物流自动分拣系统设计

物流自动分拣系统设计
摘要：物流自动分拣系统是先进配送中心所必需的设施条件之一，自动分拣装置是提高物流配送效率的一项关健因素。

只有在自动分拣系统中合理地选用分拣装置才能保证整个系统的安全高效运行。

本文首先对自动分拣系统做了简单地介绍，然后提出了系统设计的一般方法，最后通过实例对自动分拣系统进行了分析和探讨。

关键字：自动分拣系统；分拣装置；设计方法；自动分拣系统设计
1.自动分拣系统概述
自动分拣系统是二次大战后在美国、日本等发达国家的物流中心、配送中心或流通中心所必需的设施条件之一。

该系统的作业过程可以简单描述如下：物流中心每天接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点等参数进行快速准确的分类，并将这些商品运送到指定地点(如指定的货架、加工区域、出货站台等)；同时，当供应商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统在最短的时间内从宠大的高层货架存储系统或其他指定地点中准确找到要出库的不同数量的商品按配送地点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送。

2.自动分拣系统组成及特点
2.1自动分拣系统结构组成
如图1所示，自动分拣系统一般由上件装置、输送装置、分拣格口、控制系统组成。

1-输送装置2-上件装置3-控制系统4-分拣道口5-分类装置
图1 自动分拣系统结构组成
上件装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求去指示分类装置按商品品种、商品送达地点或货主的类别等方式对商品进行自动分类。

这些分拣需求可以通过不同方式，如可以通过人工输入、条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣格口。

分类装置的作用是根据上件装置发出的分拣指令，当具有相同分拣信号的商品经过装置时，该装车动作，使改变在输送装置上的运行方向进入其它输送机或进入分拣格口或其他接口设备。

分类装置的种类很多，一般有推出式、浮出式、倾斜式、输送式和分支式几种，不同的装置对分拣货物的包装材料、包装重量、包装物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。

在分类装置的两侧，一般要连接若干个分拣格口，使分好类的商品滑下主输送机(或主传送带)以便进行后续作业。

输送装置的主要组成部分是传送带或输送机，其主要作用是使待分拣的商品鱼贯通过上件装置到达分类装置上。

输送装置是与分类装置柔性连接在一起的，输送装置上的物品要能准确无误、无损坏的送至指定的位置。

分拣道口是已分拣商品脱离分类装置即主输送机(或主传送带)进行集货区域的通道，一般由钢带、皮带、滚筒、容器等组成滑槽，使商品从分类装置(主输送装置)滑向集货站台或其他接口设备，在那里由工作人员将该格口的所有商品集中进行处理；或是入库储存，或是组配装车并进行配送作业。

控制系统对物品的信息实行全程跟踪和处理，对分拣全过程进行在线监控，以保证系统在运行中信息和设备的安全性、可靠性。

以上五部分装置通过计算机网络联结在一起，配合人工控制及相应的人工处理环节构成一个完整的自动分拣系统。

2.2自动分拣系统特点
自动分拣系统的主要特点如下：
⑴能连续、大批量地分拣货物
由于采用大生产中使用的流水线自动作业方式，自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等限制，可以连续运行，同时自动分拣系统单位时间分拣件数多，因此自动分拣系统的分拣能力比人工分拣系统具有无可比拟的优势。

⑵分拣误差率极低
自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息的准确性，这又取决于分拣信息的输入机制。

如果采用人工键盘或语音识别方式输入，则误差率在1％以上：如采
用条形码扫描输入，除非条形码的印刷本身有差错，否则不会出错。

因此，目前自动分拣系统主要采用条形码技术来识别货物。

⑶分拣作业基本实现无人化
国外建立自动分拣系统的目的之一就是为了减少人员的使用，减轻员工的劳动强度，提高人员的工作效率，因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。

3.分拣装置类型及应用
各种自动分拣系统的差别仅在于所用的分拣装置，它们的种类很多，一般分为倾倒式、分支式、浮出式和推出式。

⑴横向货物分拣装置
横向货物分拣装置是由多条短平带输送机并联组成的分拣系统。

整套装置的价格取决于该分拣装置的分拣效率要求。

该装置对一般货物的分拣具有良好的适应性，但如果货物的重心较高，底面不平整，对装置的正常运行会有相当大的影响。

⑵活动货盘分拣装置
活动货盘分拣装置由圆管或金属板条组成，每块板条或管子上有一个活动的货物托盘作横向运动，当货物到达分类装置出口时，将货物分到指定的岔道实现分类。

