АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СТЕЛЛАЖНО-КОНТЕЙНЕРНАЯ СИСТЕМА ХРАНЕНИЯ ЦЕННОСТЕЙ И СТЕЛЛАЖНО-КОНТЕЙНЕРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1999 года по МПК B65G1/137 G06F15/16 

Изобретение относится к автоматизированным складским устройствам и применяется для хранения ценностей.

Известны различные стеллажно-контейнерные устройства различной конструкции фирм Шефер (Schaefer), Енмако (Enmako), Кастен-Ховик (Kasten-Hovik), включающие стеллажи с контейнерами и/или поддонами и погрузчики, которые разработаны для размещения и хранения товаров (продукции) на складах в магазинах, в офисах, на промышленных предприятиях.

Наиболее близким аналогом предлагаемой автоматизированной стеллажно-контейнерной системы хранения ценностей и предлагаемого стеллажно-контейнерного устройства является система, описанная в [1]. Известная система представляет собой совокупность стеллажей с ячейками, расположенных в регулярной прямоугольной структуре, в ячейках расположены контейнеры. Контейнеры открытые, не имеют крышек, для идентификации оснащены ярлыком с кодом, который считывается с помощью оптического устройства погрузчика - транспортного средства для обслуживания стеллажей. Погрузчик оснащен сменным набором устройств, позволяющим извлекать из контейнера нужные предметы. В зависимости от вида содержимого контейнера используется соответствующее устройство для его извлечения. Погрузчик имеет бортовой компьютер для передачи по беспроводной локальной сети данных в центральный компьютер, получения команд на перемещение контейнера и установку определенного контейнера, имеющего код, в ячейку стеллажа. Известная система может быть использована для хранения различных грузов, в том числе и ценностей.

Недостатками известного способа являются невозможность обеспечения высокой степени надежности, требующейся для хранения ценностей, а также значительные потери времени при комплектовании заказа клиента из неоднородных предметов. Кроме того, отсутствует возможность опроса всех ячеек стеллажа склада в реальном режиме времени и возможность обеспечения непрерывного слежения за вскрытием и извлечением контейнеров из ячеек стеллажа. Отсутствует система наглядного отображения на компьютере состояния склада, система учета и выдачи документов, сопровождающих технологические процессы, и система компьютерного планирования технологических процессов.

Целью изобретения является повышение надежности хранения ценностей и увеличение производительности при их перегрузке.

