應用場景：適用于需要大量存儲且對效率要求比較低，可以有充足時間進行盤庫的場景；或者應用于不規則倉庫的應用場景，特別是倉庫高度不足或倉庫縱深較短或非矩形的場景；對于小型物料的密集存儲可使用回轉庫配套輕型輸送分揀系統；倉庫高度一般小于10米。
應用產品：廣泛應用于食品、飲料、糧油、醫院、五金配件庫等行業；
四向穿梭車倉儲系統基本描述
四向穿梭車倉儲系統由存儲貨架、四向穿梭車、提升機和軌道等組成。其中，存儲貨架用于貨物存儲，每個儲貨巷道可有多個存儲貨位，同一儲貨巷道存放同一類貨物；四向穿梭車用于實現貨物的水平運轉；提升機用于實現四向穿梭車的垂直轉運；軌道分為縱向子通道和橫向的主通道。四向穿梭車倉儲系統俯視圖，如圖1所示。
圖1 四向穿梭車倉儲系統俯視圖
在圖1中，1是叉車，主要在相應的出入庫口配合四向穿梭車叉取貨物；2和4為四向穿梭車行駛軌道，縱向軌道為子通道，橫向軌道為主通道；3是貨架，倉庫中存放貨物的存儲設備；5是四向穿梭車，具備多向行駛、側移、提升等功能，可根據需要進行貨物的存儲和取出；6是提升機，倉庫中搬運四向穿梭車進行跨層作業的升降機構。
二
四向穿梭車倉儲系統模型設計
利用Plant Simulation軟件，根據四向穿梭車倉儲系統的構成進行模塊化參數化建模。模型中包括軌道模塊、儲位模塊、提升機設備模塊，各模塊能夠完成獨立的物理功能，與實際設備相對應。同時整理出系統的關鍵參數和模塊的關鍵參數，模型可以進行參數修改，通過仿真驗證，使得規劃方案快速迭代，達到最佳倉儲吞吐量等目標。
1.系統參數設計
模型系統參數如表1 ，包括布局表、貨架層數和出入庫口位置索引表。布局表將數字與系統布局中的各種設施情況相對應，調整模型的整體布局；貨架層數為模型基于布局表的布局情況產生的整體模型的層數，各層布局與布局表一致；出入庫口位置索引表中填寫出庫口和入庫口在布局表中的索引位置，可調整模型的出入庫口位置和數量。
表1 系統參數
（1）倉庫布局表
如圖2所示，倉庫布局可由仿真模型內的布局表進行參數化調整。如表2所示，由數字0～7分別代表系統布局中的各種情況，在布局表中填入不同數值，可生成相應布局。由此便可根據不同規劃，調整平面布局，在實際應用中提高了模型的靈活性。
圖2 布局表
（2）出入庫口設計
出入庫口的數量及位置，可通過進行參數化調整。索引表如圖3 ，表內需填寫入庫口列索引、入庫口行索引、出庫口列索引、出庫口行索引。出入庫口索引與布局表索引相對應，填寫的坐標點將作為特殊的軌道位置，四向穿梭車配合叉車在該位置完成出入庫作業。
2.設備模塊設計
各模塊的搭建情況與相應參數，如表3。
圖3 索引表
表3 模塊結構及參數
（1）儲位模塊
儲位模塊包括貨架和托盤貨物，其可調整參數有貨位深度、貨位寬度、儲位高度和立柱寬度，儲位的尺寸由托盤貨物決定。四向穿梭車可在儲位模塊雙向運行，以存放或取出貨物。
（2）提升機模塊
提升機模塊可調整參數有提升機速度、提升機寬度和提升機長度。提升機高度與貨架高度相關。
（3）軌道模塊
軌道分為主通道和子通道。當四向穿梭車處于空載狀態時，可以在存有貨物的多深度巷道中自由穿梭，到達倉儲系統的任意存儲貨位，當四向穿梭車處于載貨狀態時，只能在主通道和子通道上行駛。在作業中，每一條主通道上運動的四向穿梭車負責兩側多深位貨物的出入庫作業，某一巷道中的貨物只能從就近的主通道完成出入庫作業。
（4）四向穿梭車
四向穿梭車可調整參數有四向穿梭車長度、四向穿梭車寬度、四向穿梭車厚度、四向穿梭車速度和四向穿梭車數量。
三
應用案例
1.基本參數
基于以上模塊，搭建一個出入庫口分別位于貨架左右兩側、多輛四向穿梭車、多提升機作業的四向穿梭車倉儲系統仿真模型，具體參數值如表4。表4中系統參數里的布局表以及出入庫口位置索引表，分別如圖4以及圖5所示，布局表用不同顏色標注了不同設施的位置情況，便于查看。最終生成的模型，如圖6所示。
表4 模型具體參數值
圖4 初始方案布局表
圖5 初始方案出入庫口索引表
圖6 初始方案模型俯視圖（左）及三維展示（右）
2.出入庫流程
出入庫流程如圖7。任務列表在初始時刻隨機生成，四向穿梭車根據列表指令，當有入庫需求時，移動至入庫口，叉車將入庫貨物放置于四向穿梭車上，而后四向穿梭車移動至存儲貨位，將貨物放置在對應的貨架上。當有出庫需求時，四向穿梭車前往指定貨位并取出需要出庫的貨物，取貨完成后，四向穿梭車移動至出庫區域，叉車將出庫貨物從四向穿梭車上移出。
圖7 出入庫流程圖
3.模型假設
模型遵循以下假設：（1）出入庫任務隨機生成；（2）各貨物均在一樓完成出入庫作業；（3）四向穿梭車在存儲區域的貨格中雙向移動，在主通道中單向移動；（4）不考慮貨物的到貨頻率默認貨物來源無限制，不考慮出庫頻率限制，叉車可連續進行出庫作業；（5）載貨狀態下四向穿梭車不可在巷道中穿行。在作業中，每一條主通道上運動的四向穿梭車負責兩側多深位貨物的出入庫作業，某一巷道中的貨物只能從就近的主通道完成出入庫作業；（6）四向穿梭車需要換層時隨機選擇提升機進行換層作業。
4.統計與優化
在初始方案下，系統有兩個提升機分別位于左右兩側，討論不同四向車數量對系統出入庫效率的影響，通過修改四向車數量這一參數，所得數據如表5。由圖8可以看出，隨著四向車數量的增加，四向車平均利用率較為穩定，提升機的平均利用率顯著提升，但隨著四向車數量增加到35輛左右時，提升機平均效率提升變緩，此時可考慮增加提升機數量進一步提高系統出入庫效率。
表5 初始方案統計數據
圖8 初始方案統計圖
通過修改布局表內數值，快速生成新的布局方案，可統計在4個提升機運作下該系統的作業效率。新的布局如圖9所示。
圖9 新方案布局表（左）及三維展示（右）
同樣通過對四向車數量參數的快速修改，得到表6統計數據和圖10統計圖。
表6 新方案統計數據
圖10 新方案統計圖
如表7，對比兩方案可得，在新布局下，當新增的提升機得到利用，即提升機平均利用率達到50%以上時，新方案每小時完成任務數可較原方案增長40%左右。
表7 方案對比
