CN116553387A - 自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统与方法，在库区的一侧或者两侧配置有短驳运输车，以及沿着短驳运输车运行路径布置的多个钢卷鞍座支架；仓库管理系统对自动控制天车、人工操作天车、短驳运输车进行调度管理。本发明无需设立专门的交接区，自动控制作业区与人工操作作业区可根据生产及库容等情况自动调整，不影响库容；自动控制天车与人工操作天车通常情况下在各自的作业区域内作业，可最大程度降低因天车避让而引起的效率降低；采用短驳运输车，可充分发挥短驳运输车的运输能力以及天车的作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及仓库管理自动控制领域，具体地，涉及自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统与方法。
背景技术
目前，绝大多数企业对物料在仓库内的装卸和搬运的过程中，采用人工操作天车的操作模式。随着检测技术、控制技术和装备制造水平的发展，自动控制的天车在仓库的应用逐步成为可能，例如专利文献CN111832965A提供的无人驾驶同跨多天车协同调度方法及系统，包括：获取位于同跨的目标天车和相邻天车的开始位置、目的地、规划路径和闭塞区；判断所述目标天车和所述相邻天车是否存在闭塞区冲突；若是，通过避让消解所述闭塞区冲突，并更新所述目标天车的闭塞区；若否，判断所述目标天车和所述相邻天车是否存在路径冲突；若存在，通过等待消解所述路径冲突，并更新所述目标天车的闭塞区；若不存在，输出所述目标天车的规划路径作为所述目标天车的可执行路径。
但受限于现场生产与管理工艺，在某一场景下，并不是所有的天车都具备无人自动化运行的条件。有些场合下，同跨存在自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的情况。专利文献CN111832965A无法解决自动控制天车与人工操作天车混合协同场景中的技术问题。
如何在保证安全的条件下，使得自动控制天车与人工操作天车同时安全、高效的协同作业是一个难题。针对此类情况，当前主要有如下2种方案：
方案1：设立一个自动作业、人工作业交接区
如图1所示，针对自动控制天车与人工操作天车的作业范围划分作业区域，自动控制天车与人工操作天车只能在各自的作业范围内作业。在两个作业区域中间设立一个交接区。当物料需要从自动控制天车的作业区域搬运到人工操作天车的作业区域时，自动控制天车先自动将物料搬运至交接区中，再由人工操作天车将物料从交接区中搬运至人工操作天车作业区域。当物料需要从人工操作天车作业区域搬运到自动控制天车的作业区域时，流程类似如上步骤，人工控制天车先人工操作将物料搬运至交接区中，再由主动控制天车将物料从交接区中搬运至自动控制天车作业区域。
天车之间需要设置防撞保护传感器，交接区的区域设置天车误入检测开关或传感器，当出现非预期的天车误入交接区事件或者其他非预期情况时，触发报警，自动控制天车进行紧急停止，防止安全事故的发生，保证作业安全。
此种方式虽然保证了自动控制天车与人工操作天车协同作业的安全性，但是由于交接区的设置，影响了库容。而且交接区的位置一旦确定，各个区域的范围将难以调整，无法根据生产的情况进行动态调整。
方案2：WMS控制双车协同方案
如图2所示，相比方案1，不设立交接区，自动控制天车与人工操作天车在同一个区域作业，WMS系统根据天车位置、物料位置、路径、效率、安全等各方面因素进行天车作业任务的分配，协调调度自动控制天车与人工操作天车的作业。作业过程中，天车之间要时刻保持一定的安全距离。当天车之间的距离小于安全距离时，两车均需要进行紧急停止。
此种方式相比方案1，无需设立专门的交接区，对库容没有影响。而且由于不设定固定的自动控制与人工操作各自的作业区域，存储区域规划可根据生产的情况进行灵活调整。但是基于安全的考量，自动控制天车与人工操作天车要保持一定的作业安全距离，而且经常会出现天车之间避让的情况，例如人工操作天车吊运的物料处在自动控制天车的下方。此外，人工操作的天车存在不确定因素，天车操作人员无法严格实时按照WMS的指示进行作业，这将必然影响WMS协同调度多台天车的实时性与效果，影响自动控制天车的作业效率及库区的整体的效率。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统与方法。