Указанная цель достигается тем, что система, содержащая центральный компьютер, стеллажи и погрузчик для обслуживания стеллажей, имеющий бортовой компьютер для передачи по беспроводной локальной сети, например инфракрасной сети, данных в центральный компьютер, получения команд на перемещение контейнера и установку определенного контейнера, имеющего код, в ячейку стеллажа, снабжена сервером сети, имеет коммуникационную микросеть, транспортные технологические тележки, а также автоматизированные рабочие места (АРМ): оператора в промежуточном помещении склада (ППС), администратора, технологического оборудования. Сервер сети обеспечивает загрузку сетевого программного обеспечения, поддержку информационных баз данных и осуществляет обмен данными между узлами сети и хранение резервных копий информационных баз данных. Коммуникационная микросеть обеспечивает управление электронными коммутаторами ячеек (ЭКЯ) стеллажей, обмен данными между управляющими электронными контроллерами стеллажей и запоминающими устройствами (ЗУ) контейнеров, считывание кодов контейнеров из их ЗУ, контроль наличия контейнеров в ячейках стеллажей, считывание информации о содержимом контейнера, определение факта открытия/закрытия крышки контейнера в каждой ячейке стеллажа, установки/снятия контейнера в каждой ячейке стеллажа и передачу сообщений на центральный компьютер. Транспортные технологические тележки предназначены для установки на них контейнеров с ценностями и ручного транспортирования их вне помещений, оборудованных средствами связи с локальной сетью. Каждая тележка оснащена устройством слежения за контейнером, контролирующим снятие/установку контейнера на тележку, открытие/закрытие крышки контейнера и устройством для считывания из запоминающего устройства контейнера информации о содержимом контейнера. Автоматизированное рабочее место оператора в ППС обеспечивает обновление базы данных в реальном режиме времени, отображение на дисплее планов стеллажей склада и ППС с информацией о содержимом контейнеров с раскраской в соответствии с различными атрибутами хранимых ценностей, схематичное отображение на дисплее развертки стеллажей с информацией о содержимом каждой ячейки, автоматическую перерисовку в случае смены состояния ячейки, отображение в виде диаграмм суммарного заполнения склада, в разрезе различных атрибутов ценностей, составление запросов по любому набору атрибутов и выдачу статистики по складу, контроль за сроком давности закладки ценностей, контроль несанкционированного вскрытия контейнеров, ведение технологических процессов приемки, выдачи, пересчета, пересортировки ценностей, включающее в себя ввод документов: распоряжений, описи-раскладки, подбор совокупности необходимых контейнеров при их заполнении, автоматическое составление плана размещения контейнеров по ячейкам ППС и стеллажей с возможностью его редактирования, контроль выполнения плана размещения, слежения за перемещением контейнеров, вывод необходимых отчетных форм, ведение и вывод протоколов работы оборудования, действий персонала и заполнения контейнеров. АРМ администратора обеспечивает ведение справочников системы, в частности по индексам, достоинствам хранимых ценностей, клиентам системы, ведение запросов на извлечение выборок из списка хранимых ценностей, сохранение и восстановление с дискет текущего состояния системы. АРМ технологического оборудования обеспечивает ведение базы данных технологического оборудования, включающей данные о структуре микросети и коды ЭКЯ стеллажей и ЗУ контейнеров, удаленное управление контроллерами стеллажей через микросеть, изменение структуры коммуникационной микросети и замену технологического оборудования, верификацию базы данных содержимого контейнеров, находящейся на сервере, с содержимым ЗУ контейнеров, находящихся в ячейках стеллажей склада. Бортовой компьютер погрузчика выполнен с возможностью отображения на дисплее маршрута перемещения в графическом виде, фиксирования времени приема/выдачи контейнеров, передачи информации об ошибке при некорректном выполнении задания по установке определенного контейнера в ячейку стеллажа и автоматической записи в компьютерный протокол происшествий, записи временного промежутка отсутствия контакта запоминающего устройства контейнера с контактной группой микросети, если он больше заранее установленного временного интервала. Стеллажно-контейнерное устройство, содержащее стеллажи с ячейками, контейнеры, имеющие коды, и погрузчик с бортовым компьютером, предназначенным для управления механизмами погрузчика, получения команд от центрального компьютера и обмена данными с ним по беспроводной локальной сети, и раздаточным устройством, снабжено устройствами определения положения их крышки "открыто/закрыто", ЗУ с записанными на них кодами контейнеров и информацией о содержимом контейнеров. Ячейки стеллажей оборудованы контактными группами для связи с контейнерами, а также ЭКЯ, позволяющими опознавать код контейнера при его установке в стеллаж. Стеллажи снабжены электронной сетью, объединяющей ЭКЯ и обеспечивающей связь с центральным компьютером склада, позволяющей в любой момент иметь информацию о наличии свободных ячеек, о наличии контейнера в своей ячейке, о содержимом контейнера, при этом раздаточное устройство погрузчика имеет контактную группу для считывания информации о контейнере при его установке на погрузчик.

Основные операции движения ценностей: прием ценностей и укладка в контейнеры, транспортировка ценностей в контейнерах, закладка ценностей на хранение, выдача ценностей со склада. В помещении приема - выдачи производят прием ценностей и укладку во внутреннюю тару - контейнер - независимо от тары, в какой поступает груз. Контейнер имеет ЗУ. Контейнер снабжен устройством для определения положения крышки (открыто/закрыто). На поверхность контейнера помещается ярлык со штрих-кодом, позволяющим считывать данные о содержимом контейнера. Погрузчик склада может обмениваться данными с центральным компьютером через беспроводную локальную сеть. Контейнеры с ценностями размещаются на специальных многоуровневых стеллажах. Стеллажи снабжены микросетью для непрерывного слежения за состоянием контейнеров и ячеек. Контроль и обеспечение безопасности при движении ценностей осуществляется автоматизированной системой управления (АСУ).

Состав технологического оборудования склада.

