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1、海尔自动化立体仓库的规划与设计,自动化立体仓库,一般指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存货物,并且用专门的仓储作业设备进行货物出库或入库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间进行储存,故形象地称为立体仓库。,一、仓库布置设计,1空间利用 (1)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,图a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。 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,故名蜂窝形空缺,它影响了库容量的充分利用。单、双深堆码,例 求图中的蜂窝损失空缺系数。,例 求图中的蜂窝损失空缺系数。
2、解:图中一列货物可能有四种状态:只堆1、2、3或4层,因此相应的空缺数分别为3/4、2/4、1/4和0。设4种状态的出现概率都是1/4,则空缺系数H的期望值 同理对右图中可算出为0.4375。,(2)通道损失,通道损失则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WaWidth of asile通道宽度,ddepth货堆深度。,(2)通道损失,计算通道损失。,(2)通道损失,如下图a,托盘深度为1m,叉车作业通道宽度为3m,则通道损失为3/5,即60%。可见通道损失之多。
3、为降低此损失,可以增加货位深度,如图b堆两排,通道损失降到3/(43)0.429,但此时增加了蜂窝损失。,对于常见的选择式货架来说,堆垛深度最多两排,即双深式货架,此时可配用带伸缩叉的叉车。但出入库和装卸搬运等操作不太方便,需要全面考虑,具体参见后面案例。 通过上述典型计算,在货物不同深度时的通道损失、蜂窝损失及总空间损失见下表7-1。 可见,货堆越深,通道的损失越小,虽然蜂窝形的空缺损失增大,但总的库容量损失有所减少。 平面损失率很大,要提高空间利用率,只有往高度发展和降低通道宽度,这也是高层自动化立体仓库发展的一个原因。,例,某种货物C为木箱包装形式,尺寸(长宽高)为1000600700m
4、m,箱底部平行宽度方向有两根垫木,可用叉车搬运,在仓库中堆垛放置,最高可堆4层。C货物最大库存量为600件,请考虑通道损失(设叉车直角堆垛最小通道宽度为3.6m)和蜂窝损失确定其需要的存储面积。 (一般叉车货叉长达9001000mm ),例,解:货物堆垛4层,实际占地面积为1.00.6600/4=90m2。 一般叉车货叉长达9001000mm,因此堆码时一次可以叉两件C货物。则通道分类堆垛方式为每通道两边至少各有两排货物。 若按货堆深度两排计算,此时通道损失La=3.6/(3.6+2(0.62)=0.6,但取出货物时一般是一件一件取,则蜂窝损失为一列8件计,可算出蜂窝损失空缺系数E(H)=7/
5、16=0.4375,考虑通道损失后的蜂窝损失为0.4375(1-0.6)=0.175,合计损失为0.6+0.175=0.775。故需要的存储面积为90/(1-0.775)=400 m2。,例 若货堆深度更多,如4排,解:货物堆垛4层,实际占地面积为1.00.6600/4=90m2。 若货堆深度更多,如4排,则La=3.6/(3.6+2(0.64)=0.429,蜂窝损失为一列16件计,蜂窝损失空缺系数E(H)=15/32=0.46875,合计损失为0.429+0.46875(1-0.429)=0.697,故需要的存储面积为90/(1-0.697)=297 m2。,2.库容量与仓库面积,(1)库容
6、量 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。,(1)库容量,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)。 仓库存储单元一般以托盘或货箱为载体,每个货物单元的重量多为200500kg,单元尺寸
7、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)面积计算,库房面积包括有效面积和辅助面积, 有效面积指货架、料垛实际占用面积; 辅助面积指收发、分拣作业场地、通道、办公室和卫生间等需要的面积。 面积计算方法一般有两种:直接计算法和荷重计算法。 直接计算法是直接计算出货架、堆垛所占的面积和辅助面积等,然后相加求出总面积。 荷重计算法是一种经验算法,它根据库存量、储备期和单位面积的荷重能力来确定仓库面积,在我国计划经济时代应用较多,但因为现在储备期时间大为缩短和采用货架、托盘后货物的单位面积荷重能力数据大为改变,应用较少。,(2)面积计算,面积较
8、难计算时,还可以类比同类仓库面积,比较类推出所需面积。 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。,例,某金属材料仓库库存量为500吨,全部采用行车搬运集中堆垛存储,垛长6m,垛宽2m,垛高1.5m,考虑蜂窝损失后,空间利用率为0.7,材料比重为7.8t/m3。求面积。 解:计算料垛所占用的总面积为: S=500/(1.50.77.8)=61m2 在同一库内的不同物料应分别计算,分类堆垛,求和后,再考虑通道损失,得最后面积。,案例,采用货架存储的直接计算以托盘为单位,要确定货架货格尺寸,货架排列和层数,再确定面
