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实验一：自动化仓库运行模式实验报告

自动化仓库运行模式实验报告

课程名称： 配送与配送中心
实验名称： 自动化仓库运行模式实验报告
专 业： 物流工程
班 级： 物流1302
姓 名：
同组实验者：
实验地点： 机电楼B110
实验时间： 2016.6.1

目录
一、实验简介 2
二实验目的 2
三、实验设备（名称、规格、型号） 2
3.1货架系统 2
3.2巷道堆垛机 3
3.3入出库输送系统 4
3.4出入库操作流程 4
3.4.1物料入库操作过程 4
3.4.2物料出库操作过程 5
3.5查询统计功能 5
四、实验系统布置图 6
五、实验内容和原理 6
5.1实验内容 6
5.2实验原理 6
5.2.1单作业模式 6
5.2.2复合作业模式 7
5.2.3单一作业周期的计算 7
5.2.4复合作业周期的计算 7
六、实验步骤 9
七、实验记录 9
7.1 入库操作流程 9
7.2 出库操作流程 9
7.3 堆垛机出入库作业 10
7.4 堆垛机作业时间记录 10
八、实验总结 10
九、思考题 10

实验一：自动化仓库运行模式实验
一、实验简介
实验员演示自动化仓库的出库作业、入库作业和复合作业过程，我们观察了自动化仓库的出入库作业过程，掌握自动化仓库的出入库作业原理和作业流程；演示自动化仓库的管理系统功能，我们实际操作并完成相应的操作。
该实验性质属于验证性实验。
二、实验目的
通过实验可以使我们了解自动化物流系统的设备构成和运行原理，掌握货架的结构及承载特点，有轨巷道堆垛机的组成部分、运动机理及入出库作业步骤，熟悉自动化立体仓库进货和发货的各种程序，了解自动化仓库管理系统的功能，培养我们对自动化物流系统进行分析和认知能力，为后续课程的学习奠定基础。
三、实验设备（名称、规格、型号）
北京科技大学物流配送中心自动化立体仓库系统，是目前国内最先进的自动化立体库系统之一。
该系统主要由一套货架系统、1 台有轨巷道堆垛起重机、2套入出库输送机系统组成。所有单机设备具备联机自动和手动控制功能，整个自动化系统统一由计算机管理和监控系统进行集中管理和调度，使所有物流设备高效和有条不紊地运行，实现作业的全部自动化，最终满足实际入出库的需要。
3.1货架系统
实验所用的货架系统如图一所示：

