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1、第六章 自动化立体仓库 主要内容主要内容 6-1 概述 6-2 自动化仓库储存设备 6-3 堆垛设备 6-4 物料集装化单元器具 6-5 自动化仓库的设计 6-6 红金龙物流配送中心的设计 1 6 1 概述 l仓储作业方式 按特定路线布置的搬运设备 l自动化立体仓库的发展 被限制在一个特定区域中的搬运设备 l自动化立体仓库的分类 可以适应物料搬运需求的设备 l自动化立体仓库的设施和设备 物料搬运的辅助设备 2 一、立体化仓库定义 立体化仓库又称高层货 架仓库、自动存取系统 AS/RS(Automatic Storage 4.依作业流程顺序配置各作业区位置，首先安排面积 较大且长宽比例不易变动的
2、区域，如储存区域或输 送机等作业区，之后再插入面积较小且长宽比例易 调整的区域，如理货区和暂存区； 5.决定行政管理办公区的位置； 6.进行各作业流程与活动关联的布局组合并分析各种 可能的布局组合，使得活动区域配置与区域间关联 性一致。 79 7.7.仓库区域布局例仓库区域布局例 1）进货月台 2）进货暂存区 3）栈板货架区 4）流力架区 5）分类输送区 8）出货暂存区 9）出货月台 11）出货办公室10）进货办公室 7）流通加工区 6）集货区 决定各区域的模板面 积大小与长宽比例 进货月台 出货月台 直线型布局 决进出月台布局及 库区物流动态各 80 布局面积较大且长宽 比例不易变更的区域
3、进货月台 出货月台 栈板货架区 分类输送区 进货月台 出货月台 栈板货架区 分类输送区 流力架区 集货区 布局面积较大但长宽比 例可变更调整的区域 81 进货月台 出货月台 栈板货架区 分类输送区 流力架区 集货区 布局面积较小且长宽 比例可调整的区域 流通 加工区 出货暂存区 进货暂存区区 布局行政管理 与办公区域 进货月台 出货月台 栈板货架区 分类输送区 流力架区 集货区 流通 加工区 出货暂存区 进货暂存区区 进货办公室出货办公室 82 8.自动化立体仓库的布置图例 83 9.9.仓库各作业的设备要求仓库各作业的设备要求 84 四、自动化立体空间的估算 1.仓库面积估算 面积： 式中：
4、A立体仓库所需总面积（m）； k立体仓库面积利用率，即存货面积与总面积之比； 立体仓库货物的库存量（t）； q立体仓库单位面积上的库存量（t/m）； 或者：A=A1+A2+A3+A4 式中：A1货物有效存放面积（m）， A2入库验货场地面积（m）； A3出库发货场地面积（m）； A4通道面积（m）。 85 2.仓库库存量和通过能力估算 库存量： 其中：E立体仓库的月最大货物存取量（t） ； K设计最大入库百分数； t货物在仓库中平均库存期（天）。 单位面积库存量：qr m 通过能力： 其中：b货物的不平衡系数。 86 3.货架设计 1)1)最佳货架高度分析最佳货架高度分析 高架立体仓库的主要参
5、 数是货架的高度，其他参数 如占地面积、长度、宽度、 起重运输机械的装卸效率及 其他技术经济指标都要依高 度而定。 影响货架的高度选择的 因素有： 1）货物的储存量 2）货物的周转率 3）订货发送时的配套方式 87 货架高度H：货架最佳高度取决于容量，通常在1520m 之间，当 容量为10001500t时，高度H为 12.6m，当 容量为6000t或以上时，高度H 为16. 2 m。 货架长度L：若仓库作业由堆垛机上、下货，则货架的 最佳通道长度L在80120m之间。为保证 堆垛机的托架垂直和水平移动操作并行不 悖，则H/L应保持均衡，一般推荐采用下 列比值： 88 2)确定货格尺寸 货格尺寸
