第6章 仓储系统设计

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1、设施规划与物流分析,-2-,第一章 设施规划与物流分析的绪论 第二章 物流系统及其分析方法 第三章 设施选址决策 第四章 设施布置设计 第五章 物料搬运系统设计 第六章 仓储系统设计 第七章 物流系统仿真,设施规划与物流分析目录,第六章 仓储系统设计,6.1 仓储系统与规划 6.2 普通仓库的规划设计 6.3 自动化仓储系统,2020/8/8,4,6.1 仓储系统与规划,1、仓库（仓储）及其作业功能 （1）仓库的概念 储存和保管货物的场所； 现代仓库和物流中心已经形成了围绕货物的以存储空间、储存设施设备、人员和作业及管理系统组成的仓储系统，功能也延伸到包括运输、仓储、包装、配送、流通加工和信息

2、等一整套的物流环节。,普通的仓库系统,2020/8/8,6,（2）仓库的作业功能,仓库的主要功能,2020/8/8,7,（2）仓库的作业功能 1）收货（Receiving） 到达产品卸货； 货物外观查验； 检查物料的数量和质量是否与货单一致； 更新库存记录。,2）转运或入库（Transfer or Put-away ） 将商品移至存储区、专门作业区或发货区的实际移动过程，包括搬运和放在适当的地方。,2020/8/8,8,3）订单拣货（分拣Sorting） 将一种或多种存储货物取出，按顾客要求整理组合，包括拆包或再包装。,摘果式(Discreet picking)：一次将一个订单的所有货物从头到

3、尾拣取。 播种式(Batch picking)：先将所有订单所要的同一种货物拣出，在暂存区再按各用户的需求二次分配。 分区式(Zone picking) ：每个拣货员负责一片存储区内货物的拣货，在一个拣货通道内，先将订单上所要货物中该通道内有的全部拣出，汇集一起后再分配。这是一种分区播种式，但要多个拣货员才能完成拣货任务。 波浪式(Wave picking)：按照某种特征将要发货的订单分组，如同一承运商的所有订单为一组，一次完成这一组订单，下一波再拣选另一组的。例如UPS 自动仓库分拣系统就是采用这种方式。,2020/8/8,9,4）直接转运（Cross docking） 直接转运，也称越库，

4、它无需存储，直接将刚收到的货物经适当的分类整理转运到发货站台。,图5 直接转运（左）与传统仓库功能（右）的比较,2020/8/8,10,5）发货（Shipping） 发货作业包括拣选出的产品在发货区暂存，配货整理后搬运到运输车辆内，库存记录的调整和发货记录的检查。,6）存储（Storage） 存储是商品在等待需求前的实际存放。,7）信息交换 信息交换总是伴随着仓库的移动和储存功能，仓库作业管理总需要时间性强的精确信息，如库存水平、吞吐量、储位信息、进出货信息、空间利用率等。,2、仓库的分类与组成,1）仓库的分类 （）按库存功能分类 （a）储备仓库 （b）周转仓库 （）按产品流程分类 （a）原料

5、仓库；（b）在制品仓库；（c）成品仓库 （3）按堆放形式分类 （a）无货架仓库；（b）货架仓库,（）按保管形态分类 （a）普通仓库 （b）恒温仓库 （c）冷藏仓库 （d）露天仓库 （e）危险品仓库。 （）按结构和构造分类 （a）平房仓库 （b）多层仓库 （c）高层货架仓（d）散装仓库 （e）罐式仓库 （6）按用途分类 （a）自有仓库 （b）公共仓库（c）合同仓库 （d）保税仓库,2020/8/8,13,2）仓库的组成 存储空间 货物 仓储设施设备 (收发设施设备、储存设备、搬运和输送设备) 人员 （仓管、搬运、拣货和补货人员） 作业及管理系统等要素（WMS）。,2020/8/8,14,3、仓库

6、规划,（1）仓库规划的目标 空间利用最大化； 设备利用最大化； 劳动力利用最大化； 所有物料最容易接近； 所有物料得到最好的保护。,（2）仓库规划的内容 仓库规划的内容包括仓库选址、确定仓库的大小、数量和仓库的布置与设计。,2020/8/8,15,1）仓库的选址 决定仓库选址之前要考虑这样的问题： 需要建多少仓库？ 每个仓库建在什么地方？ 规模大小是多少？,2）仓库的PQRST分析 P：仓库要存放的物品有哪些，有多少类型、采用什么包装、 储存有什么要求； Q：仓库总的吞吐量是多少，各物品有多少数量； R：包括物品移动路径，与P一起确定了搬运设备的选择，和 仓库通道的设计。 S：辅助设施； T：

