自動分揀系統(tǒng)開題報告

自動分撿系統(tǒng)設(shè)計開題報告一、課題介紹課題名稱：自動分撿系統(tǒng)設(shè)計課題背景：自動分揀系統(tǒng)(AutomatedSortingSystem)是二次大戰(zhàn)后率先在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動化作業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心不可缺少的一部分。該系統(tǒng)的作業(yè)過程可以簡單描述如下：流動中心每天接收成百上千家供應(yīng)商或貨主通過各種運輸工具送來的成千上萬種商品，在最短的時間內(nèi)將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲位或發(fā)送地點進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，將這些商品運送到指定地點(如指定的貨架、加工區(qū)域、出貨站臺等)，同時，當(dāng)供應(yīng)商或貨主通知物流中心按配送指示發(fā)貨時，自動分揀系統(tǒng)在最短時間內(nèi)從龐大的高層貨架存儲系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫，將從不同儲位上取出的不同數(shù)量的商品按配送進(jìn)點的不同運送到不同的理貨區(qū)域或配送站臺集中，以便裝車配送。國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：縱觀國內(nèi)外物料自動分揀系統(tǒng)的使用情況可以發(fā)現(xiàn)，國外發(fā)達(dá)國家的物料自動分揀系統(tǒng)傾向于采用自動化程度很高的物料自動分揀系統(tǒng)。而在我國，由于起步晚，物料自動分揀系統(tǒng)中人工作業(yè)的比例也較高。國外物料自動分揀系統(tǒng)的廣泛使用，以美國、日本及歐洲為代表的發(fā)達(dá)國家，在物料自動分揀系統(tǒng)的使用上呈現(xiàn)出自動化程度越來越高的特點。物料自動分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國家工業(yè)自動化不可缺少的一部分。主要使用在大中型物流中心、配送中心、流通中心、郵局分揀信件等等隨著交流自動控制技術(shù)的發(fā)展，特別是電子技術(shù)的迅速發(fā)展，計算機(jī)的廣泛使用。自動分揀技術(shù)在20世紀(jì)70年代被引入國內(nèi)，我國的郵政系統(tǒng)最早并已多年使用自動分揀設(shè)備，并在長期的實踐中不斷創(chuàng)新、不斷進(jìn)步。例如，郵電部相關(guān)部門相繼開發(fā)和研制出具國際水平的CORE-NT物料自動分揀系統(tǒng)，性價比很高的扁平郵件高速物料自動分揀系統(tǒng)；上海郵政通用技術(shù)設(shè)備公司研制成功了速遞郵件網(wǎng)絡(luò)化物料自動分揀系統(tǒng)等。郵政系統(tǒng)還推出了新的信封標(biāo)準(zhǔn)以更好的配合自動化的信件物料自動分揀系統(tǒng)。

3?1國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀在物流中心分揀系統(tǒng)的研究中,主要有三方面內(nèi)容。一方面是物流分揀設(shè)備和控制技術(shù)的研究，如用于郵政系統(tǒng)的交叉帶式分揀機(jī)研究、使用于煙草行業(yè)的通道式分揀機(jī)研究等等。第二方面是對物流中心存儲策略和分揀路徑優(yōu)化的研究，如用BOM表進(jìn)行倉儲位置優(yōu)化的研究，用蟻群算法實現(xiàn)分揀路徑的優(yōu)化等等。第三方面是對分揀作業(yè)數(shù)據(jù)信息和分析決策問題，華南理工大學(xué)、中國人民大學(xué)、華中科技大學(xué)、浙江大學(xué)等國內(nèi)高等院校的學(xué)者都進(jìn)行了定性和定量的研究。