图1 立体仓库货架结构
本实验所用货架系统的参数如下。
货架类型：横梁货架
存储单元：300×480×260mm
巷道数量：1
货架数量：2 排×12 列×4 层
货架总货位数：96
货架高度：2200m
3.2巷道堆垛机
巷道堆垛机为单立柱型式、下部支撑、下部驱动的有轨巷道堆垛机，由金属结构(包括上、下横梁及立柱)、载货台、运行机构、起升机构、货叉伸缩机构、超速保护装置、过载及松绳保护装置、电气控制装置等部件组成。上面是L型角钢天轨，下面是工字钢地轨，载货台是通过起升机构的动力牵引做上下垂直运动的部件，由垂直框架和水平框架焊接成的L形结构，垂直框架用于安装起升导轮和一些安全保护装置。水平框架采用无缝钢管制成，完全能够满足载货的要求。堆垛机采用的是380V动力电，在x,y,z三个方向上均可移动。x方向上的运动是在巷道内的运动，y方向上的运动是载货台的上下升降运动，z方向是货叉的左右伸缩运动。结构紧凑是它的一大特点。在很小的空间内，堆垛机能在三个相互垂直方向上按照一定的顺序组合进行往复运动。通过这些运动，完成对单元货物的入、出库搬运作业。由于三个运动的速度采用变频调速控制，因此它的动作非常准确，可以根据不同的指令，将货物准确地送到指定位置。既能按指定的地址自动或手动将巷道n,k 库输送机上的货物存入货架的货格内，完成入库作业；也可自动或手动从指定货格中取出货物运至到巷口出库输送机上，完成出库作业。
本库内堆垛机的型式和主要技术参数如下：
1) 结构型式：单立柱有轨巷道堆垛机
2) 操作方式：联机自动方式
3) 供电方式：滑导线
4) 起重量：l00kg
5) 高度：3m
6) 运行速度：80m／min(变频调速)
7) 升降速度：20m／min(变频调速)
8) 货叉伸缩速度：有货 20m／min，无货40m／min(变频调速)
9) 货叉工作行程：1300mm
3.3入出库输送系统
本输送机系统是根据自动化立体仓库的工艺流程要求而设计的。总共4 台设备，由链条输送机、辊道机组成。从功能上将整个系统分为入库区(设备号1A)、出库区(设备号1C)、拣选区(设备号1E)。电气上是由一套PLC 分别控制，通过PROFIBUS 总线同监控系统相连。
1) 入出库输送系统的主要参数点如下：
2) 额定载荷：20kg
3) 输送货物规格：300 x 480mm
4) 输送速度：10 m/min
5) 输送机高度：600mm
6) 控制方式：联机自动控制方式
7) 安全措施：具有完整的连锁、导向保护装置 ,以避免任何破坏设备或货物的动作发生；表面处理和涂膜：酸洗，磷化处理，喷塑；输送控制系统采用 SIEMENS S7-200 系列PLC 作为控制主站，采用通讯模块通过网络及上位管理、监控系统连接起来。系统采用通讯电缆，及分布在现场的条码阅读器、传感器、电动机直接连接，进行现场数据采集、参数设定及过程控制。输送机的控制方式采用联机自动控制方式。
3.4出入库操作流程
3.4.1物料入库操作过程
北京科技大学自动化立体库管理系统（IWMS 系统）入库模块主要完成及立体库有关的收货等入库业务。主要划分为以下几个部分：
1) 入库单录入
2) 入库单修改
3) 收货
4) 入库完成
5) 打印入库单
3.4.2物料出库操作过程
出库模块主要完成及立体库房有关的发货等出库业务。主要划分为以下几个部分：
1) 出库单录入
2) 出库单修改
3) 配货
4) 指定配货
5) 出库任务完成
6) 电子标签
7) 打印出库清单
3.5查询统计功能
北京科技大学自动化立体库 IWMS 系统(库存管理及监控系统)涉及到仓储部门现有库房管理业务的许多方面，要实现各种各样的入库、出库、转储和反冲等业务，不仅种类多并且关系复杂，数据量繁杂而庞大。在这种前提下，如何作到准确、快捷、高效地查找用户所需的统计结果数据是十分必要而且重要的。IWMS 系统查询统计模块的功能以满足用户的实际业务需求为最终目的的，其设计依据和前提是对用户的具体业务需求进行充分的调研，开发商及最终用户进行多次反复的交流和沟通并达成理解上的高度一致。
IWMS 系统的查询统计模块主要功能包括：
1) 历史记录（流水帐）的查询；
2) 当前库存和货位信息的实时查询；
3) 用户在使用系统过程中相关信息的查询；
4) 其他查询
IWMS 系统查询统计模块的主要特点：
1) 查询条件十分灵活、操作简便。可以是单条件，也可以是复合条件；
2) 查询条件可以是具体的，也可以是模糊的等。
3) 查询的显示结果可以依据用户要求灵活改变。用户可以对查询结果中的某一列的宽度拉伸、压缩；可以改变查询结果显示列的顺序；可以指定某一字段对查询结果进行升降序排列等。
4) 查询的结果集应能够输出到其他文件格式保存（如EXCEL 表格，TXT格式），这样用户可以根据自己的实际需要对结果集进行编辑。
5) 支持键盘操作，提高效率、简化操作
四、实验系统布置图

