密集式智能倉儲系統(tǒng)在充分利用空間、增加存儲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備實現(xiàn)自動化存儲。不過，密集式智能倉儲系統(tǒng)的作業(yè)效率相對于自動化高架庫略有不足，尤其是要適應現(xiàn)有廠房布局也會對其效率產生影響。因此，如何通過調度及策略的優(yōu)化進一步提升密集式智能倉儲系統(tǒng)的效率備受關注，本文通過實際案例對此進行了分析研究。
密集式智能倉儲系統(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期效果，但其作業(yè)效率相對自動化立體庫有較大的降低。要提高密集式智能倉儲系統(tǒng)的整體能力與入出庫效率，除了在設備選型與方案規(guī)劃方面做充分考慮外，倉儲的管理調度系統(tǒng)也需要進行合理優(yōu)化。本文以某項目為實例，闡述一些優(yōu)化的方法。
一、項目概況
項目類型為子母穿梭車（穿梭車結合穿梭板）型的密集式智能倉儲系統(tǒng)，總體布局分為密集式存儲區(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，密集式存儲區(qū)為三層貨架設計，儲位約4400個，共6套子母穿梭車系統(tǒng)，配合以升降機及輸送設備，完成入出庫作業(yè)。從生產線輸送的成品通過入庫分揀線送達碼垛機器人處，機器人將成品碼垛到托盤上，碼盤完成以后，向倉儲管理調度系統(tǒng)申請入庫；系統(tǒng)調度輸送機和子母穿梭車將托盤輸送到貨位入庫；出庫時，根據(jù)倉庫管理調度系統(tǒng)下達的訂單出庫指令，子母穿梭車和輸送機將托盤運送至出庫區(qū)域的拆垛機器人，機器人將成品拆垛后，通過出庫分揀線運送至出庫月臺，裝車發(fā)貨。
結合實際布局情況以及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，按照傳統(tǒng)的調度思路，平均出庫一個托盤所需時間與機器人分揀的平均效率基本一致，約115秒/盤。在實際運行過程中，往往同一套子母車設備既有入庫任務，同時還有空托盤以及實托盤的出庫任務，再加上商品存儲分布不均勻導致多訂單出庫任務集中到一套子母車設備上，使得出庫速度無法滿足機器人的分揀速度，致使機器人產生不必要的等待。在出庫過程中一旦發(fā)生機器人等待情況，將導致無法達到規(guī)劃設計的出庫效率2500件/小時，經(jīng)實測只能達到約1800件/小時。其瓶頸在于子母穿梭車系統(tǒng)出庫的速度不能滿足機器人拆垛的速度，進而導致整體出庫效率無法滿足系統(tǒng)設計的要求。
如何優(yōu)化提高整個系統(tǒng)的能力？通過在現(xiàn)場不斷觀察調整，確定采用子母車分離調度算法以及出庫策略調整兩個方面進行。
二、子母車分離調度算法
原有的調度是將子母車考慮為一個整體，完成單一任務后再執(zhí)行下一個任務。所謂子母車分離調度，是指母車和子車同時執(zhí)行各自的任務，充分發(fā)揮設備能力，其前提條件為入庫貨位或者出庫貨位在同一巷道。以出庫任務為例，前一個托盤，子車在母車上卸貨完成以后，如果后續(xù)任務為同一巷道，則子車離開母車繼續(xù)進入巷道搬運后續(xù)托盤，母車則運送前面托盤到達卸貨站臺，卸貨完成后再回到原巷道接子車回歸母車。其調度系統(tǒng)結構示意如圖3。
圖3：調度系統(tǒng)結構示意
其難點在于對子母車分離的調度，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)絡和信息的重連機制。由于子母車之間采用藍牙通信，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，藍牙通信需要在短時間內建立連接，同時，需要由穿梭車將連接信息上報給WCS。子母車在送貨入庫流程以及取貨出庫流程方面的調度思路如圖4、圖5所示。
圖4：送貨入庫流程
圖5：取貨出庫流程
子母車分離調度功能提高了對子母穿梭車單機的利用率，將原有的一個設備拆分為兩個設備獨立運行，大大提高了系統(tǒng)的出庫能力。但當系統(tǒng)運行出現(xiàn)以下方面情況時，還是會影響系統(tǒng)的整體出庫能力：
1.如果同區(qū)域出庫和入庫任務同時交錯運行時，則子母車無法分離，導致出庫效率很低。