9、积。 某仓库拟存储A、B两类货物,包装尺寸(长宽高)分别为500280180mm和400300205mm,采用在 1 2001 000150mm的标准托盘上堆垛,高度不超过900mm,两类货物最高库存量分别是19 200和7 500件,采用选取式重型货架堆垛,货架每一货格存放两个托盘货物。 作业叉车为电动堆垛叉车,提升高度为3 524mm,直角堆垛最小通道宽度为2235mm。 试确定货架长宽高、层数和排数(叉车、货架详细参数见图),并计算货架区面积。,主视图,解:1)计算A、B两类货物所需的托盘存储单元数。 对A类货物,12001000托盘每层可放8件(不超出托盘尺寸),可堆层数为(900-1
10、50)/180=4.17,取整即4层,故一托盘可堆垛32件。库存量折合SKU为19200/32=600托盘。 同理对B类货物,每托盘可堆垛30件,共需250托盘。A、B共需850托盘。 2)确定货格尺寸(图) 因每货格放2托盘,按托盘货架尺寸要求,确定货格尺寸为120025031002 750mm (含立柱宽度50)长,1 000mm深,1 100mm高(含横梁高度100)。 3)确定货架层数 由叉车的提升高度3 524mm,确定货架层数为4层,含地上层。,4)确定叉车货架作业单元 由于叉车两面作业,故可以确定叉车货架作业单元,见图。该单元共有16个托盘,长度为2.75m,深度为两排货架深度+
11、背靠背间隙100mm+叉车直角堆垛最小通道宽度 即D=21m+0.1m+2.235m=4.335m取4.4m 面积S0=2.754.4=12.1m2。,5)确定面积 由总SKU数除以叉车货架作业单元得所需单元数,再乘单元面积即可得货架区面积(包括作业通道面积),即 单元数=850/16=53.125取不小于的整数得54个 故面积S=54S0=5412=648 m2。 6)确定货架排数 货架总长和排数与具体的面积形状有关。对新建仓库则可以此作为确定仓库大体形状的基础。本例54个单元,按69得货架长9个单元,即长92.7=24.3m,共6个巷道,12排货架,深64.4=26.4m。深度比长度大,不
12、符合货架沿长方向布置的原则。可考虑用4巷道,取414=56,此时长度为37.8m,深度为17.6m,如下图所示。设计时还要进一步放为整数,如39m18m。,货架布置不能仅考虑存储和节省面积,还要考虑出货速度。从货架中间设置一个贯穿各排货架的竖向交叉通道,还能增加货架的稳定性。,3.库房布置设计,(1)库房设计 由上述直接计算法得出存储的有效面积后,加上必要的辅助面积,就可得仓库总面积,以此可作库房设计。库房的长度与宽度(跨度)与库房面积有关,在确定的面积下,长宽可以有无数种组合,但设计要按优先比例选取,一般如下表所示。,(1)库房设计,确定了宽长比后,选定宽度,再定长度。如库房需要面积800m
13、2,取宽长比1:4,则算出宽度取14m,长56m。 长宽尺寸还要符合建筑标准GBJ-2-86建筑模数协调统一标准,该标准规定了基本模数M0 =100mm,倍模、分模优选M0 /10, M0 /5, M0 /2,1 M0 ,3 M0 ,6 M0 ,15 M0 ,30 M0 ,60 M0 。如库房柱距应采用6m,当库房跨度18m时,跨度应为3 m的倍数,当库房跨度18 m时,跨度应为6m的倍数。故常用库房跨度6m, 9m, 12m, 15m, 18m, 24m, 30m。 如上例面积648 m2 ,按建筑模数修正为15m54m或15m60m ,总面积超出一点是可以的,因为还有许多其他因素没有考虑,
14、应留有余地。,(2)收发站台设计,收发站台(dock)主要用于货物的装卸暂放。而且因为仓库是一个动态系统,进出频繁,需要专门考虑系统进出两端,也即收发站台的设计。 现代仓库和物流中心进出货频繁,收发货作业离不开门,库门也是站台设计布置时必须考虑的问题。为满足收发作业要求,我们还要考虑门的数量,请见下例。,例,某仓库每年处理货物6百万箱,其中70%的进货是由卡车运输的,而90%的出货是由卡车运输的。 仓库每周工作5天,每天2班。对于进货卡车,卸货速度是每工人小时200箱,而出货上货的速度是175箱/人时。进出货卡车满载都是500箱。 考虑进出货并不均匀,设计加上25%的安全系数。试确定仓库收发货
15、门数。,解:1)确定进货需求 a. 年卡车进货量为卡车进货百分比乘总进货量,即70%6 000 000=4 200 000箱 b. 则年进货卡车次数(假定满载)为4 200 000/500=8 400次 c. 每一卡车货卸货作业时间为500/200=2.5小时 d. 则年总进货卡车次数所需作业时间为84002.5=21 000小时 2)确定出货需求,解: 2)确定出货需求 a. 年卡车出货量为卡车出货百分比乘总出货量,即90%6 000 000=5 400 000箱 b. 则年出货卡车次数(假定满载)为5 400 000/500=10 800次 c. 每一卡车货上货作业时间为500/175=2
16、.85小时 d. 则年总进货卡车次数所需作业时间为10 8002.85=30 780小时,3)计算总共作业时间 进、出货合计作业时间为21 000+30 780=51 780小时, 加上25%安全系数为51 780(1+25%)=64 725小时 4)每年工作时数 52周乘每周工作天数乘每天工作时数,即52582=4 160小时 5)需要门数为总作业时间除年工作时数,即 64 725/4 160=15.516 故仓库需要16个收发货门。,(3)通道设计,通道设计也是仓库规划的重要内容。通道布置的合理与否,将影响仓库作业和物流合理化,以及生产率的提高。通道设计不合理,会造成作业场地的拥挤、阻塞、生产不安全、甚至影响机械作业率。 出入库通道连接仓库收发站台和外部道路,是仓库的出入口。根据运输方式不同,对有铁路专用线的入库区,铁路专线的长度应根据出入库物料的数量和频度来确定,线路的宽度及两边的留量应根据铁路有关规定执行。对一般的汽车通道