五、实验内容和原理
51实验内容
实验员演示自动化仓库的出库作业、入库作业和复合作业过程，学生观察自动化仓库的出入库作业过程，掌握自动化仓库的出入库作业原理和作业流程；演示自动化仓库的管理系统功能，学生实际操作并完成相应的操作，并记录相关实验数据、绘制货架系统三视图。
5.2实验原理
在立体仓库中，货物的存取有两种基本方式，即单作业方式和复合作业方式。
5.2.1单作业模式
对一个托盘上的货物进行入库和出库作业。堆垛机取货，运行到目标货位，把货物放置到目标货位。
5.2.2复合作业模式
对两个或两个以上的货品进行入库和出库作业，堆垛机取第一件货物，运行到第一个指定位置，把货物放置到目标货位，再取第二件货物，运行到第二个目标货位，放货。出库时，先从第二个目标货位返回到第一个目标货位，取货，运行到出库口，放货，再运行到第二个目标货位，取货，运行到出库口，放货。
5.2.3单一作业周期的计算
单一作业周期指堆垛机从原始位置开始完成单一货物入库（或出库）作业所需的时间。

单一作业周期=取货时间+2×运行时间+放货时间
5.2.4复合作业周期的计算
复合作业作业周期是堆垛机从原始位置开始完成一个复合作业所需的总时间。

以两件货品的复合作业模式为例，
复合作业周期=4×取货时间+ 4×放货时间+2×运行时间（O-P1）+2×运行时间（O-P2）+运行时间（P2-P1）

六、实验步骤
1、 实验员介绍自动化物流系统的设备构成和功能；学生分析自动化物流系统的布置，测量货架尺寸，画出自动化物流系统布置图；
2、 实验员演示堆垛机单机自动出入库作业，学生观察各机构的运动原理，并记录出入库作业操作方法和作业流程；
3、 实验员介绍自动化仓库联机时的出入库操作流程；实验员演示自动化仓库联机出入库作业，学生观察出入库操作方法并记录各种作业方式的作业程序和作业时间；
4、 实验员介绍仓库管理系统的主要功能，并进行演示；学生进行记录。
七、实验记录
7.1 入库操作流程
首先，在自动化立体仓库的操作软件（柯达管理软件）中，点击入库下的入库单录入，在入库单中分别填入单别、入库单号、品名代码、批号、生产日期、质检状态、件数、装置、入库数量等必要信息。其中必须记住所填批号以对应出库时的批号。其次，再在入库状态下点击收货，在收货单中填写单号、实收数量、托盘号等重要的入库收货信息。最后，在所有入库管理操作完成以后就可以进行输送系统的入库作业。
7.2 出库操作流程
首先，在有货物需要出库时，可以在管理机上进行类似输送系统入库作业的操作，即在出库状态下点击出库录入，在出库单中分别填写单别、出库单号、品号代码、批号、路线等必要信息。其中所填批号须及入库时填入的批号相一致。其次，在确认填写完出库单后，再在出库状态下点击配货按钮进行配货操作，同样应该填写必要的出库信息。最后，在所有出库管理操作完成后就可以进行输送系统的出库作业。
7.3 堆垛机出入库作业
入库输送作业填写完后，将制定条码的托盘放到堆垛机上，按下启动，堆垛机就开始运着托盘，扫码后就进入指定货位（其中货位的表示是排列层），其中入库是用链条输入，辊式输出。
7.4 堆垛机作业时间记录
时间/s
过程
取货
运行
放货
O——P1
13.47
7.56
10.68
O——P2
13.32
12.28
12.57
P2——P1
------
7.07
------
P1——O
13.85
7.45
10.13
O——P2
------
1140
------
P2——O
12.25
11.08
12.95
八、实验总结
在本次试验中，通过实验员的讲解、演示，以及我们的亲身体验，我们对自动化仓库运行模式有了一个更深刻的认识。了解了自动化仓库的设备构成、运行原理、货架的结构及承载特点、有轨巷道堆垛机的组成部分、输送机理及入出库作业步骤，熟悉了自动化立体仓库进货和发货的各种程序，了解了自动化仓库管理系统的功能。感受到自动化立体仓库的方便和省力。目前，我国很多行业对自动仓储技术的需求增大，例如部队、乳业、烟草、低温食品、铁路、地铁、制造业等行业，预计近几年部队、铁路、地铁、石油行业将有较大的需求潜力；已经建库的大型企业出现了继续增加需求的趋势；早期投建的仓库或自动化立体仓库由于技术和电气元器件更新换代出现了更新改造的需求，同时国外如印度、泰国等企业开始进口中国立体仓库，这都给国内企业创造了机会。土地资源的紧张给自动仓储技术提供了良好的发展机会，而且我国是制造业大国，利用自动化仓储技术来进行库存调节是十分必要的。可以看到，自动化立体仓库在未来将会有更大的市场。