如馬士華、文堅的分批策略根據(jù)時間延遲思想,綜合考慮了揀貨作業(yè)環(huán)節(jié)和分揀包裝環(huán)節(jié)的工作效率，提出了一種消除因時窗分批不平衡而導(dǎo)致的等待時間和閑忙不均的動態(tài)時窗設(shè)計和判斷方法，從而保證分揀系統(tǒng)的連續(xù)性和均衡性。李凱就卷煙分揀的幾種優(yōu)化模型展開了較深入的探討，并以仿真的手段進(jìn)行了驗證。朱巖就卷煙分揀機(jī)的控制策略和不同設(shè)備參數(shù)下的分揀系統(tǒng)整體性能進(jìn)行了研究，并通過仿真程序模擬驗證。如今，國際競爭日益加劇，為了發(fā)展我國物流業(yè)，國內(nèi)的許多企業(yè)和政府部門也在做更大的努力，也已取得了一定的成效。例如，郵電部相關(guān)部門相繼開發(fā)和研制出具國際水平的CORE-NT物料自動分揀系統(tǒng)，性價比很高的扁平郵件高速物料自動分揀系統(tǒng);上海郵政通用技術(shù)設(shè)備公司研制成功了速遞郵件網(wǎng)絡(luò)化物料自動分揀系統(tǒng)等。郵政系統(tǒng)還推出了新的信封標(biāo)準(zhǔn)以更好的配合自動化的信件物料自動分揀系統(tǒng)。太原剛玉倉儲設(shè)備公司和貴陽普天通信機(jī)械廠已設(shè)計生產(chǎn)貨架電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)、小車式數(shù)字顯示揀選系統(tǒng)、郵件自動分揀系統(tǒng)等；珠海普天慧科信息技術(shù)有限公司研發(fā)出PTL(Pick-to-light&Put-to-light)電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)，除具備電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)的一般優(yōu)點之外，還具有彈性控制揀貨作業(yè)流程、即時現(xiàn)場監(jiān)控、緊急訂單處理和缺貨通知等強(qiáng)大的功能。雖然在郵政系統(tǒng)外的其它行業(yè)，國內(nèi)對物料自動分揀系統(tǒng)的使用還非常少，但有關(guān)部門和企業(yè)正在為此做出不懈的努力?？梢钥隙?，隨著物流大環(huán)境的逐步改善，物料自動分揀系統(tǒng)在我國流通領(lǐng)域一定會大有用武之地。3.2國外研究現(xiàn)狀以美國、日本及歐洲為代表的發(fā)達(dá)國家，在分揀系統(tǒng)的使用上呈現(xiàn)出自動化程度越來越高的特點。自動分揀系統(tǒng)已成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心、配送中心或流

通中心不可缺少的一部分。在分揀系統(tǒng)等物流中心子系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，各發(fā)達(dá)國家的規(guī)劃原則有很大的差異。日本的物流中心大都規(guī)模適中，采用先進(jìn)的自動分揀系統(tǒng)和無線通訊設(shè)備,美國主要采用立體倉庫以節(jié)約地價支出，但分揀等設(shè)備大都采用機(jī)械化或半自動化，不盲目采用全自動設(shè)備。他們共同的特點是均實現(xiàn)較成熟的電腦網(wǎng)絡(luò)化管理，保證了配送的及時準(zhǔn)確性，節(jié)約勞動力成本。國外的學(xué)者專家如Goetschalckx和Ratliff提出利用動態(tài)規(guī)劃法來求解寬通道內(nèi)的揀貨路徑問題,Roodbergen和Koster研究在多橫向通道倉儲系統(tǒng)環(huán)境下，針對各種分揀策略比較在不同通道數(shù)目、不同貨物品項及不同通道寬度的揀貨路徑的問題，ElizabethJewkes等對商品儲存位置等對分揀的影響展開研究,LoonC.Tang等論述了分批和存儲分配策略對分揀的影響，RichardL.Daniels等對倉庫訂單分揀的研究,M.I.Johansson對貨物存儲位置的分配對減少分揀時間的作用進(jìn)行了研究，美國麻省理工學(xué)院Dimitris.Bertsimas和 Robert.M.Freund 和March.J.G.A),W.L.Winston,Jeremy.Shapiro,LacksonenT).Whitley等學(xué)者也做了部分相關(guān)內(nèi)容的研究工作。