7、时间性更是仓库设计要着重考虑的因素。,2020/8/8,16,3）仓库布置的作业区域划分 收货作业区 物料存储区 分拣作业区 发货作业区 集货分类区等,图5 仓库的主要作业区域,收货作业区,发货作业区,物料存储区,集货作业区,整箱拣货区,拆箱拣货区,2020/8/8,17,6.2 普通仓库规划设计,仓库合理布置设计的要求： 应该按照仓库作业的顺序如进货、储存、发货等作出布置，便于提高作业效率。 缩短货物与人员移动距离，节约仓库空间。 应便于仓库各种设施设备都能充分发挥效率。 保证仓库安全。,6.2 普通仓库的规划设计,6.2.1 仓库的存储方式 1、散放 散放是最原始的方式，空间利用率低，且散

8、放活性系数为0，极不便于搬运作业，是应当尽量避免的。,2、堆码 仓库存放的物品多种多样，包装材料及规格是多种多样的，散装物料形状更是各异，因此堆码有多种形式，如重叠式堆码、交错式堆码、悬臂式堆码、宝塔式堆码和散装物资的特殊堆码方式，其示意图如下。 堆码的空间利用率也不高，而且不能满足先进先出这一存储的基本目标。,3、货架储存 这是现代仓库储存的主要方式，它很好地解决了空间利用和先进先出两个问题。 根据具体物料特性和库存出入量选择合适的货架，以及配套的搬运方式。,2020/8/8,21,堆码方式与货架示例,6.2.2 库容量确定,1、库容量 库容量是仓库的主要参数之一，是规划仓库的首先要确定的问

9、题。 仓库规模主要取决于拟存货物的平均库存量。 货物平均库存量是一个动态指标，它随货物的收发经常发生变化。 作为流通领域的经营性仓库，其库存量难以计算，但可以确定一个最大吞吐量指标； 作为制造企业内仓库，可根据历史资料和生产的发展，大体估算出平均库存量，一般应考虑510年后预计达到的数量。库存量以实物形态的重量表示。,在库存量大体确定后，还要根据拟存货物的规格品种、体积、单位重量、形状和包装等确定每一个货物单元的尺寸和重量，以此作为仓库的存储单元(Stock Keeping Unit, SKU)。 一般以托盘或货箱为载体，在仓库货架占住一个位置。每个货物单元的重量多为200500kg，单元尺寸

10、最好采用标准托盘尺寸。 对托盘货架仓库以托盘为单位的库存量就是库容量，它可用来确定库房面积。,2、通道损失,通道损失是由于通道占据了有效的堆放面积，无论分类堆码，还是货架储存，都存在通道损失。若不考虑通道深度方向的情况，通道损失可用下式计算 La=Wa / (Wa +2d ) 式中Wa通道宽度，d货堆深度。,3 、空缺损失（蜂窝损失）,分类堆码时计算面积要考虑蜂窝损失。以图所示的分类堆码为例，左图中为一个通道各有一排货物，每排货物有若干列，而每一列堆码四层,为单深堆码。右图为双深堆码。 如果在一列货堆上取走一层或几层，只要不被取尽，所产生的空缺不能被别的货物填补，留下的空位有如蜂窝，故名蜂窝形

11、空缺，它影响了库容量的充分利用。,空缺系数期望值： 式中 n 一列货位堆码货物件数；i = 0, 1, 2, 。 则 蜂窝损失G = E（H）*（1-La） La通道损失 则 库容量损失 = 通道损失+空缺损失,2020/8/8,27,不同深度时，通道损失、蜂窝损失及总空间损失 4层货物 通道宽度为3m，货物深度为1m,4、库容量的计算（以无货架仓库为例）示例如图：通道两侧各有两排货物（即货堆深度为两个货位），每排货物有若干列，每列堆码四层。,（1）蜂窝型空缺系数的计算（概率论）： 空缺系数期望值： 例中：,（2）通道损失（设叉车通道3米）： La=Wa / (Wa +2d ) =3/（3+2

