在之前很長一段，還沒有自來水的時(shí)候，每家每戶都需要到集中打水點(diǎn)去挑水。人每次挑兩桶水倒回自家的水缸后，接著挑著空水桶再次返回挑水點(diǎn)，如此往返循環(huán)，直至將自家的水缸盛滿。

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，自來水被引入到千家萬戶，人們無需再像以前一樣一桶一桶的來回去挑，取而代之的是自來水管道直接接到了人們的家里。與挑水不同的是，自來水管道里一直都有水，人們也無需蓄水，需要水的時(shí)候，只需要擰開水龍頭就可以取到水。

同樣都是取水，我們可以來看看這兩者的區(qū)別：

挑水：

• 人是運(yùn)水的載體，每一滴水是隨著人的往返循環(huán)從打水點(diǎn)A到家B點(diǎn)

• 每次人挑的水是有一定量的

• 人往回返的時(shí)候是空載

• 水缸里的水是間隔的時(shí)間才能收到水

• 可以多個(gè)人一起挑水，挑的人越多，水缸滿的越早

• 不需要給人建專門的挑水的路，不占用公共資源

• 人的機(jī)動(dòng)性高，打水點(diǎn)換了位置也沒關(guān)系，人可以輕易到新的打水點(diǎn)取水

    再看看看

自來水管：

• 水管是運(yùn)水的載體，水管是不動(dòng)的，每一滴水順著水管從A點(diǎn)到B點(diǎn)

• 沒有"每次"的概念，水是連續(xù)的

• 水管是一直有水流的，沒有空的情況，即沒有返程的概念

• 只要水龍頭打開，水是沒有間斷的可以接收到的

• 通常只有一根主水管到B點(diǎn)，水的流量決定與水管的粗細(xì)

• 為了不占用人們行走的路面，水管需要建設(shè)在地下或者其他不占用公共資源的地方，需要投資

• 如果水源的位置發(fā)生了變化，水管至少有部分環(huán)節(jié)管道需要重新建設(shè)

    這里將這兩種取水方式簡單總結(jié)一下：

• 機(jī)動(dòng)離散式

• 固定連續(xù)式

而這兩種取水方式也很容易連續(xù)到我們在倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)的兩種搬運(yùn)方式，比如從車間搬運(yùn)料箱到倉庫入庫，同樣的作業(yè)流程可以采用兩種不同的方式：一種是采用叉車，多趟搬運(yùn)，每次可以放多個(gè)料箱，另外一種方式是在車間和倉庫之間搭建一條輸送機(jī)，將料箱放到輸送機(jī)上，輸送機(jī)將料箱輸送到倉庫。這兩種不同的搬運(yùn)方式在倉儲(chǔ)物流自動(dòng)化系統(tǒng)里，我們可以分別稱之為：離散式搬運(yùn)和連續(xù)式搬運(yùn)。

01-離散式搬運(yùn)

離散的一個(gè)特征是可數(shù)的。對(duì)于離散式搬運(yùn)我們可以很輕易的數(shù)出來當(dāng)前搬運(yùn)設(shè)備搬運(yùn)了多少趟，每次搬運(yùn)多少個(gè)物料單元，總共搬了多少個(gè)物料單元，我們也很容易數(shù)出來每小時(shí)能搬多少趟。

    假如離散式搬運(yùn)要完成的任務(wù)是搬運(yùn)物料從A點(diǎn)到B點(diǎn)，那在B點(diǎn)接受物料的節(jié)奏大概如下所示：

從時(shí)間軸上來看，B點(diǎn)接受到的物料單元是周期性的，可數(shù)的，離散式的。在圖中可以很輕易的找到在單位周期時(shí)間內(nèi)的搬運(yùn)效率是多少。

在倉儲(chǔ)物流自動(dòng)化系統(tǒng)中，離散搬運(yùn)系統(tǒng)或者設(shè)備非常多，常見的有：

有叉車、AGV，穿梭車、提升機(jī)、堆垛機(jī)、機(jī)器人等。

1.離散式搬運(yùn)的效率

    由離散式搬運(yùn)的特點(diǎn)，可以得知，離散式搬運(yùn)系統(tǒng)的整體效率由如下幾個(gè)方面的因素決定：

• 搬運(yùn)設(shè)備的速度v

• 搬運(yùn)設(shè)備的單次承載量l

• 搬運(yùn)設(shè)備的數(shù)量n

    離散式搬運(yùn)系統(tǒng)的整體效率正比于v，l，n。

    其中搬運(yùn)設(shè)備的數(shù)量較為特殊，與v和l不同的是，v和l只關(guān)乎單個(gè)搬運(yùn)設(shè)備自身的參數(shù)，而n隨著數(shù)量的變化帶來的效率低變化并非也直接是n倍的變化，因?yàn)樵O(shè)備與設(shè)備之間會(huì)互現(xiàn)制約的印象，設(shè)備在運(yùn)行期間都會(huì)占用一定的公共資源，比如通道、收貨接駁權(quán)利，送貨接駁權(quán)利等等，因此n個(gè)設(shè)備的整體效率會(huì)小于n倍。設(shè)備與設(shè)備之間的制約往往會(huì)帶來等待，搬運(yùn)設(shè)備繞行等等的影響。