就目前來講，國外的自動分揀系統(tǒng)發(fā)展極為迅速。如：Aughan,Mark將分揀系統(tǒng)歸納為5個子系統(tǒng):訂單挑選、感應(yīng)、合并前聚集、合并、搬運分揀，以此使訂單和不同傳送帶有機(jī)地的結(jié)合起來，形成一個高效的物料分揀系統(tǒng)。MaselD.T研究了如今關(guān)于評估環(huán)形物料分揀系統(tǒng)的分揀時間的分析公式，這個類型的分揀系統(tǒng)主要是用來分揀固定形狀的貨物；NormanSaeneJR從配送中心里物料搬運這個方面研究了如何構(gòu)建物料分揀系統(tǒng)傳送帶、如何搭配傳送帶以及如何構(gòu)建一個良好的物流分揀搬運系統(tǒng)。工作內(nèi)容和要求：(擬設(shè)計方案)系統(tǒng)利用各類傳感器對待測材料進(jìn)行識別并分類。當(dāng)材料經(jīng)由下料裝置進(jìn)入傳送帶，依次由各類傳感器檢測。如果被某種傳感器測中，通過相應(yīng)的氣動裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行。其控制要求有如下9個方面：(1)系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的脈沖(2)電機(jī)運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行(3)有物料時，下料汽缸動作，將物料送出(4)當(dāng)電感傳感器檢測到鐵物料時，推汽缸1動作

當(dāng)電容傳感器檢測到鋁物料時，推汽缸2動作塑料物料在傳送帶運動到尾端時，掉入料槽；汽缸運行應(yīng)有動作限位保護(hù)下料槽內(nèi)無下料時，延時后自動停機(jī)4.1本課題的研究思路和方法本系統(tǒng)能對不同的材料如物料性質(zhì)(鐵、鋁、塑料)的材料進(jìn)行傳送和分揀。整個系統(tǒng)的控制由一只可編程控制器，可以實現(xiàn)自動控制和無人化管理。傳送帶用一只三相異步電機(jī)拖動，電機(jī)使用變頻器驅(qū)動，可以實現(xiàn)無級調(diào)速，加快分揀時的效率。物料性質(zhì)的判斷及機(jī)械部件的情況由傳感器檢測出并將信息傳送給PLC。分揀部件使用氣缸，結(jié)合氣動系統(tǒng)的優(yōu)勢。本設(shè)計加入了人機(jī)界面，充分實現(xiàn)和自動化設(shè)備相接軌。4.2.本課題的預(yù)期效果1、 研究物料自動分揀系統(tǒng)的特點及主要使用的場合；2、 本系統(tǒng)可以完成的任務(wù)要求：物料自動分揀系統(tǒng)能高速對不同的材料如物料性質(zhì)(鐵、鋁、塑料)的材料進(jìn)行傳送和分揀；3、 本系統(tǒng)制作完成后的實物示意圖1;電磁閥組匚呂二天二* 盂—厘乜軸広細(xì)u剋機(jī)圖14、 制作并調(diào)試，使之能完成規(guī)定的工作任務(wù)及要求;5、 整理制作調(diào)試過程資料，完成畢業(yè)論文的編寫。課題的重點和難點：

主要解決問題:1、 控制系統(tǒng)設(shè)計；2、 解決三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速控制的原理，會設(shè)置變頻器的參數(shù)；3、 了解氣壓傳動的原理和特點；4、 機(jī)械安裝；5、 了解傳感器的原理及分類；可能用到的主要知識和技能：設(shè)計過程中電動機(jī)的控制需用到單片機(jī)和計算機(jī)編程的知識，結(jié)構(gòu)設(shè)計及零件設(shè)計需用到機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計等知識，部件圖及裝配圖繪制需用到工程圖學(xué)和CAD，三維模型建立需掌握CATIA建模技能工作計劃(進(jìn)度安排)第七學(xué)期第10教學(xué)周：完成并提交外文翻譯；第15教學(xué)周：完成并提交文獻(xiàn)綜述；第20教學(xué)周：完成并提交開題報告。