2.如果同時運行的兩個出庫任務出現(xiàn)在同一個區(qū)域時，先執(zhí)行一個訂單，則勢必會影響另外一個訂單的出庫。如果保證兩個訂單均衡出庫，則該區(qū)域的子母車無法分離，無法及時供應機器人拆垛。
3.出庫拆垛處緩存數(shù)量有限，每個拆垛機器人處只有6個緩存工位。當緩存位已滿時，WCS將會暫停調度出庫，只有當緩存位出現(xiàn)空缺時，WCS會再次調度穿梭車繼續(xù)執(zhí)行出庫任務，但當所調度的穿梭車正在執(zhí)行其他訂單任務，則會導致出庫任務需要等待的情況，這樣就會有較大可能性導致拆垛機器人完成緩存工位的拆跺后，后續(xù)出庫的托盤還未到位，使拆垛機器人產生不必要的等待，進而影響整個系統(tǒng)的出庫能力。
三、出庫策略調整
為解決上述影響系統(tǒng)出庫能力的問題，確保拆垛機器人有效工作時間達到zui大化，在調度系統(tǒng)方面又采取了如下出庫策略：
1.多車同時作業(yè)以及同一套子母穿梭車出入庫作業(yè)嚴格區(qū)分
倉庫庫區(qū)內部一共分為6個區(qū)域，共有6套子母車設備，由于設備異常以及貨位分布等不確定因素，在倉庫實際存儲過程中，對于每種規(guī)格的產品不可能做到在6個區(qū)域均勻分布。因此，我們在出庫運行波次時，通過人工介入的方式，依據(jù)實時情況選擇出庫區(qū)域，盡量做到6套子母車能夠同時運行，或者說保證同時出庫的3個訂單不在同一個區(qū)域，根據(jù)庫區(qū)內貨物分布情況錯開出入庫在同一區(qū)的情況。
2.縮短前后訂單的時間間隔，保證訂單間無縫對接
同一個拆垛機器人處理的前后兩個訂單如果間隔時間長，也會影響出庫效率。原有算法為上一個訂單的全部成品裝車完成后，才下發(fā)下一個訂單。優(yōu)化調度算法為，在前一個訂單的zui后一個托盤上穿梭車以后，后一個訂單的托盤出庫任務會立即下發(fā)；這種調度模式有一定的概率會導致后面訂單的托盤提前到達拆垛區(qū)域，故又通過WCS調度后續(xù)訂單的托盤沿輸送主線做環(huán)線運動，不進入機器人拆垛緩存區(qū)域。
3.提高出庫拆垛緩存位數(shù)量
按照規(guī)劃設計，出庫機器人拆垛區(qū)域有3臺機器人，每臺機器人包括拆盤工位一共有6個緩存工位。原系統(tǒng)調度策略在出庫到該機器人的托盤數(shù)量（包括在途）等于緩存工位時，WCS系統(tǒng)不會調度該訂單的后續(xù)出庫任務。在實際優(yōu)化過程中，將緩存工位提高到8個，其中有2個是作為在線緩存，也進一步增加子母車分離的次數(shù)，一次性出多個托盤，保證出庫拆垛機器人有足夠的實托盤供給；對于多出的2個在線緩存托盤，WCS會將調度系統(tǒng)控制在輸送主線上做環(huán)線運行，確保不影響其它實托盤運行至機器人緩存工位。
4.移庫作業(yè)優(yōu)化庫區(qū)內貨物分配情況
如前所述，關于不能保證入庫均衡性存儲的問題，就需要人工介入干預。在晚班時段，系統(tǒng)只進行入庫作業(yè)而不進行出庫作業(yè)，設備有空閑時間進行貨位整理。在實際生產中會利用這個時間進行整理，盡量做到貨物存儲的均衡性。此調整有兩方面的好處：一方面提高貨位利用率；另一方面進行貨位整理以后，保證了均衡存儲，提高出庫效率，滿足客戶發(fā)貨及時性的要求。
經(jīng)過以上調度方案的優(yōu)化實施，現(xiàn)場也組織了專門的能力測試來驗證，經(jīng)過4天的測試，在保證正常入庫需求的基礎上，每天的出庫效率分別為2545件/小時、2535件/小時、2557.5件/小時、2600件/小時，達到了合同約定的2500件/小時的能力要求，取得了客戶的認可。
四、結語
近年來，由于土地成本上升，密集式智能倉儲系統(tǒng)以其高密度存儲、自動化作業(yè)正在成為倉儲系統(tǒng)建設的趨勢；但密集式智能倉儲系統(tǒng)在節(jié)約空間的同時，出入庫效率明顯低于自動化高架庫。通過本項目實際案例，在子母車分離調度以及整個物流系統(tǒng)調度策略上做了很好的優(yōu)化，并取得了預期的效果，為后續(xù)密集式自動化倉儲項目積累了相關經(jīng)驗。當然，密集式自動化存儲的方式多種多樣，企業(yè)應結合能力需求、投資預算等自身實際情況，來綜合確定采用何種倉儲模式，優(yōu)化規(guī)劃方案，以實現(xiàn)預期目標。