2.離散搬運(yùn)效率的計(jì)算

2.1 A點(diǎn)到B點(diǎn)離散搬運(yùn)效率

對(duì)于離散搬運(yùn)系統(tǒng)的效率計(jì)算，最簡單直觀的方法是讓搬運(yùn)設(shè)備連續(xù)不停的搬運(yùn)，將物料從A點(diǎn)搬運(yùn)到B點(diǎn)，在B點(diǎn)觀察并數(shù)數(shù)，可以在一定的時(shí)間T內(nèi)數(shù)總共到被搬運(yùn)到B點(diǎn)有多少個(gè)物料單元。時(shí)間T取的越長，效率評(píng)價(jià)越客觀。比如在一天8個(gè)工時(shí)內(nèi)，從工位A點(diǎn)搬運(yùn)到達(dá)倉庫有800個(gè)料箱，那入庫的平均效率可以計(jì)算得出100個(gè)料箱/小時(shí)。

而大部分情況下，我們無法按照像上邊的情形供我們?nèi)ガF(xiàn)場真的去數(shù)數(shù)，因此需要我們按照已有的條件去大概估算搬運(yùn)效率。

那在我們手里，通常有哪些已知的條件呢？

搬運(yùn)設(shè)備的性能特征：水平運(yùn)行速度，垂直運(yùn)行速度，單車單趟載貨量，與上下游的接駁速度，多臺(tái)設(shè)備之間的互相制約機(jī)制

搬運(yùn)環(huán)境參數(shù)和特征：運(yùn)行場地的尺寸，與搬運(yùn)設(shè)備有交互的交互速度

根據(jù)搬運(yùn)設(shè)備的性能和搬運(yùn)環(huán)境，可以得出單個(gè)搬運(yùn)設(shè)備從A點(diǎn)到B點(diǎn)循環(huán)一次的周期時(shí)間T（秒），單車單趟裝載量為l（個(gè)），可以得到搬運(yùn)系統(tǒng)的單位小時(shí)的搬運(yùn)效率為（每小時(shí)可以搬運(yùn)的物料單元個(gè)數(shù)）：

l*3600/T（個(gè)/小時(shí)）；

若有n臺(tái)搬運(yùn)設(shè)備同時(shí)投入運(yùn)行，由于設(shè)備與設(shè)備之間有互相制約，因此綜合來看每臺(tái)設(shè)備的搬運(yùn)效率都會(huì)打折扣，我們這里擬定折扣為k（<100%）。通常隨著n的增加，k的數(shù)值往往也會(huì)增加，即設(shè)備越多，由于都占用更多的共同的公共資源，從而導(dǎo)致每個(gè)設(shè)備的單臺(tái)效率都會(huì)降低的更多。

因此，我們可以得到有n臺(tái)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的搬運(yùn)總效率為：

n*（1-k）I*3600/T（個(gè)/小時(shí)）；

設(shè)備運(yùn)行周期時(shí)間T定義為搬運(yùn)設(shè)備從A點(diǎn)接駁到物料單元，再運(yùn)行到B點(diǎn)并接駁到下游設(shè)備后，再次返回運(yùn)行到A點(diǎn)，總共需要的時(shí)間。如果A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離為s（設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行距離），搬運(yùn)設(shè)備的平均運(yùn)行速度為v，與上游接駁時(shí)間為t1，與下游接駁時(shí)間為t2，則搬運(yùn)設(shè)備周期搬運(yùn)時(shí)間可以得到為：

T=2s/v+t1+t2.

實(shí)際中T可能要考慮的因素要更加復(fù)雜一點(diǎn)：

• 搬運(yùn)設(shè)備運(yùn)行時(shí)可能時(shí)多個(gè)維度的機(jī)構(gòu)同時(shí)動(dòng)作，比如同時(shí)既有水平運(yùn)行又有垂直運(yùn)行，此時(shí)需要取與上下游接駁使能時(shí)之間的最大時(shí)間，比如從A點(diǎn)運(yùn)行到B點(diǎn)時(shí)，設(shè)備同時(shí)需要?jiǎng)幼魉胶痛怪?，到B點(diǎn)水平位置處時(shí)，若垂直運(yùn)行還未結(jié)束，則需要計(jì)算水平運(yùn)行時(shí)間再加上后續(xù)額外的垂直運(yùn)行時(shí)間。

• 搬運(yùn)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)可能會(huì)遇到一些固定的與外部交互的時(shí)間，比如每次搬運(yùn)需要在某個(gè)固定位置點(diǎn)等待一個(gè)工人的額外作用時(shí)間t3，此時(shí)t3也要計(jì)算到T內(nèi)

• 搬運(yùn)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)也可能會(huì)將運(yùn)行動(dòng)作轉(zhuǎn)移給第三方設(shè)備，轉(zhuǎn)移過程t4也要計(jì)算在內(nèi)。比如搬運(yùn)機(jī)器人在搬運(yùn)托盤時(shí)，每次需要上電梯后并被帶到更高的樓層。

