认址装置由认址片和认址器组成。认址器即是某种传感器,目前常用的是红外传感器。发射与接收红外光在同侧时,用反射式的认址片;在异侧时,用透射式的认址片。
认址检测方式通常分为绝对认址和相对认址两种。绝对认址是为每个货位制定一个绝对代码,为此需要为每个货位制作一个专门的认址片。绝对认址方法可靠性高,但认址片制作复杂,控制程序设计也十分复杂,而相对认址其货位的认址片结构相同。每经过一个货位,只要进行累加就可以得到货位的相对地址。与绝对认址相比,相对认址可靠性较低,但认址片制造简单,控制程序编制也较简单。为了提高相对认址的可靠性,可以增加奇偶校验。
(1)堆垛机自动认址
自动控制的堆垛机必须具备自动认址功能。自动认址功能可以分为数字式和非数字式两大类,而数字式认址又可以分为相对数字认址系统和绝对数字认址系统。
1)相对数字认址系统
相对数字认址系统的实质是采用计数的方法来表示起重机实际走过的路程。首先把货格沿巷道纵长方向按列编成数序,再把它们沿垂直方向按层编成数序。这样,每个货格有一个列号和一个层号。当操作人员输入货格地址时,计数器里就记下了目的地址的列数和层数,从中减去起重机在接受这个作业命令时所处位置的列数和层数后,其差值就分别代表了起重机从目前所处位置走到目的地址需沿巷道纵长方向经过的列数和沿垂直方向经过的层数。起重机沿巷道运行时,每经过一个货列就计一个数,计够了一定的数(离目的地址一定距离)就减速,到达目的地址就停止。在货台升降时,也采用相同的方法认址。相对数字认址系统的检测装置和地址运算程序都比较简单,因此得到较为广泛的应用。相对数字认址系统的缺点是容易因检测单元失灵或外来干扰导致计数错误,走错地址。
2)绝对数字认址系统
在绝对数字认址系统中,每一个货位的列数和层数分别用编码表示。沿巷道纵长方向每一列货位前均有一块标号牌,用二进制码表示(或者其他码制)标出列数;沿垂直方向在起重机立柱上对应每一层货格的高度也均有一块标号牌,用二进制码标出层数。起重机运行时,就用相应的检测装置对标号牌进行读数,检测所在的实际地址,然后送入地址运算程序与目的地址比较。当其差值为一定数值时即进行减速,差值为零时,发出机构停止的信号。绝对数字认址系统可靠性高,不易出错,但设备复杂,比较昂贵,因此应用较少。
3)非数字式认址系统
非数字式认址系统只检测是否已到预定的目的地址,而不检测实际已经到了什么地址或者离目的地址还有多远。采用这种检测系统时,在每个货格前装有一个发号元件(例如电子线圈),而在起重机上装有相应的检测元件(如干簧管)。当起重机来到目的地址前时,磁场使起重机上的检测元件动作,起重机即能确认已到了目的地址。这种认址系统需要大量的发号元件,又由于难以发出提前减速的信号,所以使用也较少,但这种系统可靠性高,很少发生认址错误,特别适用于地址数不多的场合。
(2)货物单元自动认址
在具有复杂运输系统的自动控制仓库中,各货物单元在具有多个分岔口的输送机上运行时,都有各自选择的分岔口。因此,货物单元必须具有自动认址功能,以保证在正确的地点进行分岔。货物单元自动认址的方法有携址法和跟踪法两种。
1)携址法
货物单元自身携带目的地址信息,输送机各分岔口均装有读址器。当一个货物单元来到分岔口前时,读址器读出其所携带地址,并与分岔口地址比较,决定是否让货物单元分岔。携址和检测方法常用光电或磁性。
2)跟踪法
这种方法用检测器检测和储存每一运输区段上货物单元的队列。当一个货物单元进入某一运输区段时,首先由位于该区段靠上游的检测器检测到货物单元的进入,随即从上游区段接收该货物单元的目的地址信息。本区段存储器随即把该地址信息存入队尾。每一个货物单元移出本区段时,位于本区段下游的检测器便测得货物移出的信息,同时将本存储器队首的记录传送给下游区段道岔控制单元,判断是否需要分岔。与此同时,本段存储器中队列向前移动一位。