На чертеже приведен фрагмент СКС, включающий:
стеллажи 1 с микросетью;
контейнеры 2 с ЗУ;
погрузчик 3 с бортовым компьютером, средствами беспроводной связи и устройством слежения за контейнером при перевозке;
транспортную технологическую тележку 4 с устройствами контроля вскрытия контейнера и записи в ЗУ контейнера;
ручной штабелер 5 с электроподъемом.

Реальная система включает десятки стеллажей и сотни ячеек и контейнеров. Ниже приводится описание перечисленных компонент системы в статике, а также описание их действия.

Стеллажи 1 предназначены для установки в их ячейки контейнеров с ценностями. Количество уровней в стеллажах, общее количество ячеек и контейнеров на складе зависит от планировки помещения склада и определяется в ходе рабочего проектирования. Также в ходе рабочего проектирования определяется необходимое количество погрузчиков, ручных штабелеров с электроподъемом и количество транспортных технологических тележек. Стеллажи размещаются на некотором расстоянии от стен с тем, чтобы обеспечить возможность контроля световыми лучами состояния склада по всему наружному периметру, а также осмотра тыльной стороны стеллажей при контрольных проверках. Каждая ячейка стеллажа снабжена ЭКЯ, обеспечивающим идентификацию ячейки в стеллаже и доступ к ЗУ контейнера и его крышки. Все ЭКЯ связываются в единую микросеть, обеспечивающую передачу информации о состоянии контейнеров в локальную компьютерную сеть.

Контейнер 2 предназначен для хранения и транспортировки ценностей. Он оборудован карманом для вложения ярлыка с реквизитами ценностей, вложенных в контейнер. Ярлык допускает нанесение штрих-кода, дающего возможность дистанционного считывания данных о содержимом контейнера с помощью специального устройства. Внутренняя поверхность исключает повреждение упаковок ценностей. Контейнер имеет запорное устройство на крышке с отверстием для пломбирования. Контейнер оснащен надежным электронным устройством для определения положения крышки (открыто/закрыто). Контейнер снабжен устройством для его автоматической идентификации на стеллажах, погрузчиках и технологических тележках. Контейнер оснащен энергонезависимым ЗУ, содержащим данные о хранимых ценностях. Контейнер длительного хранения снабжен четырьмя ручками для удобной переноски в случае необходимости. Переносной контейнер снабжен ручкой для удобной переноски и прозрачной крышкой, позволяющей видеть пачки денежных билетов и их накладки. Контейнер имеет достаточную жесткость, исключающую его деформацию при транспортировке груза и операции складирования. Конструкция контейнеров позволяет устанавливать их друг на друга в помещении, не оснащенном стеллажами.

Погрузчик 3 предназначен для захвата контейнера, его транспортировки, установки контейнера по команде оператора в указанную ячейку стеллажа. Погрузчик снабжен электроприводом механизмов, источник питания которых - необслуживаемые аккумуляторные батареи. Управление транспортным средством осуществляется оператором по заданной программе через бортовой компьютер, включенный в компьютерную сеть АСУ. Бортовой компьютер погрузчика и центральный компьютер склада связаны через беспроводную локальную сеть. Погрузчик оборудован также устройством для связи с ЗУ контейнера, обеспечивающим идентификацию контейнера, контроль его вскрытия или снятия, считывание данных о его содержимом. Погрузчик оснащен приспособлением для боковой подачи и разворота контейнера при установке его в ячейку стеллажа. Точность установки контейнера обеспечивает надежное функционирование системы автоматики стеллажей. Имеются световые указатели для точного позиционирования. Высота подъема обеспечивает установку контейнера на верхний уровень стеллажа. Подающее устройство снабжено предохранительной муфтой сцепления для предотвращения его поломок. Погрузчик обеспечивает установку/снятие контейнера с транспортной технологической тележки. Погрузчик свободно движется через дверные проемы, а также между стеллажами склада. Минимальный радиус поворота погрузчика обеспечивает свободное передвижение на складе и по помещениям хранилища. Нагрузка на перекрытие, создаваемая груженым погрузчиком, не превышает предельной для строительной конструкции. Время непрерывной работы погрузчика без подзарядки не менее 8 часов. Скорость движения погрузчика до 6 км/ч. Время подзарядки аккумуляторов погрузчика после 8 часов непрерывной работы не более 14 часов.