• 某些搬運(yùn)設(shè)備的動(dòng)作比較復(fù)雜，需要逐步分解動(dòng)作計(jì)算各個(gè)子動(dòng)作時(shí)間，比如某些搬運(yùn)設(shè)備需要轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度與垂直運(yùn)行的速度并不同。

• 實(shí)際運(yùn)行的設(shè)備并不是直接以平均速度運(yùn)行的，有加減速的時(shí)間。

……

綜合測算后的循環(huán)周期可以得到：

T=2s/v+t1+t2+t3+t4+……

根據(jù)搬運(yùn)設(shè)備的性能和搬運(yùn)環(huán)境，可以得出單個(gè)搬運(yùn)設(shè)備從A點(diǎn)到B點(diǎn)循環(huán)一次的周期時(shí)間T（秒），單車單趟裝載量為l（個(gè)），可以得到搬運(yùn)系統(tǒng)的單位小時(shí)的搬運(yùn)效率為（每小時(shí)可以搬運(yùn)的物料單元個(gè)數(shù)）：

E=l*3600/T（個(gè)/小時(shí)）；

2.2離散的上下游的搬運(yùn)效率

在倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)中，上游到下游的搬運(yùn)往往不是一個(gè)簡單的A點(diǎn)到B點(diǎn)，而往往是上游的A1點(diǎn)，A2點(diǎn)，A3點(diǎn)……，下游的是B1點(diǎn)，B2點(diǎn)，B3點(diǎn)……，比如從產(chǎn)線上生產(chǎn)好的成品需要入庫，產(chǎn)品出現(xiàn)在產(chǎn)線的多個(gè)工位處A1、A2、A3，入庫的時(shí)候，成品不可能只存放于倉庫內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)，而實(shí)際情況是不同的物料會(huì)存放于不同的庫位B1、B2、B3等等。

如上例中的這種離散點(diǎn)類的上下游搬運(yùn)在實(shí)際中是更常見的，如何計(jì)算這類搬運(yùn)的效率值得我們分析一下。

和計(jì)算從A點(diǎn)到B點(diǎn)的搬運(yùn)效率類似，讓搬運(yùn)設(shè)備連續(xù)不停的從上游搬運(yùn)物料到下游，我們可以在B1、B2、B3……所有的下游點(diǎn)觀察并數(shù)數(shù)，可以在一定的時(shí)間T內(nèi)數(shù)一數(shù)總共到被搬運(yùn)到所有這些下游點(diǎn)有多少個(gè)物料單元。

從上游A1、A2……Am個(gè)上游可能接駁點(diǎn)到下游的B1、B2……Bn個(gè)下游的可能接駁點(diǎn)，其中的運(yùn)行路徑不止有m*n條，不同的復(fù)合行走搬運(yùn)路徑對(duì)應(yīng)的搬運(yùn)周期時(shí)間是不同的。

我們此處以2個(gè)上游點(diǎn)和2個(gè)下游點(diǎn)具體說明，從所有的上游取物料并搬運(yùn)到所有的下游，如果規(guī)定從B1點(diǎn)出發(fā)，有如下兩種搬運(yùn)方案，這兩種方案中的路徑并不相同，因此方案1和方案2雖然都已經(jīng)遍歷了所有的上游和下游，但是用的時(shí)間確實(shí)大相徑庭的。

事實(shí)上，如果我們開始出發(fā)點(diǎn)不是B1點(diǎn)，而是B2點(diǎn)，此時(shí)又會(huì)有另外兩種方案3和方案4，路徑也與上述的不同，自然用的時(shí)間也不同。

我們可以按照先按方案1從B1點(diǎn)出發(fā)搬運(yùn)完成后回到B2點(diǎn)，然后按照方案3從B2點(diǎn)出發(fā)搬運(yùn)完成后回到B1點(diǎn)，然后再按照方案2從B1點(diǎn)出發(fā)搬運(yùn)完成后回到B2點(diǎn)，最后按照方案4從B2點(diǎn)出發(fā)搬運(yùn)完成后回到B1。

以上通過4次不同的復(fù)合搬運(yùn)作業(yè)，完成了4次不同的遍歷方式，涵蓋了所有的上下游的搬運(yùn)方案，如果4中搬運(yùn)方案出現(xiàn)的概率平均，并且4中方案的搬運(yùn)周期分別為T1、T2、3、T4，則可以得到從上游到下游的總周期時(shí)間為：T1+T2+T3+T4。

可以得到總的平均效率為：

E=2*I*4*3600/（T1+T2+T3+T4）;

注：以上將2對(duì)2的所有的搬運(yùn)方案當(dāng)做一個(gè)循環(huán)時(shí)間來作為搬運(yùn)周期，其中的搬運(yùn)路徑總共計(jì)算了16次（其中有若干重復(fù)），而實(shí)際中很多情況下，上游下游的數(shù)量要比2多的多，如果按照上邊的計(jì)算流程來估算效率，計(jì)算的工作量非常大。如果有m個(gè)上游點(diǎn)，有n個(gè)下游點(diǎn)，從某個(gè)下游點(diǎn)將每個(gè)上游點(diǎn)以此搬運(yùn)到所有的n點(diǎn)，總共的搬運(yùn)方案有n*m！，例如有10個(gè)上游對(duì)應(yīng)10個(gè)上游的可能搬運(yùn)方案有3628800個(gè)。一方面做這么大量的計(jì)算困難度大，另外一方面這么多的搬運(yùn)方案作為一個(gè)整體搬運(yùn)循環(huán)時(shí)間，對(duì)應(yīng)到每批現(xiàn)實(shí)中實(shí)際搬運(yùn)的作業(yè)時(shí)間也顯得意義不大。因此有必要找一種較為簡單能估算出大部分搬運(yùn)情況下的效率即可。