跟踪法的最大特点是不需要每个货物单元携带地址。这对于货物单元数量特别大的系统很适用,但这种方法认址过程比较复杂,可靠性不如携址法。
2.自动识别系统
自动化仓库的货物管理基本技术是对货物进行自动识别和跟踪。自动识别是指在没有人工干预的情况下,对物料流动过程中某一活动关键特性的确定。每一关键特性都与生产活动有关,这些关键特性包括产品的名称、数量、设计、质量、物料来源、目的地、体积、重量和运输线路等。这些数据被采集处理后,能用来确定产品的生产计划、运输路线、路程、库存、存储地址、销售生产、库存控制、运输文件、单据和记账等。
货物信息可以通过声、光、磁、电子等多种介质获取。具体实施是在生产的关键部位配备自动识别装置,将每一处所获取的信息经过计算机网络系统传输,并进行同一处理,从而实现在整个生产过程中对物料的信息跟踪。现代生产物流系统中,广泛采用条形码自动识别技术,这是因为条形码具有读取快、精度高、使用方便、成本低、适应性好等优点。
3.堆垛机自动控制系统
控制系统是自动化仓库运行成功的关键。没有良好的控制,系统运行的成本会很高,效率却很低。为了实现自动运转,自动化仓库内所用的各种存取设备和输送设备本身必须配备各种控制装置。这些控制装置种类很多,从普通开关、继电器到微处理器、单片机和可编程控制器(PLC),按各自的设定功能,它们都能完成一定的控制任务。如巷道式堆垛机的控制要求就包括了位置控制、速度控制、货叉控制以及方向控制等。所有这些控制都必须通过各种控制装置来实现。
控制系统能对搬运设备(堆垛机等)、运输设备(输送机、导引小车、转轨车等)进行自动控制,它是自动化仓库的核心部分之一,直接关系到仓库作业的正常进行。因此,控制系统中所采用的材料、设备、传感器和元件都应采用可靠性高、寿命长、易于维护和更换的产品,否则就存在安全隐患。
堆垛机的控制现在多采用模块化控制方式,驱动系统一般为交流电机,采用无级调速。这种方式技术成熟,应用广泛,既能实现堆垛机的高速运行,又能平稳进行停车对位。在控制系统中,还应采取一系列自检和联锁保护措施,确保在工作人员操作错误时不发生事故。对机械及电气故障能进行判断、报警和向主机传递故障信息。控制系统应能适应多种操作方式的需要。
4.监控调度系统
监控系统是自动化仓库的信息枢纽,是实现自动化仓库实时控制的重要组成部分,它在整个系统中起着举足轻重的作用,负责协调系统中各个部分的运行。自动化仓库系统使用了很多运行设备,各设备的运行任务、运行路径、运行方向等都需要由监控系统来统一调度,按照指挥系统的命令进行货物搬运活动。通过监控系统的监视画面可以直观地检查各设备的运行情况。
在自动化仓库的实际作业过程中,监控调度系统根据主机系统的作业命令,按运行时间最短、作业间的配合合理等原则对作业的先后顺序进行优化组合排队,并将优化后的作业命令发送给各控制系统,对作业进程、作业信息及运行设备(如堆垛机、输送机等)进行实时监控。
监控操作台可以对机械设备的位置、动作、状态、货物承载及运行故障等信息进行显示,以便操作人员对现场情况进行监视和控制,并可通过操作台对设备进行紧急操作。
5.计算机管理系统
计算机管理系统(主机系统)是自动化仓库的指挥中心,相当于人的大脑,指挥着仓库中各种设备的运行。它主要完成整个仓库的作业管理和账目管理,并担负着与上级系统的通信和企业信息管理系统的部分任务。
自动化仓库的信息管理系统既是相对独立的,又是企业管理信息系统的一个子系统。它不仅对信息进行管理,也对物流进行管理和控制,集信息流和物流于一体,是现代化企业物流和信息流管理的重要组成部分。
自动化仓库管理系统的主要功能是对仓库所有出入库活动进行最佳登录和控制,并对数据进行统计分析,以便使决策者及早发现问题,采取相应的措施,最大限度地降低库存量,加快货物流通,更好地创造经济和社会效益。