6、单元货物的尺寸间隙尺寸（托盘尺寸 ） 各间隙尺寸的选取原则如下 ： 1.侧面间隙：测向间隙a3 一般取50100mm，对横 梁式货架，一般a5a3 ，对 牛腿式货架，要求 a4a3 2.垂直间隙：上部间隙h3 应保证货叉叉取货物过程中 微起升时不与上部构件发生 干涉。一般h2 （货叉厚度 货叉下浮动行程各种误 差） 89 3.宽度方向间隙： 货物单元前面间隙的选 择应根据实际情况确定 ， 对牛腿式货架，应使其 尽量小，对横梁式货架 ， 则应使货物不致因各种 误差儿掉下横梁，后面 间隙的误差应以货叉作 业时不与后面拉杆发生 干涉。 90 3)确定货架尺寸 1.静态货架尺寸： 根据仓库最大规划储存
7、量确定货架尺寸。以由以下 4个参数中的3个来确定货架尺寸。 仓库长度（或货架列数） 仓库宽度（或巷道数） 仓库高度（或货架层数） 仓库容量（或总货位数） 货架尺寸的计算是根据以上约束即货格尺寸、库顶 间隙、库内设施与墙体的安全距离以及前区尺寸确定的 。 一般分离式货架顶面至屋顶下弦的距离应满足要求，但 不得小于200mm。 91 2.动态货架尺寸： 根据所要求的出入库频率和所选堆垛机的速度参数 确定货架尺寸。 例：已知库容量Q，出入库频率P0，货架最大高度H ， 货格尺寸和堆垛机速度参数（V运、V起、V叉），确定货 架尺寸。 试算法步骤： 1）假定巷道数NB1，则货架列数NLQ/NBNH； 2
8、)根据层数NH列数NL以及堆垛机的速度参数，计算 每台堆垛机的平均作业周期； 3）计算整个仓库的出入库能力，P= 3600NB/TS; 4）比较P和P0。若P0.5m/min，垂直平面作业速度 0.1m/min。 配货流水线：流水线节拍为20秒，与小重力库和垂直循环 货架之和等长。 2.储存容量计算： 由于22416个门点每周的配送量为896640条，国内仓库的 年周转率约为2030次，国外先进仓库的年周转率约为70次左右 ， 因此，红金龙公司配送中心的年周转率设定为50次左右。 年周转率年出库量/库存量 每年约50周强，因此比较合理的库存容量应当相当于每周出 货量，即： 896640条，合1
9、8000箱。香烟本身作为一种日常消费 品，消费量不会有很大的波动， 18000箱的存储量可以满足一定 时期（一周）需求的95。 103 3.存储空间估算： 每条香烟的体积为0.0450.090.28立方米，重约 0.0283千克，896640条香烟总共需要1016.78立方米的存储空间。 考虑到货物与货架之间的间距，以及托盘占用的存储空间和为方 便搬运设计的空间冗余，实际的空间需求应在此基础上乘以一个 系数（现设为2），因此配送中心存储空间约为2000立方米。 4.货格容量计算： 大重力库区：每个货格需容纳12001000毫米的标准托 盘，托盘与货格上部及左右的间隙各为150毫米，若堆放时无需
10、 考虑托盘的进入方向，则货格底的面积可设计成15001500毫米 ， 托盘上货物堆放的高度一般在1200毫米，再加上托盘的厚度及 150毫米的间隙，每个货格的高度为1800毫米。 货格容积 1500150018004.05立方米 104 一箱香烟（50条）的包装体积为240470570立方毫米， 因此每个货格可容纳24（ 423 ）箱，共1200条香烟（重339 千克）。若根据896640条香烟存储需求，则共需365个货格，若 根据空间需求进行计算，则货格数量20004.05493个。 我们以后者作为设计值，因为896640条香烟是建立在年库存 周转率为50次的基础上，而实际上这个标准很有可能