仍舊以m個(gè)上游點(diǎn)，n個(gè)下游點(diǎn)為例，如果我們從上游只選擇一個(gè)點(diǎn)當(dāng)僅有的一個(gè)上游A點(diǎn)，從下游只選擇一個(gè)點(diǎn)當(dāng)僅有的一個(gè)下游B點(diǎn)，則所有可能的AB點(diǎn)組合有m*n種，我們將所有組合對(duì)應(yīng)的距離為d1，d2，……dmn；

將所有的搬運(yùn)距離d1~dnm進(jìn)行排序可以得到如下分布：

如果我們選擇最大的距離d-max對(duì)應(yīng)的上下游作為AB點(diǎn)，則由此生成的效率會(huì)偏低，此時(shí)要滿足一定的效率要求就必須要提高搬運(yùn)系統(tǒng)的能力，比如增加設(shè)備數(shù)量，選擇更高配置和性能的部件，這就意味著投資成本的增加。以最遠(yuǎn)搬運(yùn)距離對(duì)應(yīng)的效率為系統(tǒng)搬運(yùn)值，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的能力過剩，因?yàn)閷?shí)際的搬運(yùn)作業(yè)不可能每次都是以峰值的形式出現(xiàn)。

如果我們選擇最小的距離d-min對(duì)應(yīng)的上下游作為AB點(diǎn)，則由此生成的效率會(huì)偏高，如果以此效率為搬運(yùn)系統(tǒng)的系統(tǒng)搬運(yùn)值，則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的能力不足，因?yàn)閷?shí)際搬運(yùn)的作業(yè)不可能每次都是只搬運(yùn)很近的上下游的點(diǎn)。

為了能有效的覆蓋大部分的搬運(yùn)情況，我們可以選擇一個(gè)系數(shù)比如2/3或者3/4的距離來估算系統(tǒng)的搬運(yùn)效率，這樣可以兼顧大部分的效率要求，并且也不會(huì)一直出現(xiàn)搬運(yùn)能力過剩的情況。

3.離散搬運(yùn)的優(yōu)勢

    參照上述的跳水的例子，可以總結(jié)得出離散搬運(yùn)系統(tǒng)的優(yōu)勢有如下幾點(diǎn)：

• 離散搬運(yùn)設(shè)備往往靈活機(jī)動(dòng)，占用較少的公共資源，或者非全時(shí)占用，比如通道，門等等；

• 離散搬運(yùn)設(shè)備之間可以冗余可互相備份，系統(tǒng)魯棒性好；

• 相比連續(xù)式搬運(yùn)，離散式搬運(yùn)系統(tǒng)可以通過增加搬運(yùn)設(shè)備的數(shù)量，更容易達(dá)到靈活擴(kuò)容的目的；

• 離散搬運(yùn)設(shè)備通?？梢栽诒倔w上做一些機(jī)構(gòu)，設(shè)備異形成本低，便于與多種上下游以不同的形式接駁物料單元

• 離散搬運(yùn)設(shè)備，更有可能做成終極智能化，無需安裝調(diào)試，直接投入到新現(xiàn)場即可使用

4.離散搬運(yùn)的挑戰(zhàn)

    離散搬運(yùn)系統(tǒng)由于搬運(yùn)時(shí)通過設(shè)備在空間上的移動(dòng)來完成作業(yè)，同時(shí)返程時(shí)又不可避免的空載，因此這些特征屬性自帶了一些在實(shí)際應(yīng)用中要面對(duì)解決的一些挑戰(zhàn)。

4.1效率

    離散搬運(yùn)設(shè)備搬運(yùn)物料時(shí)，在空間上的運(yùn)行速度隨著技術(shù)的進(jìn)步越來越快，比如堆垛機(jī)有的速度能達(dá)到250米/分鐘甚至更高。但是由于搬運(yùn)設(shè)備在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，經(jīng)常有返程空載的情況，在返程的時(shí)間內(nèi)，并未有任何的物料參與，因此效率會(huì)大受影響。為了進(jìn)一步提升離散搬運(yùn)系統(tǒng)的效率，參考上節(jié)的效率計(jì)算，可以得知從下面幾個(gè)方面入手：

• 增加更多的搬運(yùn)設(shè)備到系統(tǒng)中

• 提升離散搬運(yùn)系統(tǒng)的物理運(yùn)行速度

• 提升單臺(tái)設(shè)備的承載量

4.2通訊

    由于離散搬運(yùn)系統(tǒng)的特點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性，也就是搬運(yùn)設(shè)備通過自由移動(dòng)的方式可以在不同的位置之間進(jìn)行搬運(yùn)物料。由于設(shè)備本身是不停移動(dòng)的特點(diǎn)，因此如何解決移動(dòng)通訊的問題是個(gè)挑戰(zhàn)。

