托盤四向穿梭式自動化密集倉儲系統采用托盤集裝，貨架結構內儲貨位密集排列，貨格存儲深度大于1個托盤，具有較高的存儲空間利用率和自動化作業能力，對庫房的結構、高度等要求較低。倉儲系統布設于庫房內，與組盤／拆盤作業臺、叉車（或地面AGV，后續包含在叉車作業中）等協同完成出入庫上下架作業。在作業過程中，倉庫管理員、理貨組拆盤作業人員和叉車操作手在管理控制信息系統的調度下協同配合，完成貨物出入庫任務，作業過程涉及的設施設備包括叉車、托盤四向穿梭車、貨架、服務器（部署管理控制信息系統）、托盤、射頻標簽、射頻識讀設備和手持終端等。

貨物入庫作業過程主要包含四個環節：理貨組盤→叉車運輸→輸送線或其他周邊設備→托盤四向穿梭車運輸系統（含垂直提升機運輸和→托盤四向穿梭車運輸。

在貨物入庫過程中，首先管理控制信息系統根據入庫單制訂入庫作業計劃，理貨組盤作業人員將到達的散件貨物進行組盤作業，通過手持終端將組盤作業信息上傳到管理控制信息系統；然后進行托盤貨物上架作業，叉車將托盤運送至貨架端口或輸送線上料口，安裝在端口處的射頻識讀設備讀取托盤上的射頻標簽獲取托盤貨物信息，管理控制信息系統給該托盤貨物分配存儲貨位；最后，托盤四向穿梭車將托盤貨物從端口運送至指定貨位，貨物出庫作業流程與之相反，也包含四個環節：四向穿梭車運輸（含垂直提升機運輸和四向穿梭車運輸）→輸送線或其他周邊設備→叉車運輸出庫發運（含拆盤回庫），作業過程與入庫相反。出入庫作業操作必須依據客戶的作業流程設置合理的控制節點，確保出入庫作業的效率和作業質量。

托盤四向穿梭車運輸環節，即托盤貨物在貨架內存取的相關問題。以系統作業流程和貨物存取需求為基礎，分析貨架貨位布局對托盤貨物存取效率的影響，根據托盤四向穿梭車在軌道交通網內的運行特點研究軌道交通網的活性，給出貨架軌道設計原則和定向方法。在此基礎上，根據作業進程優化貨物存取任務分配，對托盤四向穿梭車進行路徑規劃，給出最優的托盤四向穿梭車路徑規劃和交通控制方案，提高貨物存取效率。

【案例】某醫藥存儲倉庫

倉庫概述：倉庫共有三層貨架，三臺智能穿梭車，每層貨架一臺車執行任務（每層車僅執行當前層任務，不換層）；倉庫共有2臺提升機，2個入庫口；因輸送線為雙向輸送線，2個入庫口同時包含出庫功能。基本平面布局與鋼貨架結構簡圖如下；

圖8 案例庫簡圖

倉庫運作流程：

1）入庫：入庫托盤通過叉車直接放到入庫口，按下入庫按鈕后，輸送線入庫方向移動。經過外形檢測檢驗貨物擺放是否合格，如合格，則進行入庫，進入條碼掃描；如不合格，則退回入庫口，人工進行重新擺放貨物。掃碼器對托盤碼進行掃描，當掃碼成功后，WCS把條碼值反饋給WMS，WMS根據條碼值，分配貨物的貨位并下發給WCS（包含貨位的層數、行、列、深位等信息）；WCS根據接收到的貨位信息，下發給PLC；PLC通過所得到的入庫目的地址，控制輸送線運轉；同時控制提升機，運送貨物至目的層。如掃碼器掃碼失敗，WCS向WMS反饋掃碼失敗結果，輸送線停止運行，等待人工處理；如掃碼值經WMS判定為無效碼，則輸送線停止運行，等待人工處理；操作人員可利用手持終端再次掃碼或更換條碼信息等方式，處理掃碼異常情況。如需貨物退回處理，則在入庫口按“返回按鈕”，貨物返回入庫口，等待處理。

2）貨物運行至提升機口處輸送線，停止等待；PLC根據入庫的目的地址，確認貨物所需到達的貨架層數，調用提升機。當提升機到達1層時，輸送線運送貨物至提升機內，貨物通過提升機，到達目的層；提升機到達目的層后，貨物隨提升機輸送線出提升機，至穿梭車取貨口等待穿梭車取貨。

3）WMS定時發送入庫任務，WCS接收到入庫任務后，下發給貨物目的層穿梭車；穿梭車接收入庫指令，行駛至目的層取貨口取貨，把貨物運送至目的貨位。WMS每次下發一個任務，WCS根據WMS下發的任務先后順序，執行出入庫任務。WMS下發入庫任務前，需判斷出庫任務是否已經完成；在出庫任務執行結束后，再下發入庫任務，防止因輸送線資源占用導致的死鎖現象。

4）出庫：WMS下發出庫任務（包含起始地址及目的地址）給WCS，WCS接收到出庫任務后，由貨物當前層穿梭車運送出庫貨物至提升機口輸送線；貨物在提升機口輸送線停止等待，同時PLC控制提升機至貨物當前層；提升機到貨物當前層后，輸送線運送貨物至提升機內，提升機載貨至1層，貨物出提升機，輸送線運送貨物至出庫口。人工取下托盤，完成出庫。

5）入庫，出庫，移庫（移出，移入）貨位由WMS系統分配，倉庫控制系統不支持分配貨位；智能穿梭車在行駛路徑中，如果有托盤阻擋，WMS需先下發移庫任務，將阻擋托盤移出，才能下發后續任務。

6）自動控制系統（WCS）按照任務接收到的時間先后順序執行，先接收到的任務優先執行。

7）WMS定時下發任務，WMS內部排列好優先級后，每次下發WCS單個任務。

8）自動化設備的執行效率與貨品入庫擺放順序（例如：同批號同巷道擺放，同批號不同層擺放等），以及出庫方式（例如：先進先出，后進先出等），巷道深度，密切相關，這些方式決定了最終的自動化設備的實際效率高低，自動化設備效率以上述情景為運行基礎的前提下得到的效率為準。

9）如某一層穿梭車故障，在人工確認故障信息后，把故障車輛移至不影響出入庫路徑的位置的情況下，其他層空閑車輛可通過提升機換層到故障車輛層執行任務。

本文作者：張衛國