智能四向穿梭車系統的應用與調度對策研究

湯旭東

摘要：智能四向穿梭車系統是最新一代的智能搬運設備，該系統屬于高密度倉儲智能化搬運設備，在系統中可以完成橫向、縱向軌道貨物的水平移動，并將存取基于一臺穿梭車來完成貨運。在智能四向穿梭車系統中可配合提升機達到換層功能，并基于仿真技術、傳感技術與5G技術提高系統運行自動化水平，目前該系統被廣泛利用在物流行業中。

關鍵詞：智能四向穿梭車;系統應用;調度對策

在目前電子商務與智能技術推動了我國倉庫智能化發展。在物流行業中，應當注重考慮物流系統整體運行效率以及數字化、智能、信息化集成應用。以此，在智能化需求下產生了密集倉儲的概念，形成了智能四向穿梭車系統。智能四向穿梭車技術特點有四向行駛、跨巷道高效、靈活作業、不受空間限制，并且可以充分利用空間，實現模塊化、標準化，實現離散式搬運。

1智能四向穿梭車系統概述

1.1智能四向穿梭車布局與特點

首先，智能四向穿梭車是由穿梭車進行智能化發展而來，在倉儲貨架、穿梭車以及換層提升機中可構成智能四向穿梭車。其主要應用于鐵路、圖書館、物流等行業。其次，在智能四向穿梭車系統運行時，應由倉庫管理系統合理分配任務，并通過穿梭車來實現貨物水平方向運動，在不斷提高運輸穿梭車垂直方向運動能力時，可發揮出智能四向穿梭車系統穩定性、柔性、成本低的特點。

1.2智能四向穿梭車系統的優勢分析

首先，目前很多穿梭車都只能在單線軌道上進行往復運動，并且成本較高其性價比不高。但使用智能四向穿梭車后，可依據智能的倉儲機器人，能通過無線網和倉庫管理系統（WMS系統）進行連接，然后配合提升機即可到達倉庫的任意貨位，其智能四向穿梭車系統可以形成真正意義上的三維化模式。其次，在智能四向穿梭車系統中，可將立體倉庫以靈活度要求實現隨意的變更操作，并依據任意增減四向穿梭車的數量的方法來調節系統的作業能力。例如，在智能四向穿梭車系統中，可形成模塊化與標準化工作，并將所有的四向穿梭車都能夠相互替換，出現問題的四向穿梭車的任務可以由任意其他四向車來繼續執行。與此同時，在智能四向穿梭車系統中其自身的安全與穩定性相比傳統的穿梭車都要高。例如，在智能四向穿梭車系統發生故障后，其智能四向穿梭車系統完成可以利用其他提升機來繼續完成作業，整個系統系統作業能力幾乎不受到任何影響。最后，在增加巷道時，其對應的成本就會增加，但若利用智能四向穿梭車系統，只要增加四向穿梭車的數量就可以，所以說總體成本花費會更低。

2、智能四向穿梭車系統的應用功能分析

2.1單機功能

智能四向穿梭車的單機功能可針對當前位置進行實時反饋，并以路徑列表寫入與修改功能、運行記錄以及異常功能針對任務進行路徑下發，進而確定完成下一路徑并反饋上一路徑任務。并且，智能四向穿梭車也創造了柔性密集倉儲與數智化供應鏈升級的行業新高度。例如，在根據托盤高度、物料摩擦系數以及四向車行走輪滾動摩擦系數等因素，按照企業要求針對智能四向穿梭車系統進行設計，其最大的運行速度應不大于2m/s;加速度一般不大于1m/s^，在此基礎上為避免智能四向穿梭車系統受到貨物的影響，應確保檢測距離根據當前運行狀態以及單機位置進行動態調整。

2.2網絡功能

隨著數字化趨勢升溫，政企采購業務量呈現幾何式增長。傳統人工揀選找貨難、庫存管理難，易發錯貨，影響服務時效與滿意度。以此，應合理利用智能四向穿梭車的網絡功能后，其四向車可用于存儲量大出庫量小的整箱和大件拆零揀選，提高任務完成效率。例如，在網絡功能以藍牙、ZigBee等方式結合智能四向穿梭車后，可滿足了大、中、小件不同型號貨物的存儲需求，充分利用了天花板下的每一寸存儲空間，實現高密度存儲。

2.3相關技術

在智能四向穿梭車借助AI智能算法后，可基于智能理貨系統以熱度7x24自動調整庫存分布，大幅提高了倉庫訂單的出庫效率，確保庫區實現整體高速流轉。此外，還可以降低員工勞動強度及長期勞動損傷的風險。并且，在傳感器與控制技術中，可使智能四向穿梭車在運行時獲取到更多的外部信息，并充分感知周圍環境的變化，幫助指導設備做出準確的判斷，實現快速部署，敏捷應對市場及客戶變化，實現柔性供應鏈管理。