4.2.1離散搬運(yùn)設(shè)備通訊的對(duì)象：

• 多臺(tái)離散搬運(yùn)設(shè)備之間通訊

    離散搬運(yùn)設(shè)備之間由于在共同完成一項(xiàng)總的上下游搬運(yùn)任務(wù)，因此設(shè)備與設(shè)備之間不可避免的可能會(huì)出現(xiàn)同時(shí)接駁同一個(gè)的上游，可能會(huì)出現(xiàn)接駁同一個(gè)下游；設(shè)備與設(shè)備由于同時(shí)在移動(dòng)，可能會(huì)同時(shí)移動(dòng)到同一個(gè)位置，占用同一個(gè)公共資源（比如都要乘坐一部電梯，都要通過一扇門等），因此搬運(yùn)設(shè)備之間需要彼此溝通協(xié)調(diào)好，設(shè)備與設(shè)備之間互相避讓，互相遵守一定的運(yùn)行原則，這樣才能保證多臺(tái)設(shè)備之間默契配合共同完成搬運(yùn)任務(wù)。

• 離散設(shè)備與需要接駁的上下游設(shè)備之間的通訊

    離散設(shè)備在從上游取物料和將本體上的物料輸出到下游時(shí)，在互相接駁動(dòng)作之前，首先需要兩者之間"接頭"，確保上下游完全就位并具備條件時(shí)，才能開始接駁動(dòng)作。"接頭"需要建立在移動(dòng)的離散設(shè)備與上下游設(shè)備之間的良好通訊條件的基礎(chǔ)上。

• 與上位軟件的通訊

    為了更好的管理整個(gè)搬運(yùn)過程，一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)通常也需要有一個(gè)管理搬運(yùn)任務(wù)和設(shè)備的上位管理軟件，最常見的有倉庫管理軟件WMS、倉庫控制軟件WCS、自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人調(diào)度軟件等等。上位各種管理軟件的功能都是建立在與現(xiàn)場環(huán)境中所有的搬運(yùn)設(shè)備信息交互的基礎(chǔ)上。上位管理軟件下發(fā)的指令數(shù)據(jù)需要通訊通道將命令傳遞到搬運(yùn)設(shè)備上，同時(shí)，現(xiàn)場的搬運(yùn)設(shè)備的當(dāng)前的狀態(tài)和任務(wù)執(zhí)行情況要實(shí)時(shí)的上傳給上位機(jī)管理軟件

• 與第三方的通訊

    需要通過運(yùn)動(dòng)才能執(zhí)行搬運(yùn)任務(wù)的離散搬運(yùn)設(shè)備，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)一定會(huì)占用一定的公共資源，比如要占用通道，占用電梯又或者是通過一到門。占用公共資源之前，離散搬運(yùn)設(shè)備可能需要通過與公共資源通訊進(jìn)而申請占用授權(quán)，公共資源允許后通知搬運(yùn)設(shè)備，在完成占用后，搬運(yùn)設(shè)備將釋放信號(hào)再次通知給公共資源，以便公共資源下次為別的設(shè)備提供資源。

4.2.2通訊方式：

工業(yè)內(nèi)通用的通訊方式主要有兩大類，有線通訊，無線通訊。傳統(tǒng)的有線通訊穩(wěn)定性高，無線通訊便捷和機(jī)動(dòng)性高。很顯然，對(duì)于絕大部分的離散搬運(yùn)設(shè)備來講，無線通訊是較好的選擇。而在實(shí)際上，由于離散搬運(yùn)設(shè)備在運(yùn)行中位置在發(fā)生變化，設(shè)備身后帶著一根通訊線纜顯然是不合適的。

因此為了保證離散時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性，常采用的方式有如下：

• 無線工業(yè)以太網(wǎng)

比較常見的搭建如下實(shí)例圖所示：

離散搬運(yùn)設(shè)備本體上載有無線網(wǎng)卡并與設(shè)備車載控制系統(tǒng)連接，在現(xiàn)場運(yùn)行環(huán)境中布置有若干的無線接入點(diǎn)AP，AP一面通過無線的方式與現(xiàn)場的離散搬運(yùn)設(shè)備鏈接并通訊，一面可以通過有線的方式與其他的系統(tǒng)比如軟件、非移動(dòng)設(shè)備、第三方設(shè)備進(jìn)行連接通訊。這樣通過AP的過渡，運(yùn)動(dòng)的設(shè)備可以一直與非運(yùn)動(dòng)設(shè)備保持信息交互。

隨著5G的來臨和發(fā)展，不久的將來，也可以通過在包括離散設(shè)備在內(nèi)的所有設(shè)備或設(shè)施上直接配置5G芯片借用已有的5G基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行互聯(lián)。屆時(shí)，也許無線通訊方式已經(jīng)泛化，所有不同屬性的設(shè)備都可以輕易進(jìn)行通訊。

