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1、6.4 AS/RS的设计规程 6.4.1 工况分析和方案选择 1需求分析。 在这一阶段里要提出问题，确定设计目标，并确定设计标准。 2确定货物单元形式及规格。 根据调查和统计结果列出所有可能的货物单元形式和规格，并进行合理的选择。,6.4 AS/RS的设计规程,3作业方式及机械设备选择。 一般多采用单元货格式仓库。也可以采用重力式货架仓库或者其他形式的贯通式仓库。 决定是否需要拣选作业 起重设备 、输送设备 6.4.2 模型建立及总体布置 1确定货位尺寸和仓库总体尺寸。 确定货位尺寸直接关系到仓库面积和空间利用率，也关系到仓库能否顺利地存取货物。货位尺寸取决于在货物单元四周需留出的净空尺寸和货
2、架构件的有关尺寸。,6.4 AS/RS的设计规程,2确定仓库的整体布置。要从技术上比较容易实现和经济上比较合理的角度确定货架高度。一般情况下，每二排货架为一个巷道，根据场地条件可以确定巷道数。一般情况下，每二排货架为一个巷道，根据场地条件可以确定巷道数。如果库存量为N个货物单元，巷道数为A，货架高度方向可设S层，若每排设有同样的列数，则每排货架在水平方向应具有的列数C为：C=N/(2AS)。,6.4 AS/RS的设计规程,根据每排货架的列数C及货格横向尺寸可确定货架总长度L根据作业频率的要求确定堆垛机的数量和工作形式，多数情况下每巷道配备一台堆垛机。确定高层货架区和作业区的衔接方式，可以选择采
3、用叉车、运输小车或者输送机等运输设备。按照仓库作业的特点选择出入口的位置。,6.4 AS/RS的设计规程,图6-16(a) 自动化立体仓库,图6-16(b) 自动化立体仓库系统,6.4 AS/RS的设计规程,1货架 2堆垛起重机 3进出库站 4转车台 5输送机,一般情况下，AS/RS的总体布置形式如表6-2所示。,6.4 AS/RS的设计规程,6.4. 3 出、入库流量验算与堆垛机的存取作业周期高架仓库中货物存取周期，即堆垛机完成一项作业后，再回到原地所需要的时间。货物的存取作业是仓储工作中很重要的一环，此时间的长短决定了仓库的出入库频率，是评价仓储作业效率和仓储系统的一项很重要的参数。存取作
4、业周期的长短，不仅与堆垛机的行走、起升和货叉伸缩的时间有关，还与货种、货架的长度和高度、控制信号的获取与转换时间、库内的物流是否流畅等有关。,6.4 AS/RS的设计规程,1高架仓库的作业方式 存取作业有两种基本方式，即单一作业方式和复合作业方式。 单一作业方式即堆垛机从巷道口出入库台，取一个单元货物送到选定的货位，然后返回巷道口的出入库台(单入库)；或者从巷道口出发到某一给定货位取出一个单元货物送到出入库台(单出库)。,6.4 AS/RS的设计规程,复合作业方式即堆垛机从出入库台取一件单元货物送到选定的货位，然后直接转移到另一个给定货位，取出其中的货物单元，再回到出入库台出库。为了提高作业效
5、率，应尽量采用复合作业方式。 2.堆垛机作业周期计算参数 设货架的高为H，巷道长为L，堆垛机水平速度为vx，升降速度为vz。当堆垛机的走行机构和升降机构同时以速度vx和vz运行，经过一段时间，载货台运行到货架上的某一货位(x，z),6.4 AS/RS的设计规程,图6-17 堆垛机作业周期计算参数,6.4 AS/RS的设计规程,因两机构的运行时间相等，则存在下列关系：定义货架参数wW为货架高长比除以堆垛机升降水平速度比 根据堆垛机的速度，调整货架的长度与高度，可使得w=1，,6.4 AS/RS的设计规程,图6-18表示了堆垛机行走机构和升降机构复合动作，完成单作业和复合作业的情况。图6-18(a
6、)中，堆垛机必须在第1点，在停止x方向的运动的同时，继续沿z方向运动才能到达指定的货位；进货完成返程时，在第3点，停止x方向的运动，由升降机构动作回到出发点O。由此，可算出堆垛机在z方向运行距离为 lz 时，所需时间 tz,6.4 AS/RS的设计规程,图6-18 堆垛机的复合运动,6.4 AS/RS的设计规程,图6-18(b)可算出堆垛机在x方向运行距离为lx 时，所需的时间 tx。 如图6-19中，线段OB左上的各个货位, 只要在垂直方向行走的距离为lz ，所需的时间均为tz，如图中AB线段上的各个货位（与x方向行走的距离无关）。线段OB右下的各个货位,只要在水平方向行走的距离为lx ，作
7、业的时间均是tx对于BC线上各货位即是如此。在交点B处，tz=tx，所以，我们把线A-B-C称为等时线，即在这两条线上的各货位作业时间相同。,6.4 AS/RS的设计规程,图6-19 等时线,6.4 AS/RS的设计规程,6.4 AS/RS的设计规程,单击图片播放,堆垛机作业周期的计算除了要考虑堆垛机行走和载荷台的升降时间外，还应考虑货叉的升缩作业时间。货叉伸缩的作业时间包括货叉伸出时间和货叉缩回时间，还要考虑货叉与托盘对位所需要的微动时间。在单作业时，货叉伸、缩各一次；双作业时，货叉要伸、缩各两次。,6.4 AS/RS的设计规程,3.计算平均作业周期的方法 (1) 总体平均法1） 假设80%