Транспортная технологическая тележка 4 предназначена для установки на нее и ручного транспортирования контейнера с ценностями между стеллажами и пунктом заполнения контейнеров в кладовой, а также для перевозок вне помещений, оборудованных средствами связи с локальной сетью. Тележка оборудована устройством для считывания из ЗУ и записи в ЗУ контейнера информации о его содержимом, а также устройством слежения за контейнером и фиксации событий в протоколе. Это устройство контролирует снятие/установку контейнера на тележку, а также открытие/закрытие крышки контейнера.

Ручной погрузчик 5 предназначен для дублирования функций погрузчика по установке/изъятию контейнера в случае ремонта погрузчика. Погрузчик оборудован четырехколесным шасси, передние колеса которого неповоротные, а задние поворотные и снабжены стопорами поворота, на шасси установлены четыре боковых направляющих ролика. На шасси закрепляется грузоподъемник, состоящий из неподвижной рамы, по которой перемещается подвижная рама с кареткой. На каретке грузоподъемника устанавливается боковой телескопический захват с поворотной грузовой площадкой и фиксаторами поворота. Ручной погрузчик оборудован электроприводом для перемещения подвижной рамы с кареткой. В качестве источника питания используется аккумуляторная батарея. Погрузчик обеспечивает установку/снятие контейнера с транспортной технологической тележки.

Состав автоматизированной системы управления СКС.

На чертеже приведены компоненты АСУ СКС:
сервер 6 сети;
сетевое оборудование 7;
коммуникационная микросеть 8 для обмена информацией с ЗУ контейнеров;
бортовой компьютер 9 погрузчика;
центральный компьютер 10;
автоматизированное рабочее место 11.

Сервер сети 6 выполняет следующие функции: загрузка сетевой операционной системы; поддержка работы сети; хранение информационных баз данных.

Сетевое оборудование 7 выполняет следующие функции: объединение в локальную сеть сервера и рабочих станций для передачи данных между узлами сети; обеспечение беспроводной связи с погрузчиком.

Коммуникационная микросеть 8 выполняет следующие функции: обмен информацией между центральным компьютером и ЗУ, находящимися в ячейках стеллажа; непрерывное слежение за наличием контейнеров в каждой ячейке склада и закрытым состоянием крышек контейнеров; периодическое считывание информации о хранимых ценностях из ЗУ контейнеров для автоматической верификации базы данных контейнеров; фиксация фактов установки/снятия контейнера, а также открытия/закрытия его крышки в каждой ячейке склада; непрерывная диагностика электронного оборудования микросети, автоматический поиск неисправности и компенсация последствий сбоев при функционировании; формирование протокола событий о состоянии ячеек стеллажей и оборудования микросети и передача его в реальном режиме времени на центральный компьютер.

Бортовой компьютер 9 погрузчика выполняет следующие функции: получение по беспроводной локальной сети команд на перемещение контейнеров; отображение на дисплее маршрута перемещения в графическом виде; контроль несанкционированного вскрытия и изъятия контейнера на погрузчике; передача сообщений по беспроводной локальной сети на центральный компьютер; фиксирование времени приема и выдачи контейнеров.

Центральный компьютер 10 выполняет следующие функции: прием данных и управление контроллерами микросети; обмен данными по локальной сети с АРМ; обмен данными по беспроводной локальной сети с бортовыми компьютерами погрузчиков.

Автоматизированное рабочее место 11 представляет собой компьютер, расположенный в ППС, оснащенный средствами работы оператора (клавиатура, мышь, дисковод, принтер и т. д. ), на котором могут поочередно запускаться следующие программы.