12、*2）=3/7 （3）空缺损失： （4）库容量总损失：,（5）库存容量计算（设实际需求库容量为1000个货位） （6）仓容利用率（库存评价）：,6.2.3 仓库储存区域面积的计算,（1）荷重计算法（经验算法） 根据仓库有效面积上的单位面积承重能力来确定仓库面积的方法。 S储存区域面积（m2） Q全年物料入库量（t） T物料平均储备天数； 储存面积利用系数 q单位有效面积的平均承重能力（t/m2） T0年有效工作日数,例：某工厂拟建一金属仓库，现已知工厂生产所需的金属材料平均储备天数为90天，年需求量为1000t，工厂地面单位面积对金属材料平均承重能力为1.5t/m2，金属材料仓库面积利用率系数

13、为0.4，工厂有效工作日为360天，试计算金属材料仓库应建多大面积？ 解：依荷重计算公式，得：,直接计算法（直接计算出货架、堆垛所占的面积和辅助面积等，然后相加求出总面积。 ） 直接计算法面积的计算与库内货物存储方式、存取策略、空间利用、装卸搬运机械的类型以及通道等有关，在设计时应根据实际情况具体计算。 （2）托盘尺寸计算法 若货物储存量较大，并以托盘为单位进行储存，则可先计算出存货实际占用面积，再考虑叉车存取作业所需通道面积，就可计算出储存区域的面积需求。 托盘平置堆码 假设托盘尺寸为P1P2平方米，由货品尺寸及托盘尺寸算出每托盘平均可码放N箱货品，若仓库平均存货量为Q，则存货面积需求（D）

14、为：,托盘多层叠堆 假设托盘尺寸为P1P2平方米，由货品尺寸及托盘尺寸算出每托盘平均可码放N箱货品，托盘在仓库内可堆码L层，若仓库平均存货量为Q，则存货面积需求（D）为：,（3）托盘货架储存计算法 假设货架为L层，每托盘占用一个货格，每货格放入货物后的左右间隙尺寸为P，前后间隙尺寸为P，每托盘约可码放N箱，若公司平均存货量为Q，存货需占的面积为D，则存货面积(D)为：,P1：货格宽度 P2：货格长度 Z：每货架区的货格数(每格位含2个托盘空间) W1 ：叉车直角存取的通道宽度 W2：货架区侧向通道宽度 A：货架使用平面面积 B：储区内货架总存货面积 S：储存区总平面面积 Q：平均存货需求量 L

15、：货架层数 N：平均每托盘码放货品箱数 D：存货所需的基本托盘地面空间,则货架使用平面面积 货架使用总面积 B货架使用平面面积货架层数AL 储存区总平面面积 S货架使用平面面积十叉车通道十侧通道 A十W1(5P2十W2)十(2P12W2),6.2.4 仓库通道宽度设计,仓库通道宽度设计主要考虑托盘尺寸、货物单元尺寸、搬运车辆型号及其转弯半径的大小等参数。 物料周转量大，收发较频繁的仓库，其通道应按双向运行的原则来确定，其最小宽度可按下式计算 B2bC C安全间隙，一般采用0.9m b运输设备宽度（m）,6.2.5 柱子间距设计,(1) 根据卡车台数及种类确定柱子间距 进入仓库内停靠的卡车台数及

16、种类：不同型式重量的载货卡车会有不同的体积长度，停靠站台所需的空间及柱距也有不同。 货车在室内停靠时柱子排列如图所示。柱子间距计算方式为 WiWN十Ct(N-1)十2Cg,计算例： 货车宽W2.49m，货车N2台，货车间距Ctl m 侧面间隙尺寸Cg0.75m，求内部柱间距尺寸： WiWN十Ct(N-1)十2Cg 22.49十l1十20.75 7.48m,Wi：柱子间距；W：货车宽度；N：货车数量； Ct：货车间距；Cg：侧面间间隙尺寸,(2) 根据储存设备的种类及尺寸确定柱子间距 托盘货架宽度方向柱子的排列，如图所示。,Wc：柱子间距；Lp：货架深度； WL：通道宽度；Cr：货架背面间隔；N：货架巷道数,计算例： 货架深度Lp1.0m，通道宽度WL2.5m，货架背面间隔Cr0.05m，平房建筑，柱子间隔内可放2对货架(N2)，求内部柱子间距。 Wc=(WL2LpCr)N (2.521.00.05)29.1m,托盘货架长度方向