8、的作业是复合作业方式，20%是单作业方式。2）摒弃运行距离特别近和特别远的两种极端情况，取货架长度和高度的20%和80%之间的范围作为经常运行的范围。3) 取四个复合作业和一个单作业为一组进行验算。它们的货格位置和运行路线如图6-20所示。,6.4 AS/RS的设计规程,6.4 AS/RS的设计规程,4)分别计算各次作业周期 、 、 、 、 。5)按下式计算一次入库和出库的平均作业周期：(6-3),6.4 AS/RS的设计规程,由此，可计算每小时平均入库或者出库货物单元数为：(6-4)式中： 以秒计的平均作业周期。,6.4 AS/RS的设计规程,(2) 分解平均法计算平均单作业周期 单作业周期
9、 单作业周期是指堆垛机完成一次单入库或单出库作业所需要的时间ts ，参看图6-21。ts=t0+2ty+2MAX(tx;tz) 式中, t0 固定时间,如控制信号的获取与转换时间等(常数); ty 货叉作业的伸、缩时间（常数）； MAX（tx；tz） 堆垛机行走时间tx和载货台升降时间tz中的最大值。,6.4 AS/RS的设计规程,平均单作业周期 由于对不同货物作业时，堆垛机行走时间tx和载货台升降时间tz均不一样，是随机数。而to和ty为常数，平均单作业周期取决于t l的数学期望：E（t l）= l，i pi式中, pi 堆垛机到任何一个货位拣取货物的概率。,6.4 AS/RS的设计规程,由
10、于堆垛机拣取货位上的货物是一个等概率事件，所以pi = = 常数 式中, m 货位总数，m= 。其中，F=LH (货架面积)；F=xz (货位面积)。 令t l= MAX（tx；tz）, 综合上两式可得：E（t l）= （6-8） 式中，t l，i 是比较堆垛机到第i个货位取货的时间tx和tz中后，所取的最大值，是单作业中堆垛机取货（或放货）运动所需时间的一半。,6.4 AS/RS的设计规程,6.4 AS/RS的设计规程,(a) 堆垛机行走时间； (b) 载荷台升降时间； (c) 货叉作业时间 1堆垛机开始处于准备状态，运行速度为零； 2堆垛机加速启动；3堆垛机以额定速度运行； 4堆垛机减速；
11、 5堆垛机慢行对位； 6堆垛机停止； ty货叉取(存)货所需时间；tEP 堆垛机带货运行到指定货物所需时间； tPE堆垛机空载运行回到出入库台所需时间,图6-21 堆垛机单作业周期的时间组成,另外，由于行走机构和载货台启动、制动和正常运行，三个阶段的速度不同，行走机构速度v1 、载货台速度v2也是时间t的函数，为考虑问题简单，将启动阶段和制动阶段的速度线性化，v1 = a1t，v2 = a2（t1t），并将启动加速度与制动时的加速度取为一样，即令图6-22中的 a1= a2 = a= （6-10）,6.4 AS/RS的设计规程,图6-22 堆垛机走行、升降速度与时间的关系,6.4 AS/RS的
12、设计规程,则在时间t l阶段，堆垛机所走路程为l = =vt1-可得 t 1= （当l 时) （6-11）式中v = vmax=常数，a也为常数，则 即为启制动阶段所需时间，是对 作出的修正。,6.4 AS/RS的设计规程,当l 时，图6-22中的0，1，2，3组成一个以0，1/，2/为顶点的三角形，在这种情况下l =a ，所需要的时间为 t 1=由于式（6-11）所给出的t 1要比上式算出t 1的要大，所以应该采用式（6-11）所给出的t 1计算平均单作业周期的数学期望。,6.4 AS/RS的设计规程,由式（6-8）和式（6-11）得E（t l）= （6-13）当m 时 ， ， 则平均单作业
13、周期的数学期望为E（t l）=,6.4 AS/RS的设计规程,当 时， E（t l）= （6-15）当 时， E（t l）= （6-16）特殊情况下，即当w=1时，由式（6-15）或式（6-16）可得：E（t l）= (6-17)（堆垛机运行时间一半）,6.4 AS/RS的设计规程,当w=1时，由w定义式可得，也是堆垛机作业循环中，启制动时间的一半。将式（6-17）与式（6-11）做一比较，则有即 （6-20）由式（6-18）可得到（6-21）（6-22）,6.4 AS/RS的设计规程,式（6-20）和式（6-22）表明，当w=1时，堆垛机作业的起点都在坐标原点时，货架上的所有货位都可等效到图
14、6-23所示的对角线上的位置，即 ， 。故平均单作业周期为E（t s）=t 0 +2ty+2E（t 1）当w=1时，E（t s）=t 0 +2ty+ +,6.4 AS/RS的设计规程,图6-23 单作业周期计算的等效货位,6.4 AS/RS的设计规程,(3) 平均复合作业周期 复合作业周期是指堆垛机从出入库台取一件单元货物送到选定的货位，然后直接转移到另一个给定货位，取出其中的货物单元，再回到出入库台所需的时间。也即从图6-18(c)中所示的P点存放一件货物，再到P/点取出一件货物，最后回到出发点所需时间t s。t s = t 0 + 4t y + t OP + tPP + tPO,6.4 AS/RS的设计规程,式中, t 0 固定时间，如控制信号的获取与转换时间等（常数）； t y 货叉作业的伸、缩时间（常数）； t OP 从O点到P点的最大时间； tPP 从P点到P点的最大时间； tPO 从P点到O点的最大时间。,