根据本发明提供的一种自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，包括：自动控制天车、人工操作天车、短驳运输车、钢卷鞍座支架以及仓库管理系统；
自动控制天车、人工操作天车设置在库区的上方；
在库区的一侧或者两侧配置有短驳运输车，以及沿着短驳运输车运行路径布置的多个钢卷鞍座支架；
仓库管理系统对自动控制天车、人工操作天车、短驳运输车进行调度管理。
优选地，仓库管理系统将库区动态地划分为两个部分，分别为：自动控制区域、人工操作区域。
优选地，短驳运输车具有顶升机构，顶升机构能够将钢卷放置在钢卷鞍座支架上，或者是将钢卷从钢卷鞍座支架上抬离。
优选地，短驳运输车在钢卷鞍座支架两个支架间的空间中运行，钢卷在搬运过程中，高度高于钢卷鞍座支架。
优选地，进行短驳作业时，自动控制天车、人工操作天车根据仓库管理系统的作业指令，将钢卷吊运至钢卷鞍座支架上，即执行下一条作业指令，无需等待短驳运输车停止到目标钢卷鞍座支架。
优选地，当短驳运输车将钢卷搬运到对应钢卷鞍座支架上后，短驳运输车也无需等待自动控制天车或者人工操作天车卸卷，即启动执行下一个搬运作业。
优选地，当钢卷需要从自动控制天车作业区域搬运至人工操作天车作业区时，仓库管理系统在如下三种决策中做出决策：
提示人工操作天车进行避让，由自动控制天车将钢卷直接吊运至人工操作作业区；
控制自动控制天车进行避让，由人工操作天车将钢卷直接从自动控制作业区吊运至人工操作作业区；
由自动控制天车将钢卷从自动控制作业区吊运至短驳运输车，短驳运输车将钢卷运输至人工操作作业区侧的钢卷鞍座支架处并卸下钢卷，由人工操作天车将钢卷吊入人工操作作业区。
优选地，当钢卷需要从人工操作天车作业区搬运至自动控制天车作业区域时，仓库管理系统在如下三种决策中做出决策：
提示自动控制天车进行避让，由人工操作天车将钢卷直接吊运至自动控制作业区；
控制人工操作天车进行避让，由自动控制天车将钢卷直接从人工操作作业区吊运至自动控制作业区；
由人工操作天车将钢卷从人工操作作业区吊运至短驳运输车，短驳运输车将钢卷运输至自动控制作业区侧的钢卷鞍座支架处并卸下钢卷，由自动控制天车将钢卷吊入自动控制作业区。
优选地，在仓库管理系统的控制下，天车在将钢卷吊上或卸下短驳运输车时，如果短驳运输车处于吊上或卸下的目标鞍座处下方且无作业时，采用联锁与解锁机制，禁止短驳运输车进行顶升作业，但允许短驳运输车平移。
根据本发明提供的一种自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的方法，采用所述的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，对自动控制天车、人工操作天车、短驳运输车进行作业控制。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明无需设立专门的交接区，自动控制作业区与人工操作作业区可根据生产及库容等情况自动调整，不影响库容。
2、本发明中，自动控制天车与人工操作天车通常情况下在各自的作业区域内作业，可最大程度降低因天车避让而引起的效率降低。
3、本发明采用短驳运输车，可充分发挥短驳运输车的运输能力以及天车的作业效率。当需要进行短驳作业时，天车根据WMS的作业指令，将钢卷吊运至钢卷鞍座支架上，即可执行下一条作业指令，无需等待短驳运输车停止到目标鞍座。当短驳运输车将钢卷搬运到对应的钢卷鞍座支架上后，短驳运输车也无需等待天车卸卷，即可启动执行下一个搬运作业。其中，WMS是Warehouse Management System的缩写，即仓库管理系统。
4、本发明在库容紧张的情况下，短驳运输车对应的钢卷鞍座支架可作为缓冲鞍座进行钢卷的暂存。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为现有技术中方案1的原理示意图。
图2为现有技术中方案2的原理示意图。
图3为本发明提供的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统在库区分布的结构示意图。
图4为本发明提供的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统中控制关系的结构示意图。
图5为本发明提供的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统中短驳运输车升降钢卷前后的对比示意图。
