電子商務與智能制造技術推動了自動化立體倉庫的快速發展與創新，在現代物流業中更加注重考慮物流系統整體的密度以及數字化、智能、信息化集成應用，而不是僅考慮單一設備和系統的能力，產生了“密集倉儲”的概念[1,2]。在物流產業的快速發展過程用中，需要對物流倉儲系統進行全面規劃和創新設計。與普通立體倉庫相比，密集倉儲土地利用率和空間利用率上可提高20%~100% 左右，同時作業效率可提高20%，運行能耗可降低30%，單元投資成本可節約10% 左右, 密集倉儲系統因而越來越多地受到行業的關注，其市場發展前景廣闊[3]。作為面向密集倉儲的重要搬運設備，智能托盤式四向穿梭車（以下簡稱四向車）是一種智能型軌道導引自動換向變軌的搬運設備，在電控系統控制下，通過編碼器、RFID、光電傳感器等數字化技術精確定位各個輸入、輸出工位，配置智能化調度系統，接收物料后進行自動往復穿梭搬運，四向車無需人員操作，運行速度快、智能化程度高，適用于各種物流存儲系統，能夠促進單元物料快速實現平面自動輸送。在智能化調度系統的驅使下，多層多車協同并行作業，從而實現精準、高效的作業模式，為企業的物流存儲系統提供新的物流解決方案

   關鍵機構設計

      數字化控制及通訊技術

    四向車采用PLC 及工控機技術，實現邏輯控制，結合底層路徑自學習算法，確保高速運行、精準定位、安全可靠。四向車選用SIMATIC S7 系列PLC 作為核心控制器，充分利用其豐富的擴展性集成接口，將傳感器模塊、供電模塊、無線通訊模塊以及執行機構模塊等集成，實現整車運動導引、驅動控制、執行機構操作，安全防護等工作。密集庫中采用Zigbee 無線通訊方式，上位控制器通過Zigbee 主模塊向四向車下達任務指令，任務指令傳遞至PLC 完成計算處理后，轉變成具體的控制信號并輸送至控制執行機構運動的驅動控制模塊中，在該模塊中對驅動直流電機進行調速，進而控制執行機構完成相應動作。在這一過程進行中，各類傳感器和RFID 系統將采集的定位、檢測、故障等信息通過Zigbee 子模塊反饋給上位器，并由狀態顯示器反饋給倉庫操作人員，實現四向車動態信息的雙向傳遞。控制系統結構如圖4 所示。

     密集倉儲系統的智能調度技術

     基于WCS 可以實現作業任務設置、貨位決策優化、密集多深位存儲、多層多四向車作業調度等各種功能。密集倉儲系統采用多任務模式，為保證四向車集群全局效率提升，需制定合理有效的智能調度策略。智能化調度包括庫區分配、任務優先級劃定、貨位分配、路徑規劃等。在WCS 控制下，密集庫中各設備基于實時路徑規劃完成多任務并行作業；設備運行狀態實現3D 可視化監測；作業終端基于可視化界面對多設備、入出庫作業、多深位貨物狀態進行監控，并根據作業數據分析完成遠程診斷。密集倉儲系統調度架構如圖5 所示。

    作業能力評估

     四向車的作業能力受倉庫訂單任務、調度技術、存儲策略、作業模式、設備技術參數等因素的影響，其高低直接影響密集倉儲系統的效率。四向車在垂直交叉軌道上切換方向完成貨物的水平出入庫，具備單一作業和復合作業兩種模式。

       在單一作業模式中，四向車一個周期內只完成一個出（入）庫任務；在復合作業模式中，設備一個周期內完成入庫和出庫兩個任務。在基于每層一臺四向車的系統配置下:

      1）在單一作業模式中，四向車入庫作業和出庫的作業時間相同，假設每層四向車的平均單一作業時間為t1, 則該模式下的出入庫能力η1 可計算為

    2）在復合作業模式中，假設四向車的平均復合作業為t2, 則對應的出入庫η2 為

 

      案例四向車已在某公司密集庫項目中得到實際應用。該密集庫實現化工成品、半成品存儲，整盤入出及揀選出庫等功能，總的占地面積為1 765 m2，貨架總體高度為12 m，共有貨位4122 個。單元托盤尺寸為1 200mm×1 100 mm×1 200mm/1400mm( 長× 寬× 高)，單元最大載重為1000 kg（含托盤）。倉庫中整體入出庫量不少于150 托/h，設備配置有四向車8 臺，提升機3 臺，輸送機系統6套。根據該企業對現代化物流的不同需求，在做大量的需求調研和分析后，設計出一套符合該企業需求、性價比高、可拓展的方案，經實際測試該密集存儲系統項目建成后與傳統立體庫相比，庫容量提高了35%，設備運行用電量能耗降低了30%。

      優越性能

     ① 提高空間利用率：其空間利用率為普通平庫的3-5倍； 

      ② 利用系統對貨品進行準確無誤的管理，減少了在存儲貨物中出現的差錯； 

      ③ 貨物在運送中實現自動化，減少貨物的破損率； 

      ④ 從傳統的“結果導向”轉變成“過程控制”，從傳統的“數據錄入”轉 變成“數據采集”； 

      ⑤ 先進的物流系統，提高企業生產管理水平；

      ⑥ 適用環境不受層高限制，適用于低于5米高倉庫和高于24米以上倉庫都很適用。

       案例圖片