自动化立体库能力分析——堆垛机（单深单货位Case1）
自动化立体库能力分析——堆垛机（单深单货位Case1）
行业内对于堆垛机能力的计算提出了FEM9.851(2003)，VDI3561等计算参考，但是突然发现好难百度到一个比较完整的计算逻辑、注意点，以及除了FEM9.851（1978）那一版本的Case1 以外的计算参考。作为一个小白，找不到一些好资料来学习实在很难受。故突然提起了兴趣用FEM9.851（2003）版的标准，配合Automod仿真来分析堆垛机的能力到底该怎么来计算。
本文主要用到的工具：Autocad，Excel，Automod。
一、 模型布局
首先我们需要做一个单深、单货位巷道的堆垛机模型，作为计算的基础，视图如下：
图1.1 单深、单货位巷道堆垛机库俯视图（上）主视图（下）
根据此布局我们得出，堆垛机走行距离为74.670米，堆垛机抬升距离为18.225米。此参数作为后面计算的基础参数。
二、 堆垛机参数设置
对于堆垛机参数设置，我们参考常见堆垛机参数：
走行速度：180 m/min 走行加速度：0.5 m/s²
提升速度：60 m/min 提升加速度：0.5 m/s²
货叉空载最大速度：80 m/min 货叉空载最大速度：1.5m/s²
货叉满载最大速度：50 m/min 货叉满载最大速度：0.5m/s²
货叉抬升速度：2m/min 货叉抬升距离：0.085m
对于堆垛机来说，常见参数如上，那么其中堆垛机的运动还包含了一些等待时间，如：停位时间：1.5 s、任务切换时间0.5 s、位置检查时间1.5 s、货叉停位时间1.5 s。这些时间看似少，但是在每个动作执行的时候都有这些时间，累计起来就非常恐怖了。
三、 堆垛机单循环能力计算
首先我们观察FEM9.851（2003）对于堆垛机单循环流程的定义：
图3.1 FEM9.851（2003）对于单循环（单次存储/单次取货）的流程定义
上述流程可以看出，每次动作的停位时间是必须的，故因加以考虑。接下来，我们输入需要输入的参数：
那么对于堆垛机走行/提升的驱动选择，一般采用变频的方式，具体是矢量变频还是伺服变频得看选型了。这个会略微的影响能力，因为启停的原因。
图3.2堆垛机速度-时间曲线
对于堆垛机运作的速度-时间曲线如上图所示。本质上堆垛机的电机调速方式为S型调速，为了可计算，把它等价换算成直线加速的方式。
图3.3 计算输入参数
对于单循环能力计算，我们采用P1（1/5L，2/3H），P2（2/3L，1/5H）这样的两个点来进行计算，最后取两个点计算能力的平均值作为最后的单循环能力值。
图3.4堆垛机单循环路径示意
运动时间计算公式就是正常的匀加速运动公式，取max（t走行，t提升）。
计算结果如下：
图3.5堆垛机能力计算结果
可以得到入/出库单循环能力为46.42PL/h（已考虑85%系统利用率）。100%利用率情况下系统为46.42 PL/h÷0.85=54.61 PL/h。
四、 堆垛机单循环能力仿真验证
我们利用Automod中ASRS模块进行堆垛机仿真，堆垛机参数设置如下：
图4.1 ASRS模块堆垛机走行参数设置
图4.2 ASRS模块堆垛机取货时间设置
我们设定整篇货架所有货格均可得，且使用概率均等，即将Zone设置为全货架区域，如下图：
图4.3 ASRS Zone设置
PD即取/卸货站台，worklist等设置比较常规，进行省略。
为模拟堆垛机停位，位置检查及任务切换的时间，对程序做如下处理：
图4.4 ASRS 测试程序
堆垛机设定运行24小时，结果如下：
图4.5 ASRS 运行窗口
图4.5 ASRS 运行报告
系统运行24小时后，堆垛机实时能力为59 PL/h，从仿真报告看，24小时总共完成任务1405 PL即每小时58.54 PL，堆垛机完成一次任务平均时间为31.49+30.00=61.49 s，而计算得出的结果为堆垛机单循环作业时间：65.91 s，单循环作业能力：54.61PL/h。
作业时间与仿真差值为65.91-61.49=4.42 s
作业能力与仿真差值为：58.54-54.61=3.93 PL/h
五、 堆垛机单循环能力验证结论
总体来说存在着一定的差值，此差值产生主要原因为采样点选取以及货架参数a（a=（H/L*Vx/Vy））不为1的原因，但总体综合考虑下来在此情况下，计算的结果<仿真的结果，可作为设计参考依据。
故在进行一般设计时，0.5<a<2的情况下，可考虑根据FEM9.851标准进行计算。
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