wù)的貨物已經(jīng)到達(dá)立庫出口位置,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。同時滿足兩個約束條件的任務(wù)留下,得到待運輸任務(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)要貨時間來判斷所需貨物的緊急程序，要貨時間越早對貨物的需求越緊急，因此對所有待運輸任務(wù)按要貨時間先后進(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)過實踐，優(yōu)化后的調(diào)度策略有效避免了拆垛機械手因補貨不及時造成的設(shè)備空閑,提高了機械手的利用率，同時也沒有再發(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,從而提高補貨到備貨庫的及時性，避免因補貨不及時造成生產(chǎn)中斷的情況。
環(huán)形穿梭車在貨物輸送方面的優(yōu)勢比較明顯，在物流行業(yè)的應(yīng)用逐漸增多。針對穿梭車使用過程中出現(xiàn)補貨不及時、穿梭車堵塞等問題，本文分析了問題產(chǎn)生的原因,有針對性地對環(huán)形穿梭車調(diào)度策略進(jìn)行了優(yōu)化，從只關(guān)注立庫出口與穿梭車起點的距離,轉(zhuǎn)變到綜合考慮貨物出庫任務(wù)信息的各方面,在實際應(yīng)用中取得良好效果,提高了出庫效率,滿足了生產(chǎn)需要。