这种分拣装置的分拣效率高，但只适用于较轻、较小货物的分拣。

⑶翻盘式分拣装置
翻盘式分拣装置由牵引链牵引，翻盘到达指定的分岔道口时，向左或向右倾斜，被拣货物靠重力滑入分岔道口。

此类装置的翻盘一般都做成马鞍形，所以对底面不平整的软包装货物有良好的适应性。

⑷直落式分拣装置
直落式分拣装置通过牵引链驱动，所输送的货物放在一些底部有活门的托盘上。

当托盘到达预定位置后，由分拣系统发出信号，活门打开，货物落入指定的容器。

此类装置用于对
扁平状的货物进行分类。

⑸辊子浮出式分拣装置
辊子浮出式分拣装置可与辊子输送机、皮带输送机融为一体，放于输送系统的岔道口处。

没有分拣任务时可作为输送机。

⑹皮带浮出式分拣装置
皮带浮出式分拣装置原理与辊子浮出式分拣装置一样，不同之处在于主滚道中设置为一条宽度较窄的皮带机。

⑺滑块式分拣装置
滑块式分拣装置是一种特殊的板式输送机，其通过货物分流来实现货物分拣的目的。

这类装置振动小、不损伤货物，适宜各种形状、体积和质量在1-90kg的货物。

⑻摇臂式分拣装置
摇臂式分拣装置是对货物的流向进行控制实现分拣。

⑼推出式分拣装置
推出式分拣装置是附在输送机上的一类分拣装置，通过90度分流实现分拣。

其装置简单价格低廉，但要求货物包装结实，运行速率低。

4.自动分拣系统的一般设计方法
自动分拣系统一般都建在有自动立体仓库的配送中心，系统规模大，设备多且自动化程度高。

系统控制点多且相互互联，导致系统控制复杂，一次性投资大。

因此，无论设计、建造还是使用自动分拣系统都必须具备一定的技术经济条件。

设计自动分拣系统主要包括以下几步：
⑴系统总体规划及性能参数设计。

包括确定系统的组成结构、系统规模、各环节作业方式和设备布局，分析明确系统的分拣处理能力/分拣速度和分拣效率等性能参数。

⑵设计规划配合分拣作业的货物输送系统。

如输送方式和规模的选择确定，输送线路及合流、分流点的布局。

⑶控制系统设计
⑷系统设备装置的设计选型。

⑸系统评估分析和相关技术文件的编写。

5.自动分拣系统设计实例
图2 物流输送及分拣系统结构简图
图2为一个物流输送及分拣系统结构简图。

B 、C 之间有15°的坡度，其它部分为水平传输。

输送系统的货物总流量为120CPM ，Ⅲ、Ⅳ道的能力利用系数85%=ρ。

货道①的货物形状稳定，分拣速率要求较高；货道②为一些易碎货物；货道③的货物质量较轻；货道④的货物包装结实，运行速率要求不高。

⑴分拣设备选型
货道①的货物形状稳定，所以可选用摇臂式分拣装置，且此装置的摇臂上安装的齿形皮带可使分流速度加快，提高分拣效率。

货道②由于其货物为易碎品，所以最好选用浮出式装置对其进行分拣，比如辊子浮出式或皮带浮出式分拣装置。

货道③由于其货物质量小，所以可采用滑块式分拣装置，并且滑块可以朝两侧滑动，可以在输送机两侧设置分拣道口，从而节约场地。

货道④的货物包装结实，可采用成本较为低廉的推出式分拣装置，其装置简单实用，达到目的的同时还能节约成本。

⑵分流后各支路的极限绩效分析
若Ⅳ的极限绩效为z γ，则CPM 141z ≈=ργγ。

分流后各支路的极限绩效为CPM z 354≈=γγ
⑶系统的阻塞概率分析
货物到达的总流量120=λ；%7.8535
30n ===γλρn ，625.024112n 11n =+=+=V ， 304120n ===n λ
λ，所以()()5.1411n 2≈-+-=n n n n n V n N ρρρρω，即设计排队能力15≥R 。

系统的阻塞概率()()%4.711=⋅+-⋅==
∑∞+=R
R N N R V V P B ρρρρ
图3 Flexsim分拣系统仿真图
参考文献
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