11、达不到。为 保留一定的安全库存，货格数量确定为500个。 货架高度H定为12米，每层存储高度1.8米，加上建材厚度， 每层空间高度2米左右，因此每个货架为6层；根据500个货格数 量确定货架为8排11列，实际的货格数量为6811528个。所 以大重力库区占地面积约为：11（个货格） 1.8米（每格占用 空间）8（个货格） 1.8米20 15平方米。 大重力库采用前进后出的方式，但最外侧的货架采用开架， 方便周转率低的香烟品种的存取。对周转率高的香烟，每一种香 烟专享一条货道。外侧的开架货格则储存小批量多品种的香烟。 105 小重力库区：小重力库作为大重力库与配货传送带之间的缓 冲，主要作用是方
12、便传送带的流水作业，通过将大重力库上以箱 为储存单位的香烟进行拆放，以条为单位，合理安排摆放布局， 分布传送带上工人取货。红金龙公司一共有300种香烟需要配送， 这无疑给工人在根据请购单拣选香烟时带来一定的困难。为方便 香烟的识别，小重力库上仅存放需求量占到80的香烟种类，即 全部品种的20左右，因此存放在小重力库上的货物种类不会多 于60种。 作为流水传送带的辅助装置，小重力库货架应与配货传送带 等长；参考人机工程学相关数据，小重力库的高设计在1.82米 ， 最低点的货格高于0.7米，存放单一货物的大货格在垂直平面上 占据整个小重力库，在水平空间上长度为0.8米，工人在站立的 情况下能够比较
13、随意的拿取，货架单排，厚1米。 垂直循环货架：另外占到20的多品种小批量的香烟放在垂 直循环货架上。 106 5.托盘与周转箱设计： 托盘：为方便与供应商之间的货物流动，采用国际标准化组 织标准系列规格：12001000毫米八孔平托盘。 周转箱：周转箱是配送中心、转运站和门店之间物流和信 息流运转的容器，必须满足门店基本的供货要求。根据每次向门 店配货20的配货要求，因此，周转箱的容量设计为20条，需要 22416个，考虑到不同门店之间的不同需求，我们取23000个周转 箱。为方便配货作业，周转箱上部可开盖，香烟战立式放入箱内 。 6.配货区：配货区采用流水线的形式，流水传送带与小 重力库等长
14、。折叠的料箱送到流水线的一端后由专门的人员进行 组装，并将IC卡上的信息进行读取，反映到相应的货格，然后上 传送带。每名配货人员负责一定数量的货格，根据信息箱体反映 到货格上的信息 进行配货操作。 7.料箱堆放区：用于存储折叠后的周转料箱，配货区需 要的料箱从这里用专门的动力小车送达，每日回流的料箱也送到 这进行信息的处理和整理。假设每天对80的门店进行配送，则 共需存储224160.817933个料箱。但料箱可以折叠，所以占 用空间并不大，若料箱架可以堆放10层，料箱区面积定为1015 平方米。 107 7.配送中心功能布置图 108 五、配送中心作业流程分析 1.大重力库拆箱区小重力库 因
15、为流水线要求每20秒配送一箱，因此小重力库每分钟需出 货506020150条，因此大重力库至拆箱区至小重力库的运 输能力应保证每分钟150条的要求。大重力库存储单元为每托盘 24箱体（1200条），首先经由堆跺机将托盘从重力库上取下，根 据堆跺机参数，足够满足节拍要求。托盘取下后由叉车运输，叉 车平面行走速度0.5m/min，考虑到拆箱区面积为1025平方米， 采用货架到箱区的中心位置作为平均运输时间，因此地面运输为 25秒1200条，能满足基本要求。叉车在垂直平面的作业速度为 0.1m/min，同样采用重力库垂直平面内的中点作为平均运输时间 ， 可得110秒，因此该步骤至少需要2辆叉车。拆箱区至小重力库采 用人力搬运方式，从拆箱区开箱状态的料箱中拿取货物，放到小 重力库背面的货格上。考虑到工人找寻货物及货格时间（10秒） ， 步行速度（1米/秒），取货放货时间（10秒）每次可拿1020条 香烟，因此该工作区需要工人510人。 109