九、思考题
1、自动化仓库的构成分为哪几部分？
自动化立体仓库主要由货架、巷道堆垛起重机、周边出入库配套机械设施和仓储管理控制系统等几部分组成。货架长度大，排列数多，巷道窄，故存货密度高；巷道机上装有各种定位的检测器和安全装置，保证巷道机和货叉能高速、精确、安全地在货架中取货。
2、单作业方式和复合作业方式的含义及特点？
单一作业方式即堆垛机从入库台取一个货物送到选定的货位，然后返回巷道口的出入库台；或者从巷道口出发到某一个给定的货位取出一个货物单元送到出入库台。复合作业方式即堆垛机从出入库台取一个货物送到选定的货位，然后直接转移到另一个给定货位，取出其中的单元，回到入库台出库。
3、 自动化仓库的入库操作步骤和作业流程？
自动化立体仓库货架的基本作业流程，主要分为三大步骤： 
1) 入库作业流程货物单元入库时，由输送系统运输到人库台，货物使用条码识别系统进行扫描识读，条码标签携带的信息被读人，传递给中央服务器，控制系统根据中央服务器返回的信息来判断是否人库以及货位坐标，当能够确定入库时发送包含货位坐标的入库指令给执行系统，堆垛机通过自动寻址，将货物存放到指定货格。在完成人库作业后，堆垛机向控制系统返回作业完成信息，并等待接收下一个作业命令。控制系统同时把作业完成信息返回给中央服务器数据库进行人库管理。
2) 出库作业流程管理员在收到生产或客户的货物需求信息后，根据要求将货物信息输人上位管理机的出库单，中央服务器将自动进行库存查询，并按照先进先出、均匀出库、就近出库等原则生成出库作业，传输到终端控制系统中，控制系统根据当前出库作业及堆垛机状态，安排堆垛机的作业序列，将安排好的作业命令逐条发送给相应的堆垛机。堆垛机到指定货位将货物取出放置到巷道出库台上，并向控制系统返回作业完成信息，等待进行下一个作业。监控系统向中央服务器系统反馈该货物出库完成信息，管理系统更新库存数据库中的货物信息和货位占用情况，完成出库管理。如果某一货位上的货物已全部出库，则从货位占用表中清除此货物记录，并清除该货位占用标记。
3) 拣选作业流程货物单元拣选出库时，堆垛机到指定地址将货物取出放置到巷道出库台，自动导引车取货后将货物送至分拣台，在分拣台上由工作人员或自动分拣设备按照出库单进行分拣。分拣完成后再由自动导引车送回巷道入库口，由堆垛机将货物人库或者直接出库。
4、自动化仓库查询功能有哪些？你是否有更好的建议？
IWM系统查询统计模块的功能以满足用户的实际业务需求为最终目的的，其设计依据和前提是对用户的具体业务需求进行充分的调研，开发商及最终用户进行多次反复的交流和沟通并达成理解上的高度一致。

IWM系统的查询统计模块主要功能包括： 
1）历史记录（流水帐）的查询； 
2）当前库存和货位信息的实时查询； 
3）用户在使用系统过程中相关信息的查询； 
4）其他查询。

IWMS系统查询统计模块的主要特点： 
1）查询条件十分灵活、操作简便。可以是单条件，也可以是复合条件； 查询条件可以是具体的，也可以是模糊的等。 
2）查询的显示结果可以依据用户要求灵活改变。用户可以对查询结果中的某一列的宽度拉伸、压缩；可以改变查询结果显示列的顺序；可以指定某一字段对查询结果进行升降序排列等。
3）查询的结果集应能够输出到其他文件格式保存（如EXCEL 表格，TXT 格式），这样用户可以根据自己的实际需要对结果集进行编辑。 
4）支持键盘操作，提高效率、简化操作。
建议：
可以增强前后关联性，例如入库单号等，可以在出库处增加一个选择框，可以选择之前入库的某一批产品，而不是由工作人员回忆，这样很容易出错，也增大了工作量。
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