图中示出：短驳运输车100；顶升机构102；钢卷鞍座支架200。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
以钢卷库为例来说明本发明的技术方案，如图3所示为钢卷库的库区布置图。本发明提供的一种自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，包括：自动控制天车、人工操作天车、短驳运输车以及仓库管理系统。自动控制天车、人工操作天车设置在库区的上方。在库区的一侧配置有一台短驳运输车，以及沿着短驳运输车运行路径布置的多个钢卷鞍座支架。
下面对仓库管理系统进行说明。
自动控制天车、短驳运输车、人工操作天车均由仓库管理系统统一指挥调度。仓库管理系统根据生产计划要求，生成自动控制天车、短驳运输车、人工操作天车的作业指令。
下面对天车进行说明。
图3中示出的自动控制天车、人工操作天车的数量均为一台。在更多的实施例中，天车的数量根据生产工艺、作业负荷进行确定，可以有多台天车协同进行作业。自动控制天车与人工操作天车根据仓库管理系统生成的作业指令进行作业，并反馈作业实绩。
下面对短驳运输车进行说明。
本发明优选例中的短驳运输车带顶升机构，如图5所示。短驳运输车平移机构采用变频或伺服驱动、顶升机构采用液压驱动，配置PLC系统实现短驳运输车的平移、顶升等作业，并与仓库管理系统进行通信连接，与天车具备相互联锁、自锁功能。
根据工艺或者生产需求，短驳运输车可考虑如下设计：
短驳运输车可运行在固定轨道上，或者运行在平面上，类似AGV；
短驳运输车运行路径上可以配置多台运卷小车。
每台短驳运输车可配置多个顶升机构，或者配置一个顶升机构，但是具备同时顶升多个钢卷的能力，达到同时搬运多个钢卷的要求。
与此短驳运输车配套使用的是在沿短驳运输车运行路径方向上的一定数量的高出短驳运输车的钢卷鞍座支架，其中，钢卷鞍座支架的数量根据库区的作业效率要求进行确定。如图3的库区布置图及图5所示。短驳运输车在钢卷鞍座支架两个支架间的空间中运行。钢卷在搬运过程中，高度高于钢卷鞍座支架。
采用此类短驳运输车可充分发挥短驳运输车的运输能力以及天车的作业效率。当需要进行短驳作业时，天车根据仓库管理系统的作业指令，将钢卷吊运至钢卷鞍座支架上，即可执行下一条作业指令，无需等待短驳运输车停止到目标鞍座。当短驳运输车将钢卷搬运到对应鞍座支架上后，短驳运输车也无需等待天车卸卷，即可启动执行下一个搬运作业。
下面对运转流程进行说明。
(1)上述图3示出的库区布置图中，自动控制作业区与人工操作作业区的划分由仓库管理系统结合生产、库存及作业量等因素进行动态调整，图中的虚线表示分界线。
(2)自动控制天车与人工操作天车在仓库管理系统划定的各自的虚拟作业区中作业，避免多车之前的干涉。
(3)当钢卷需要从自动控制天车作业区域搬运至人工操作天车作业区时，仓库管理系统结合各方面的情况，做出如下三种决策之一：
提示人工操作天车进行避让，由自动控制天车将钢卷直接吊运至人工操作作业区；
控制自动控制天车进行避让，由人工操作天车将钢卷直接从自动控制作业区吊运至人工操作作业区；
由自动控制天车将钢卷从自动控制作业区吊运至短驳运输车，短驳运输车将钢卷运输至人工操作作业区侧的钢卷鞍座支架处并卸下钢卷，由人工操作天车将钢卷吊入人工操作作业区。
(4)当钢卷需要从人工操作天车作业区搬运至自动控制天车作业区域时，参考上述步骤(3)，仓库管理系统结合各方面的情况，做出如下三种决策之一：
提示自动控制天车进行避让，由人工操作天车将钢卷直接吊运至自动控制作业区；
控制人工操作天车进行避让，由自动控制天车将钢卷直接从人工操作作业区吊运至自动控制作业区；
由人工操作天车将钢卷从人工操作作业区吊运至短驳运输车，短驳运输车将钢卷运输至自动控制作业区侧的钢卷鞍座支架处并卸下钢卷，由自动控制天车将钢卷吊入自动控制作业区。
下面就更多优选例进行说明：
如果地面短驳运输车的数量超过一台，天车数量超过两台，参考上述流程进行协同与调度。
天车在将钢卷吊上/卸下短驳运输车时，如果短驳运输车处于吊上/卸下的目标鞍座处下方且无作业时，需要遵循联锁与解锁机制，禁止短驳运输车进行顶升作业，但可以平移。
天车放置钢卷的鞍座推荐、短驳运输车放置钢卷的鞍座推荐，由仓库管理系统结合库容、天车位置、钢卷流向等因素综合考虑。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，其特征在于，包括：自动控制天车、人工操作天车、短驳运输车、钢卷鞍座支架以及仓库管理系统；