3、智能四向穿梭車系統的調度分析

3.1任務規劃

智能四向穿梭車系統一般的作業形式是采用多任務模式共同進行，并依據任務池要求提高任務執行力度，在任務完成中可充分發揮智能四向穿梭車的優勢，并以任務綜合優化能力為四向穿梭車集群全局效率提供更多可能性。例如，在四向穿梭車完成任務時，應依據作業完成時間指標，針對后續任務進行評估，在完成作業量評估后應及時將作業時間以及完成時間進行統合計算。在計算后應利用系統功能對四向穿梭車集群內所有車輛進行綜合利用率評分，在評分完成后應將作業完成效率作為任務考核指標。并且，在針對已下發但未執行的任務進行調度時，應利用四向穿梭車智能系統功能，將任務掛起，并及時調整當前任務的優先級進而優化計算方式，以最高優先級執行任務，完成任務調度。

3.2路徑規劃

在四向穿梭車調度策略中，應針對路徑進行規劃，并按照目前主流的方式方法以分時復用模式與單行線模式進行調度。首先，在分時復用模式中，應確保在同一母道內使用一臺或兩臺四向車來完成任務，并逐步降低主通道的利用率或通過率。在分時復用模式中，由于該模式調度落實較為簡單，在確保提高單機效率時應優化運行路徑。一般該方法適用于高儲存量但周轉率較低的倉庫中。其次，在單行線模式中，該路徑調度模式重要是以同一母道內實現多車的跟隨運行，并將其提高系統運行總體效率。在提高母通道四向車同行率時，也降低了單臺四向車的運行效率，并適用于多車同層調度模式。該路徑可選擇最近的路徑，并減少換向與空載的情況，進而以最終時間作為任務評估標準，監測出四向穿梭車完成任務的效率是否達到考核指標。

3.3路徑占用以及避讓規劃

在針對子通道與母通道交叉路口設計避讓規則時，應當以四向穿梭車系統內部預判功能為基礎，并提前設置好四向穿梭車作業動作，應確保四向穿梭車在運行時可以減速再進入到母通道中。但若在多個任務下，四向穿梭車需要進入多個子通道時，應按照母通道的運行方法以四向車優先同行的原則進行作業。例如，在設計好四向穿梭車預判功能后，應將四向穿梭車系統改為鎖定狀態，并以前一次交互點與下一次交互點之間的運行路徑為基礎，進而在系統解鎖前強制四向穿梭車交互點與上位系統進行信息交互。在完成系統信息交互后，可立即觸發下一路徑段任務，并重新計算路徑，最終確保完成任務。

3.4關于路徑的劃分調度

在四向穿梭車調度系統中，應以路徑規劃決定其調度系統同層四向穿梭車數量以及同層最大作業效率。首先，應針對整體路徑規劃，分為整體路徑、整體解鎖以及整體路徑分段解鎖這幾種形式。在按照四向穿梭車運行路徑分析后，應確保四向穿梭車在任務接收與任務完成兩個節點進行系統交互，并避免在此過程中進行信息交互，在交互過程中其路徑不可以更改。其次，在分段路徑分段解鎖時，應按照運行路徑上每一個子通道與母通道的交叉點作為四向穿梭車完成作業路徑的分段點。進而在每兩個相鄰交點之間都可以作為一個路徑分段，在作業完成過程中應針對未執行的路徑進行更改，并幫助四向穿梭車及時調整好新的路徑運行方式。在一般情況下，其項目應確保母通道以及母通道相鄰的子通道位于第一深位信號，并以此滿足四向穿梭車智能通訊要求。最后，在分段路徑實施解鎖方式中，該方式是目前研究的主要方向。該路徑與上述表明的分段式方法大致相同，但經過四向穿梭車智能化發展，該方式可解鎖為根據四向車運行路徑以可控分段點滿足實時位置的信息交互，并以此將當前運行位置與之前的路徑相互重疊，進而達到解鎖狀態。該方式需要以5G技術為支撐，并需要現場網絡全面覆蓋，進而以連續讀取、反饋位置信息、電控系統滿足四向穿梭車可以在運行過程中對路徑與目標位置進行修改。

結束語：

綜上所述，在智能四向穿梭車系統不斷發展中，其調度與應用方式也發生了改變。在基于5G技術、通信技術下可形成一體化調度系統，并著力解決了以往存在的集群問題，在不斷提高物流行業管理效率時，也減小管理風險。在形成內部管理系統數字化串聯后，該系統還可以對商品全鏈路進行追溯，優化出入庫流程，實現自動化管理，加速實現我國倉儲數字化進程。

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