АРМ "Ценности", которое выполняет следующие функции: обновление базы данных в реальном режиме времени благодаря передаче по микросети сообщений о вскрытии, снятии и постановке контейнеров в ячейки стеллажей; отображение на дисплее планов стеллажей склада и ППС с информацией о содержимом контейнеров, с раскраской в соответствии с различными атрибутами хранимых ценностей; схематическое отображение на дисплее развертки стеллажей с информацией о содержимом каждой ячейки; автоматическую перерисовку в случае смены состояния ячейки; отображение в виде диаграмм суммарного заполнения склада в разрезе различных атрибутов ценностей; составление запросов по любому набору атрибутов; формирование отчетов и выдача статистики по складу; контроль за сроком давности закладки ценностей; контроль несанкционированного изъятия и вскрытия контейнеров; автоматизированный поиск заданного контейнера; получение справок о содержимом ячеек, стеллажей и помещений; восстановление баз данных ячеек и контейнеров путем их переопроса по микросети; введение и смена паролей; защита от несанкционированного доступа к информации; сопровождение технологических процессов приемки, выдачи, пересчета, пересортировки ценностей, включающее в себя ввод документов (распоряжение, опись-раскладка); подбор совокупности необходимых контейнеров; ввод новых данных в ЗУ контейнеров при их заполнении путем временного подключения транспортных тележек к компьютеру; автоматическое составление плана размещения контейнеров по ячейкам ППС и склада с возможностью его редактирования; контроль выполнения плана размещения; слежение за перемещением контейнеров; вывод необходимых отчетных форм; ведение и вывод протоколов работы оборудования, действий персонала и заполнения контейнеров.

АРМ администратора, которое обеспечивает ведение справочников системы (по индексам, достоинствам хранимых ценностей, клиентам системы и т. д.), ведение запросов на извлечение выборок из списка хранимых ценностей, сохранение и восстановление с дискет текущего состояния системы.

АРМ технологического оборудования, которое, обеспечивает ведение базы данных технологического оборудования, включающей структуру микросети, а также коды ЭКЯ и ЗУ контейнера, удаленное управление контроллерами через микросеть, изменение структуры коммуникационной микросети и замену технологического оборудования, просмотр и анализ протокола диагностических сообщений о состоянии технологического оборудования, верификацию базы данных содержимого контейнеров, находящейся на сервере, с содержимым ЗУ контейнеров, находящихся в ячейках стеллажей склада.

Предлагаемая автоматизированная система дает следующие преимущества по сравнению с известной системой хранения ценностей: непрерывное слежение за состоянием контейнеров (вскрытие крышки, снятие с установочного места) как в процессе хранения, так и в процессе транспортировки; запись данных о содержимом контейнеров в их автономное запоминающее устройство; быстрое автоматическое восстановление данных о расположении и содержимом всех контейнеров путем переопроса их ЗУ через коммуникационную микросеть; формирование протоколов заполнения и перемещения контейнеров, действий персонала и состояния оборудования за любой промежуток времени; автоматический поиск ценностей по любым атрибутам и получение любой справочной информации; быстрое получение компьютерных форм для отчетности.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет добиться значительного повышения надежности хранения ценностей и увеличить производительность при их перегрузке.

Литература:
1. Патент США N 4678390, 07. 07. 87.

Изобретение относится к автоматизированным складским устройствам и применяется для хранения ценностей. В помещении приема - выдачи производят прием ценностей и укладку во внутреннюю тару - контейнер, который имеет запоминающее устройство и снабжен ярлыком с штрих-кодом, позволяющим считывать данные о содержимом контейнера. Контейнеры с ценностями размещаются на стеллажах. Стеллажи снабжены микросетью для непрерывного слежения за состоянием контейнеров и ячеек. Транспортное средство для перевозки контейнеров - погрузчик, оснащенный бортовым компьютером, предназначенным для управления механизмами погрузчика, а также для получения команд от центрального компьютера и обмена данными по беспроводной электронной сети. Техническим результатом изобретения является повышение надежности хранения ценностей. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

