[发明专利]基于传送带的三维智能紧致化仓储系统的最优尺寸设计

说明书

技术领域

本发明涉及一种最优设计方法，具体的说，是一种适用于三维智能紧致化仓储系统的货架结构比例的最优尺寸设计。

背景技术

近年来，伴随着土地资源的稀缺、信息和自动化技术的不断发展，紧致化仓储系统的应用需求日益增加。相对于传统的仓储系统，智能紧致化仓储系统具有以下优点：(1)高密度存储。只需要相对较小的占地面积，从而节约了空间资源。(2)仓储系统全自动化。这种仓储系统的全自动化使其快速检索和存储货物，极大地节省了人力资源和时间资源。(3)智能化。如果可以预知检索需求的分布信息，该系统就可以自动提前将单元负载分类，从而使得某负载在需要时被迅速地检索。

本发明主要是关于仓储系统中货架的最优长度、深度和高度的设计，以及系统在执行分类仓储时各个仓储区域最优边界尺寸的确定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的基于传送带的三维智能紧致化仓储系统的货架设计方法以及如何使用分类仓储。这个系统的仓储效率不仅依赖于它的物理设计、所采用的物料处理系统的速度，并且还依赖于货架的结构比例以及所采用的存储策略。

本发明中所介绍的系统的结构和工作方式如下：一类基于传送带的三维智能紧致化仓储系统，其结构由货架、自动存取堆垛机、以及一系列安装在货架中的可以把货物转出的回路传送带组成，可使货物在货架深宽高三维方向上均实现多层紧密排放并且每一个货物均可被快速的取出。存储货物的方法是：自动存取堆垛机把货物放到指定传送带前面存取台的空位上，然后用回路传送带把货物送到指定的存储位置。取货的方法是：回路传送带可把放在其上的货物从货架里面移出至货架前面的仓储面，再由自动存取堆垛机从货架的前面取货到系统的出入点。

本发明主要解决了基于两个仓储策略下的系统最优设计问题，分别是基于随机和分类仓储策略下的仓储系统最优边界的设计问题。对于分类仓储，我们考虑以下ABC曲线特征，其表示所有货物单位时间内周转率分布，可表达为：

A(i)＝i

其中，i表示库存产品所占的百分比，A(i)表示整个负载中需求(即用单位时间内对应负荷被取货的次数来衡量)的累积百分比，s(i/A(i))表示ABC曲线的倾斜系数，s越小表明越多的存取活动是针对第I区域中的货物。据此可以区分出货物是属于高周转率还是低周转率，从而决定把它们放置在仓储系统中的哪个区域。当s＝1即20％/20％，表示20％的货物对应20％的存取活动，当s＝0.07即20％/90％，表示20％的货物对应90％的存取活动。

我们主要考虑把系统中的负载按照周转率分类，分为高周转率负荷和低周转率负荷，并把系统对应分为两个区域。离出入口比较近的第I区域用来存储高周转率负荷，而高出入口比较远的第II区域用来存储低周转率负荷，在各个区域中的负荷采取随机存储。这时最优边界的设计主要包括第II区域(也就是货架)在三个维度(水平方向、垂直方向以及深度方向)上的最优尺寸的设计以及第I区域在整个货架中所应占的体积比的最优设计问题。通过这些边界的最优设计，以实现自动存取堆垛机的运行时间的最小，从而提高仓储作业的效率。事实上，随机仓储是分类仓储下当s＝1(20％/20％)，G₁＝1或0时的特例。此时，仓储的作业效率不受ABC曲线变化的影响，属随机仓储。

本发明得出的主要结果如下：

(1)在系统执行随机存储策略下，当货架在水平方向、垂直方向和深度方向上的尺寸(以堆垛机移货时间为衡量单位)比例为

0.72∶0.72∶1

这时自动存取堆垛机的最小期望取货时间可达：

其中，V是以时间来衡量的货架的存储容量且V＝t_h*t_v*t_c。由于模型中假设自动存取堆垛机在水平方向、垂直方向以及传送带在深度方向上匀速运行，从而可以用t_h、t_v、t_c(即自动存取堆垛机在水平方向、垂直方向上的运行时间以及传送带在深度方向上的运行时间)来分别表示货架在水平方向、垂直方向以及深度方向上的长度。当用立方米来衡量货架的存储容量V′时，V′＝L*H*S，其中L、H、S分别为用来来衡量的货架在水平、垂直以及深度方向的尺寸。V和V′两者之间的换算为：