5.1.4 自动化仓库系统的设计
1.自动化仓库系统的设计原则
自动化仓库系统的设计是一个复杂的过程。在这个过程中遵循一定的设计原则将会大大地提高工作效率和获得最佳的生产效益。主要的设计原则有以下三点。
(1)基本的系统设计原则
①明确设计目标。在设计过程中必须始终牢记设计目标,这将避免其他次要因素的干扰。
②系统简化原则。尽量使用以最低成本就能完成工作的最简单的系统。一般来说,系统越简单,操作和维护成本就越低,可靠性越高,系统响应速度越快。
③高利用率原则。系统的自动化程度越高,其固定成本越高,所以应尽量减少设备的空闲时间。此外,由于故障或缺料停工时,也还必须支付闲置工人薪金,因此要尽可能追求最少故障时间和最大运行时间。
④灵活性原则。系统应能满足未来的需求和变化,对系统必须不断进行改进以适应激烈的市场竞争,这就需要在现在和未来需求之间作出平衡,但是系统的经济性往往会限制其灵活性。
⑤容量富余原则。增加一个超负荷系统的容量是一件困难的事情,因此设计时就要考虑一个能满足现在和不久将来需要的容量。设计者和管理者应能根据发展规划预测出未来要增加的容量。
⑥标准化原则。标准的设计、产品、设备和货物单元能为制造者和使用者带来极大的方便,这也是国内外的发展趋势。
⑦超前规划原则。企业其他部门的运作和决策可能会影响自动化仓库的功能,企业对新产品的投入也需要调整物流系统,销售策略的变化也会影响产品生产和物流系统。
因此,设计者对这些变化要有预见性,在设计中考虑这些因素,设计出的系统才会有很强的适应性。
(2)物流运作的基本原则
物流运作的基本原则包括:
①保持物料向前移动。保持物料始终向最终目的地移动,尽量避免返回、侧绕和转向。直接从起点到终点的路线是最经济、最快捷和最有效的。
②物料处理次数最少。不管是以人工方式还是自动方式,每一次物料处理都需要花费一定的时间和费用。通过复合操作,或者减少不必要的移动,或者引入能同时完成多个操作的设备,就可以减少处理次数。
③复合操作原则。尽量把几种操作合并在一起进行,便于出库和入库穿插进行。
④简化流程原则。因为每种操作都需要一定的费用,所以要尽量减少操作。
⑤最短移动距离原则。以物料和设备最短的移动距离达到希望的目的。因为移动的距离越长,所需的时间和费用会越多。
⑥易于管理和操作原则。设计的系统应当是容易管理和易于掌握的,这样使用者才便于接受并乐意使用。
⑦降低操作费用原则。有效操作的关键因素是保持日常的低成本操作。只有能控制操作成本并使之保持在低水平的系统才是好的设计。
(3)设备和技术的选用原则
①使用合适的设备。对于具体的应用,选择合适的设备可能是成功与失败的分水岭,能完成特定任务又最廉价而有效的设备是合适的设备。面对多种设备时,设计者必须根据自己的经验和其他信息作出最佳选择。
②最少的人工处理。人工处理是昂贵的,并且容易产生错误。比如,像重力辊式输送机这样简单低价的设备就能减少人工处理的需要,并在短期内收回投资。
③考虑系统的安全。设计的物料系统应能保护人、产品和设备不受损伤。在系统设计中必须考虑防撞、防掉落、防火等措施。
④自动化原则。最大限度地应用自动化控制进行操作。恰当的自动控制能减少差错,降低使用成本,提高利用率和产量。
⑤降低使用成本原则。在设计中要能预测系统的使用费用,尽量让使用成本维持在低水平,这将为系统的使用带来效益。
⑥利用有效空间原则。由于自动化仓库需要大量土地、基础和各种设施,这要占用不少经费,因此要充分利用库房内外的空间存储物料,避免空间的浪费。
⑦有效维护原则。设计的系统要能有效维护,并且维护费用要低。所谓有效维护是指日常保养和快速修理。
⑧人机工程学原则。设计时要考虑到系统中人(管理、操作和维护人员)的安全、舒适、方便和不易犯错误。
⑨充分利用重力原则。在系统设计中,要随处考虑利用重力的作用进行系统设计来减少能耗。