1. Автоматизированная стеллажно-контейнерная система хранения ценностей, содержащая центральный компьютер, стеллажи и погрузчик для обслуживания стеллажей, имеющий бортовой компьютер для передачи по беспроводной локальной сети данных на центральный компьютер, получения команд на перемещение контейнера и установку определенного контейнера, имеющего код, в ячейку стеллажа, отличающаяся тем, что она содержит сервер сети, обеспечивающий загрузку сетевого программного обеспечения, поддержку информационных баз данных, осуществление обмена данными между узлами сети и хранение резервных копий информационных баз данных, коммуникационную микросеть, обеспечивающую управление электронными коммутаторами ячеек стеллажей, обмен данными между управляющими электронными контроллерами стеллажей и запоминающими устройствами контейнеров, считывание кодов контейнеров в запоминающих устройствах последних, контроль наличия контейнеров в ячейках стеллажей, считывание информации о содержимом контейнера, определение факта открытия/закрытия крышки контейнера в каждой ячейке стеллажа, установки/снятия контейнера в каждой ячейке стеллажа и передачу сообщений на центральный компьютер, транспортные технологические тележки, предназначенные для установки на них контейнеров с ценностями и ручного транспортирования этих контейнеров вне помещений, оборудованных средствами связи с локальной сетью, причем каждая тележка оснащена устройством слежения за контейнером, контролирующим снятие/установку контейнера на тележку, открытие/закрытие крышки контейнера, и устройством для считывания из запоминающего устройства контейнера и записи в это устройство информации о содержимом контейнера, автоматизированное рабочее место оператора в промежуточном помещении склада, обеспечивающее обновление базы данных в реальном режиме времени, отображение на дисплее планов стеллажей склада и промежуточного помещения склада с информацией о содержимом контейнеров с раскраской в соответствии с различными атрибутами хранимых ценностей, схематичное отображение на дисплее развертки стеллажей с информацией о содержимом каждой ячейки, автоматическую перерисовку в случае смены состояния ячейки, отображение в виде диаграмм суммарного заполнения склада в разрезе различных атрибутов ценностей, составление запросов по любому набору атрибутов и выдачу статистики по складу, контроль за сроком давности закладки ценностей, контроль несанкционированного вскрытия контейнеров, ведение технологических процессов приемки, выдачи, пересчета, пересортировки ценностей, включающее в себя ввод документов, в частности распоряжений, описи-раскладки, подбор совокупности необходимых контейнеров, ввод новых данных в запоминающие устройства контейнеров при их заполнении, автоматическое составление плана размещения контейнеров по ячейкам промежуточного помещения склада и стеллажей с возможностью его редактирования, контроль выполнения плана размещения, слежения за перемещением контейнеров, вывод необходимых отчетных форм, ведение и вывод протоколов работы оборудования, действий персонала и заполнения контейнеров, автоматизированное рабочее место администратора, обеспечивающее ведение справочников системы, в частности по индексам, достоинствам хранимых ценностей, клиентам системы, ведение запросов на извлечение выборок из списка хранимых ценностей, сохранение и восстановление с дискет текущего состояния системы, автоматизированное рабочее место технологического оборудования, обеспечивающее ведение базы данных технологического оборудования, включающей структуру микросети и коды электронных коммутаторов ячеек стеллажей и запоминающих устройств контейнеров, удаленное управление контроллерами стеллажей через микросеть, изменение структуры коммуникационной микросети и замену технологического оборудования, верификацию базы данных содержимого контейнеров, находящейся на сервере, с содержимым запоминающих устройств контейнеров, находящихся в ячейках стеллажей склада, при этом бортовой компьютер погрузчика выполнен с возможностью отображения на дисплее маршрута перемещения в графическом виде, фиксирования времени приема/выдачи контейнеров, передачи информации об ошибке при некорректном выполнении задания по установке определенного контейнера в ячейку стеллажа и автоматической записи в компьютерный протокол происшествий, записи временного промежутка отсутствия контакта запоминающего устройства контейнера с контактной группой микросети, если он больше заранее установленного временного интервала. 2. Стеллажно-контейнерное устройство, содержащее стеллажи с ячейками, контейнеры, имеющие коды, и погрузчик с бортовым компьютером, предназначенным для управления механизмами погрузчика, получения команд от центрального компьютера и обмена данными с ним по беспроводной локальной сети, и раздаточным устройством, отличающееся тем, что контейнеры снабжены устройствами определения положения их крышки "Открыто/Закрыто", запоминающими устройствами с записанными на них кодами контейнеров и информацией о содержимом контейнеров, ячейки стеллажей оборудованы контактными группами для связи с контейнерами, электронными коммутаторами, позволяющими опознавать код контейнера при его установке в стеллаж, стеллажи снабжены электронной сетью, объединяющей электронные коммутаторы ячеек и обеспечивающей связь с центральным компьютером склада, позволяющей в любой момент иметь информацию о наличии свободных ячеек, о наличии контейнера в своей ячейке, о содержимом контейнера, при этом раздаточное устройство погрузчика имеет контактную группу для считывания информации о контейнере при его установке на погрузчик.