应用场景：适用于需要大量存储且对效率要求比较低，可以有充足时间进行盘库的场景；或者应用于不规则仓库的应用场景，特别是仓库高度不足或仓库纵深较短或非矩形的场景；对于小型物料的密集存储可使用回转库配套轻型输送分拣系统；仓库高度一般小于10米。
应用产品：广泛应用于食品、饮料、粮油、医院、五金配件库等行业；
四向穿梭车仓储系统基本描述
四向穿梭车仓储系统由存储货架、四向穿梭车、提升机和轨道等组成。其中，存储货架用于货物存储，每个储货巷道可有多个存储货位，同一储货巷道存放同一类货物；四向穿梭车用于实现货物的水平运转；提升机用于实现四向穿梭车的垂直转运；轨道分为纵向子通道和横向的主通道。四向穿梭车仓储系统俯视图，如图1所示。
图1 四向穿梭车仓储系统俯视图
在图1中，1是叉车，主要在相应的出入库口配合四向穿梭车叉取货物；2和4为四向穿梭车行驶轨道，纵向轨道为子通道，横向轨道为主通道；3是货架，仓库中存放货物的存储设备；5是四向穿梭车，具备多向行驶、侧移、提升等功能，可根据需要进行货物的存储和取出；6是提升机，仓库中搬运四向穿梭车进行跨层作业的升降机构。
二
四向穿梭车仓储系统模型设计
利用Plant Simulation软件，根据四向穿梭车仓储系统的构成进行模块化参数化建模。模型中包括轨道模块、储位模块、提升机设备模块，各模块能够完成独立的物理功能，与实际设备相对应。同时整理出系统的关键参数和模块的关键参数，模型可以进行参数修改，通过仿真验证，使得规划方案快速迭代，达到最佳仓储吞吐量等目标。
1.系统参数设计
模型系统参数如表1 ，包括布局表、货架层数和出入库口位置索引表。布局表将数字与系统布局中的各种设施情况相对应，调整模型的整体布局；货架层数为模型基于布局表的布局情况产生的整体模型的层数，各层布局与布局表一致；出入库口位置索引表中填写出库口和入库口在布局表中的索引位置，可调整模型的出入库口位置和数量。
表1 系统参数
（1）仓库布局表
如图2所示，仓库布局可由仿真模型内的布局表进行参数化调整。如表2所示，由数字0～7分别代表系统布局中的各种情况，在布局表中填入不同数值，可生成相应布局。由此便可根据不同规划，调整平面布局，在实际应用中提高了模型的灵活性。
图2 布局表
（2）出入库口设计
出入库口的数量及位置，可通过进行参数化调整。索引表如图3 ，表内需填写入库口列索引、入库口行索引、出库口列索引、出库口行索引。出入库口索引与布局表索引相对应，填写的坐标点将作为特殊的轨道位置，四向穿梭车配合叉车在该位置完成出入库作业。
2.设备模块设计
各模块的搭建情况与相应参数，如表3。
图3 索引表
表3 模块结构及参数
（1）储位模块
储位模块包括货架和托盘货物，其可调整参数有货位深度、货位宽度、储位高度和立柱宽度，储位的尺寸由托盘货物决定。四向穿梭车可在储位模块双向运行，以存放或取出货物。
（2）提升机模块
提升机模块可调整参数有提升机速度、提升机宽度和提升机长度。提升机高度与货架高度相关。
（3）轨道模块
轨道分为主通道和子通道。当四向穿梭车处于空载状态时，可以在存有货物的多深度巷道中自由穿梭，到达仓储系统的任意存储货位，当四向穿梭车处于载货状态时，只能在主通道和子通道上行驶。在作业中，每一条主通道上运动的四向穿梭车负责两侧多深位货物的出入库作业，某一巷道中的货物只能从就近的主通道完成出入库作业。
（4）四向穿梭车
四向穿梭车可调整参数有四向穿梭车长度、四向穿梭车宽度、四向穿梭车厚度、四向穿梭车速度和四向穿梭车数量。
三
应用案例
1.基本参数
基于以上模块，搭建一个出入库口分别位于货架左右两侧、多辆四向穿梭车、多提升机作业的四向穿梭车仓储系统仿真模型，具体参数值如表4。表4中系统参数里的布局表以及出入库口位置索引表，分别如图4以及图5所示，布局表用不同颜色标注了不同设施的位置情况，便于查看。最终生成的模型，如图6所示。
表4 模型具体参数值
图4 初始方案布局表
图5 初始方案出入库口索引表
图6 初始方案模型俯视图（左）及三维展示（右）
2.出入库流程
出入库流程如图7。任务列表在初始时刻随机生成，四向穿梭车根据列表指令，当有入库需求时，移动至入库口，叉车将入库货物放置于四向穿梭车上，而后四向穿梭车移动至存储货位，将货物放置在对应的货架上。当有出库需求时，四向穿梭车前往指定货位并取出需要出库的货物，取货完成后，四向穿梭车移动至出库区域，叉车将出库货物从四向穿梭车上移出。
图7 出入库流程图
3.模型假设
模型遵循以下假设：（1）出入库任务随机生成；（2）各货物均在一楼完成出入库作业；（3）四向穿梭车在存储区域的货格中双向移动，在主通道中单向移动；（4）不考虑货物的到货频率默认货物来源无限制，不考虑出库频率限制，叉车可连续进行出库作业；（5）载货状态下四向穿梭车不可在巷道中穿行。在作业中，每一条主通道上运动的四向穿梭车负责两侧多深位货物的出入库作业，某一巷道中的货物只能从就近的主通道完成出入库作业；（6）四向穿梭车需要换层时随机选择提升机进行换层作业。
4.统计与优化
在初始方案下，系统有两个提升机分别位于左右两侧，讨论不同四向车数量对系统出入库效率的影响，通过修改四向车数量这一参数，所得数据如表5。由图8可以看出，随着四向车数量的增加，四向车平均利用率较为稳定，提升机的平均利用率显著提升，但随着四向车数量增加到35辆左右时，提升机平均效率提升变缓，此时可考虑增加提升机数量进一步提高系统出入库效率。
表5 初始方案统计数据
图8 初始方案统计图
通过修改布局表内数值，快速生成新的布局方案，可统计在4个提升机运作下该系统的作业效率。新的布局如图9所示。
图9 新方案布局表（左）及三维展示（右）
同样通过对四向车数量参数的快速修改，得到表6统计数据和图10统计图。
表6 新方案统计数据
图10 新方案统计图
如表7，对比两方案可得，在新布局下，当新增的提升机得到利用，即提升机平均利用率达到50%以上时，新方案每小时完成任务数可较原方案增长40%左右。
表7 方案对比