• 紅外通訊

有些特殊的應(yīng)用場景下，由于無線網(wǎng)絡(luò)無法準(zhǔn)確限定網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍，出去信息安全的考慮，系統(tǒng)可能會(huì)采用紅外通訊的方式。紅外通訊方式通常由1個(gè)發(fā)射端和1個(gè)接受端組成，兩者之間通過直線的紅外感應(yīng)來進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，安全性很高，無信息外泄的風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，一個(gè)終端隨搬運(yùn)設(shè)備一起通過工業(yè)總線接入到搬運(yùn)設(shè)備內(nèi)到控制系統(tǒng)中，另一個(gè)終端通過工業(yè)總線接入到其他非移動(dòng)設(shè)備的控制系統(tǒng)或者子網(wǎng)絡(luò)中，從而實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)設(shè)備與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的無線通訊互聯(lián)。

值得一提的是，由于光的直線傳播的特點(diǎn)，紅外通訊需要兩端必須一直在一條直線上，否則會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)終端。因此紅外通訊不適合設(shè)備有拐彎運(yùn)行的設(shè)備上。

• 物理信息傳遞

離散搬運(yùn)設(shè)備在運(yùn)行過程中與其他設(shè)施進(jìn)行數(shù)據(jù)交互式的數(shù)據(jù)內(nèi)容有大有小，有些交互內(nèi)容可能只是一些狀態(tài)量0或1。比如搬運(yùn)機(jī)器人需要通過某道門之前，需要給門傳遞一條開門的請求數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)就是簡單的狀態(tài)量0或者1。由于數(shù)據(jù)量非常小，實(shí)際應(yīng)用中，可以采用物理觸發(fā)的方式來傳遞狀態(tài)量，比如在門之前的某個(gè)位置安裝類似于光電開關(guān)之類的傳感器，并將傳感器的信號(hào)接入門的控制系統(tǒng)內(nèi)。每次搬運(yùn)機(jī)器人到達(dá)此處開關(guān)位置時(shí)，由自身物理上來觸發(fā)開關(guān)，這樣間接傳遞了開門的請求數(shù)據(jù)。

另外一些應(yīng)用場景下，也可以通過物理的方式傳遞更多的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)如果是固定不變的，就更加容易實(shí)現(xiàn)物理傳遞。比如AGV在運(yùn)行中進(jìn)過一個(gè)第三方的信息采集站，信息采集站需要采集當(dāng)前AGV的標(biāo)識(shí)，即當(dāng)前通過的AGV是編號(hào)為幾的信息。此情形下，可以通過在AGV上貼附條碼或者二維碼的標(biāo)簽，采集站自行采集所有路過的標(biāo)識(shí)信息即可獲取編號(hào)信息。

• 動(dòng)力線路通訊

在很多的自動(dòng)化倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)里的沿著既定軌道運(yùn)行的設(shè)備的動(dòng)力供電方式是通過380V的劃觸線的方式來提供動(dòng)力的。不難理解，動(dòng)力的提供是需要任何時(shí)刻、任何位置都在線，劃觸線在全時(shí)提供動(dòng)力的同時(shí)，也給信息通訊提供了很好的基礎(chǔ)。通過在固定設(shè)施端和離散移動(dòng)設(shè)備上分別安裝主從通訊站，經(jīng)信號(hào)調(diào)制后直接通過380V的動(dòng)力劃觸線上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

4.4動(dòng)力供電方式：

    與上節(jié)講訴的離散式搬運(yùn)中需要解決的移動(dòng)性的通訊問題類似，對(duì)于離散搬運(yùn)設(shè)備，對(duì)一直在移動(dòng)的設(shè)備的動(dòng)力共給也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，目前給移動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備的動(dòng)力供電常見的有如下幾種。

• 電池

    大家看到的馬路上跑的各個(gè)品牌的電動(dòng)汽車近幾年來越多越多，電動(dòng)汽車的越來越普及，其中非常核心的一項(xiàng)技術(shù)就是電池技術(shù)的提升。電池在物流自動(dòng)化行業(yè)里的應(yīng)用也逐漸廣泛，當(dāng)然也主要應(yīng)用在需要移動(dòng)的設(shè)備中。

    在自動(dòng)化倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)中，電池主要被配置在AGV、多層穿梭車、各類搬運(yùn)機(jī)器人、移動(dòng)揀選機(jī)器人、穿梭板等等。常用的電池有鎳鎘電池、鉛酸電池、鉛酸鐵鋰電池、三元鋰電池等等。

    電池內(nèi)的電量是給設(shè)備的動(dòng)作提供動(dòng)力輸出的，因此隨著設(shè)備的不斷運(yùn)行過程中，電池的電量也逐漸被消耗掉。由于電池在移動(dòng)設(shè)備上，同時(shí)可被在線監(jiān)控，因此在電池的電量掉到一定的設(shè)定值后，搬運(yùn)系統(tǒng)會(huì)提醒要對(duì)電池進(jìn)行充電操作。