自动控制天车、人工操作天车设置在库区的上方；
在库区的一侧或者两侧配置有短驳运输车，以及沿着短驳运输车运行路径布置的多个钢卷鞍座支架；
仓库管理系统对自动控制天车、人工操作天车、短驳运输车进行调度管理。
2.根据权利要求1所述的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，其特征在于，仓库管理系统将库区动态地划分为两个部分，分别为：自动控制区域、人工操作区域。
3.根据权利要求1所述的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，其特征在于，短驳运输车具有顶升机构，顶升机构能够将钢卷放置在钢卷鞍座支架上，或者是将钢卷从钢卷鞍座支架上抬离。
4.根据权利要求3所述的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，其特征在于，短驳运输车在钢卷鞍座支架两个支架间的空间中运行，钢卷在搬运过程中，高度高于钢卷鞍座支架。
5.根据权利要求1所述的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，其特征在于，进行短驳作业时，自动控制天车、人工操作天车根据仓库管理系统的作业指令，将钢卷吊运至钢卷鞍座支架上，即执行下一条作业指令，无需等待短驳运输车停止到目标钢卷鞍座支架。
6.根据权利要求1所述的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，其特征在于，当短驳运输车将钢卷搬运到对应钢卷鞍座支架上后，短驳运输车也无需等待自动控制天车或者人工操作天车卸卷，即启动执行下一个搬运作业。
7.根据权利要求1所述的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，其特征在于，当钢卷需要从自动控制天车作业区域搬运至人工操作天车作业区时，仓库管理系统在如下三种决策中做出决策：
提示人工操作天车进行避让，由自动控制天车将钢卷直接吊运至人工操作作业区；
控制自动控制天车进行避让，由人工操作天车将钢卷直接从自动控制作业区吊运至人工操作作业区；
由自动控制天车将钢卷从自动控制作业区吊运至短驳运输车，短驳运输车将钢卷运输至人工操作作业区侧的钢卷鞍座支架处并卸下钢卷，由人工操作天车将钢卷吊入人工操作作业区。
8.根据权利要求1所述的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，其特征在于，当钢卷需要从人工操作天车作业区搬运至自动控制天车作业区域时，仓库管理系统在如下三种决策中做出决策：
提示自动控制天车进行避让，由人工操作天车将钢卷直接吊运至自动控制作业区；
控制人工操作天车进行避让，由自动控制天车将钢卷直接从人工操作作业区吊运至自动控制作业区；
由人工操作天车将钢卷从人工操作作业区吊运至短驳运输车，短驳运输车将钢卷运输至自动控制作业区侧的钢卷鞍座支架处并卸下钢卷，由自动控制天车将钢卷吊入自动控制作业区。
9.根据权利要求1所述的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，其特征在于，在仓库管理系统的控制下，天车在将钢卷吊上或卸下短驳运输车时，如果短驳运输车处于吊上或卸下的目标鞍座处下方且无作业时，采用联锁与解锁机制，禁止短驳运输车进行顶升作业，但允许短驳运输车平移。
10.一种自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的方法，其特征在于，采用权利要求1所述的自动控制天车与人工操作天车协同交叉作业的系统，对自动控制天车、人工操作天车、短驳运输车进行作业控制。
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| CN116934206A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-10-24 | 浙江菜鸟供应链管理有限公司 | 调度方法以及系统 |
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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