第八學(xué)期第7教學(xué)周：完成總體設(shè)計、計算或數(shù)學(xué)、仿真模型；第12教學(xué)周：完成圖紙繪制或仿真分析；第14教學(xué)周：完成設(shè)計說明書或論文撰寫；第15教學(xué)周：準(zhǔn)備答辯。二、參考文獻(xiàn)黃啟明貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2010..3.2王海華物流分揀系統(tǒng)的設(shè)計碩士學(xué)位論文，鞍山鞍山鋼鐵學(xué)院,2001范啟印?成品煙配送中心分揀系統(tǒng)的研究【碩士學(xué)位論文】，昆明：昆明理工大學(xué),2004游道明。物流系統(tǒng)中的路由規(guī)劃和存儲規(guī)劃問題研究：【碩士學(xué)位論文】，上海：上海海運學(xué)院,2002李慶磊，吳耀華.物流中心存儲策略.物流月刊,，2005,11:76?78Che-HungLin,Luan—YuanLu.TheprocedureofdeterminingtheorderpickingEconomics,1999,60:301?307S.HsiehandK.C.Tsai,“ABOMOrientedClass-BasedStorageAssignmentinanAutomatedStorage/RetrievalSyatem",theinternationaljournalofadvancemanufacturetechnology.2001,(17):683?691寧春林?基于蟻群算法立體倉庫分揀路徑優(yōu)化問題的研究.［碩士學(xué)位論文］，濟(jì)南：山東大學(xué),2002寧春林，田國會，尹建芹等.Max-Min蟻群算法在固定貨架揀選路徑優(yōu)化中的使用，山東大學(xué)學(xué)報［工學(xué)版］,2003,33(6):676?680葉廣宇，徐學(xué)軍.生產(chǎn)運作戰(zhàn)略實施和監(jiān)控方法探討.工業(yè)工程和管理,2001,(2):42?44諸福靈?美國配送中心類型和作業(yè)流程.中國流通經(jīng)濟(jì),1997,(3):38?40姚穎穎，朱民富?生產(chǎn)監(jiān)控和管理系統(tǒng)?工程建設(shè)和設(shè)計,2003,(1)30?31揚明輝，熊容，韓斌?基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)查詢和生產(chǎn)監(jiān)控.自動化和儀器儀表,2001,(6)20?21文堅，馬士華.基于時間延遲的訂單分批策略研究.物流技術(shù)和使用,2005,(4):92?95馬士華，文堅.基于時間延遲的訂單分批策略研究.工業(yè)工程和管理,2004,(6):1?4李凱.自動卷煙分揀機(jī)的控制策略優(yōu)化和仿真.［碩士學(xué)位論文］,濟(jì)南：山東大學(xué),2006朱巖?卷煙分揀系統(tǒng)協(xié)同工作策略研究和仿真分析：【碩士學(xué)位論文】，濟(jì)南：山東大學(xué),2007栗野賴明?高速自動分揀系統(tǒng).中國儲運,2003,(2):46?50吳澤鋒.對日本大規(guī)模配送中心的事例研究.物流科技,2005,28(7):93?95WillianHoffman.rollingthedice.UnitedStates,LasVegasNevada:TrafficWorid,2005Aliteraturesurveyonplanningandcontrolofwarehousingsystems.IIETransacrtion,1999,31Goetschalckx,M.andRatliff,H.D.,“Anefficientalgorithmtoclusterorderpickingitemsinawideaisle,”EngineeringCostsandProductionEconomics,1998.263?271KeesJanRoodbergen.Routingorderpickersinawarehousewithamiddleaisle.

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