    充電可以利用移動(dòng)設(shè)備的機(jī)動(dòng)性對(duì)其到指定充電站位置自動(dòng)充電

也可以進(jìn)行電池直接置換操作。

• 坦克鏈類：

有些應(yīng)用場景下，離散搬運(yùn)設(shè)備的行程不大，也沒有很多角度換向等動(dòng)作，則可以繼續(xù)采用傳統(tǒng)的動(dòng)力線纜的方式進(jìn)行供電。為了保護(hù)好動(dòng)力電纜不會(huì)隨著設(shè)備的移動(dòng)造成損毀，可以采用線纜坦克鏈的方式將動(dòng)力電纜保護(hù)起來。線纜坦克鏈技能有效保證移動(dòng)搬運(yùn)設(shè)備移動(dòng)的機(jī)動(dòng)性不受影響，同時(shí)也能有效的保證動(dòng)力線的完整無損。

• 劃觸線

對(duì)于移動(dòng)設(shè)備的供電，最傳統(tǒng)和應(yīng)用最廣泛的一種方式是劃觸線供電。在移動(dòng)設(shè)備上安裝有碳刷機(jī)構(gòu)，通過與劃觸線的接觸，將動(dòng)力電傳輸?shù)揭苿?dòng)設(shè)備本體上做為動(dòng)力輸入。劃觸線可以根據(jù)移動(dòng)路線的需要，做成有一定曲率的。

• 非接觸供電

對(duì)于離散類移動(dòng)設(shè)備還有一類特殊的供電方式為無接觸式供電方式。通常采用兩根電纜鋪設(shè)在移動(dòng)的路徑的地面下方，兩根電纜的電流成反向流動(dòng)，在兩根電纜之間形成強(qiáng)烈磁場。通過在移動(dòng)設(shè)備上安裝電力感應(yīng)裝置，使移動(dòng)設(shè)備在經(jīng)過鋪設(shè)有此類電纜的地面處時(shí)，將磁場轉(zhuǎn)換為電能，并逆變成移動(dòng)設(shè)備需要的驅(qū)動(dòng)直流電。

連續(xù)式搬運(yùn)

與離散式的搬運(yùn)過程中可數(shù)搬了多少趟的特點(diǎn)不同，連續(xù)式搬運(yùn)自身的特點(diǎn)決定了沒有"趟"的概念，因?yàn)檫B續(xù)式搬運(yùn)沒有往返的概念。對(duì)于連續(xù)式搬運(yùn)，可能用"帶動(dòng)"或"輸送"更合適。

在倉儲(chǔ)物流自動(dòng)化系統(tǒng)中，常見的連續(xù)式搬運(yùn)設(shè)備或者子系統(tǒng)有：連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備主要有輥筒輸送機(jī)，皮帶輸送機(jī)、鏈條輸送機(jī)，連續(xù)提升機(jī)，大型皮帶分揀機(jī)，交叉帶分揀機(jī)。

1.連續(xù)式搬運(yùn)的效率

在計(jì)算連續(xù)式搬運(yùn)每小時(shí)搬運(yùn)多少物料單元的時(shí)候，與上邊提及的自來水管道每小時(shí)運(yùn)送了所少立方米的水很類似。

自來水管道的運(yùn)水效率通常也叫管道流量：

流量＝管材橫截面積×流速。

    參考自來水管道的流量計(jì)算，我們也可以得到連續(xù)式搬運(yùn)的效率與下述因素相關(guān)：

• 連續(xù)式搬運(yùn)的"橫截面"的物料單元數(shù)p

• 連續(xù)式搬運(yùn)設(shè)備的傳輸速度v

• 被搬運(yùn)的物料單元的尺寸s

不難理解，連續(xù)式搬運(yùn)的效率正比于p和v，同時(shí)某種程度上反比于物料單元的尺寸，同樣的其他條件下，物料單元尺寸越小，單位時(shí)間內(nèi)的單位效率越高。

2.連續(xù)式搬運(yùn)的效率計(jì)算

連續(xù)式搬運(yùn)的效率可以參考管道的流量衡量方式，即單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過搬運(yùn)設(shè)備自身上的某個(gè)截面的物料單元數(shù)。

按照圖中所示，沿著輸送的方向的物料單元的尺寸為l（mm），設(shè)備輸送速度為v（m/min），

可以計(jì)算得到單獨(dú)一個(gè)物料單元經(jīng)過截面需要的時(shí)間為T（秒s）：

T=l*60/（1000*v）；

如果位于連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備上的物料單元是前后緊湊輸送的，則據(jù)上可以得到單位時(shí)間內(nèi)（個(gè)/分鐘）：

E=n*60/T=n*1000*v/l；

而在實(shí)際中，由于下游往本段連續(xù)式搬運(yùn)輸入物料的時(shí)候并非完全是緊湊的一個(gè)挨著一個(gè)進(jìn)入的，如下圖所示：

如果每兩個(gè)物料單元之間的間距為x，則效率可以修正為：

E=n*1000*v/（l+x）；

以上的效率計(jì)算的前提都是基于同樣大小的物料單元和完全均勻的間隔，而實(shí)際中可能會(huì)有各種不同尺寸的物料進(jìn)入，我們可以將物料單元按照在搬運(yùn)設(shè)備上的分布周期來劃分出一段為單位的物料組，將物料組當(dāng)作一個(gè)物料單元再次進(jìn)行估算：

其中，一個(gè)物料組內(nèi)含的物料單元數(shù)為m（橫截面內(nèi)的物料單元數(shù)為1）

一個(gè)物料組經(jīng)過截面需要的時(shí)間為T（秒）：

T=（l1+x1+l2+x2+l3+……lm+xm）/（1000*v）；

由此可以得到效率為：

E=1000*m*v/（l1+x1+l2+x2+l3+……lm+xm）；

3.連續(xù)搬運(yùn)的優(yōu)勢

• 連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備由于"連續(xù)"的特點(diǎn)，并且沒有返程的概念，通常單位時(shí)間內(nèi)的搬運(yùn)效率很高；

• 連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備主要是以"帶動(dòng)"為搬運(yùn)物料單元的方式，通常的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡單，因此在長時(shí)間的運(yùn)行中穩(wěn)定性高，故障也較好處理；

• 由于搬運(yùn)時(shí)，設(shè)備做出的動(dòng)作較為單一，因此對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)較易實(shí)現(xiàn)；

• 同一個(gè)時(shí)刻，連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備本身可以存放很多的物料單元，并且可以根據(jù)上下游的條件，單個(gè)的輸入和輸出物料單位，所以適合做緩存

4.連續(xù)搬運(yùn)的挑戰(zhàn)

由于連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備通常為固定非移動(dòng)的設(shè)備，由于這一特性也給連續(xù)搬運(yùn)帶來一些挑戰(zhàn)：

• 柔性受限

連續(xù)輸送設(shè)備一旦建設(shè)好并投入運(yùn)行，基本上就限定了固定的起始點(diǎn)A和固定的終了點(diǎn)B。不論是起始A點(diǎn)位置變化還是B點(diǎn)位置變化，之前的連續(xù)輸送設(shè)備都無法馬上匹配到新的位置上。

為了使連續(xù)設(shè)備有一定的機(jī)動(dòng)性和柔性，在一些應(yīng)用場景下，可以采取的一定的辦法來實(shí)現(xiàn)。

比如：可移動(dòng)輸送機(jī)

可伸縮輸送機(jī)：

可變形輸送機(jī)：

也可以采用模塊化的方式，通過自由搭建輸送模塊，來提高系統(tǒng)的柔性：

• 占用公共資源

像自來水管道敷設(shè)一樣，連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備安裝后由于是固定不動(dòng)的，因此必然會(huì)占用一定的公共資源，最常見的就是占用固定的空間和通道。通常情況下，被占用的公共資源只被留作供給連續(xù)式輸送機(jī)，而有些應(yīng)用場景下，其他設(shè)施也可能會(huì)出現(xiàn)必須要使用這部分公共資源才行。

常見的解決方案實(shí)例有：

1. 1.設(shè)備可局部掀起來，供人員或者其他設(shè)備通過

2.可以局部移動(dòng)，以臨時(shí)騰開公共空間供第三方使用

3.可以提升到一定高度，將公共資源空間讓出來供第三方使用

• 不好擴(kuò)展

離散式的搬運(yùn)系統(tǒng)，如果效率箱想進(jìn)一步提升，或者接駁方式要改變，可以通過增加單體離散搬運(yùn)設(shè)備數(shù)量和改造裝載方式即可實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于連續(xù)性搬運(yùn)設(shè)備而言，卻很難實(shí)現(xiàn)。借鑒離散型搬運(yùn)系統(tǒng)中由單個(gè)搬運(yùn)設(shè)備組成的特點(diǎn)，可以將連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備采用模塊化的設(shè)計(jì)。

總結(jié)：

一個(gè)完整的自動(dòng)化倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)，不會(huì)只由一種搬運(yùn)形式所組成，往往是由多個(gè)離散式搬運(yùn)子系統(tǒng)和連續(xù)式搬運(yùn)子系統(tǒng)利用各自的優(yōu)勢和特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。目前某些前沿的面向未來的廠內(nèi)物流自動(dòng)化技術(shù)在研究如何將離散和連續(xù)各自的優(yōu)勢結(jié)合到一起形成既有柔性、機(jī)動(dòng)性，又能高搬運(yùn)效率的綜合搬運(yùn)系統(tǒng)。

比如配置有滾筒的智能搬運(yùn)小車，為了提高搬運(yùn)效率，可以自行拼接成連續(xù)搬運(yùn)的滾筒輸送線。

再比如德國研發(fā)的Celluveyor，使輸送機(jī)不再是固定的一成不變的輸送裝置，而是采用模塊化的設(shè)計(jì)，使其更加靈活，搬運(yùn)路徑和方式可變。

另外，以上的討論的搬運(yùn)都是建立在以電機(jī)驅(qū)動(dòng)的形式下而展開的，實(shí)際應(yīng)用中的搬運(yùn)也有通過氣動(dòng)的方式來搬運(yùn)的，不過對(duì)于離散或者連續(xù)搬運(yùn)的特征都是相通的。比如醫(yī)院經(jīng)常用的氣動(dòng)物流系統(tǒng)用來傳遞藥品，這就是一種離散式的物料搬運(yùn)。