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1、设施规划与物流分析设施规划与物流分析2024/7/221-2-第一章第一章 设施规划与物流分析的绪论设施规划与物流分析的绪论第二章第二章 物流系统及其物流系统及其分析方法分析方法第三章第三章 设施选址决策设施选址决策第四章第四章 设施布置设计设施布置设计第五章第五章 物料搬运系统设计物料搬运系统设计第六章第六章 仓储系统设计仓储系统设计第七章第七章 物流系统仿真物流系统仿真设施规划与物流分析目录2024/7/222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 2024/7/2236.1仓储系统与规划仓储系统与规划1、仓库（仓储）及其作业功能、仓库（
2、仓储）及其作业功能（1）仓库的概念）仓库的概念p储存和保管货物的场所；储存和保管货物的场所；p现代仓库现代仓库和和物流中心物流中心已经形成了围绕货物的以存储空间、储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，功能也延伸到包括延伸到包括运输运输、仓储仓储、包装包装、配送配送、流通加工流通加工和和信息信息等一整等一整套的物流环节。套的物流环节。2024/7/224普普通通的的仓仓库库系系统统2024/7/225（2）仓库的作业功能）仓库的作业功能仓库的主要功能仓库的主要功能 2024/7/226（2）仓库的
3、作业功能）仓库的作业功能1）收货（）收货（Receiving）p到达产品卸货；到达产品卸货；p货物外观查验；货物外观查验；p检查物料的数量和质量是否与货单一致；检查物料的数量和质量是否与货单一致；p更新库存记录更新库存记录。2）转运或入库（）转运或入库（TransferorPut-away）p将商品移至存储区、专门作业区或发货区的实际移动过将商品移至存储区、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。程，包括搬运和放在适当的地方。2024/7/2273）订单拣货（分拣）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，包括拆将一种或多种存储货物取出，按
4、顾客要求整理组合，包括拆包或再包装。包或再包装。p摘果式摘果式(Discreetpicking)：一次将一个订单的所有货：一次将一个订单的所有货物从头到尾拣取。物从头到尾拣取。p播种式播种式(Batchpicking)：先将所有订单所要的同一种：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。货物拣出，在暂存区再按各用户的需求二次分配。p分区式分区式(Zonepicking)：每个拣货员负责一片存储区：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。货物中该通道
5、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这是一种分区播种式，但要多个拣货员才能完成拣货任务。任务。p波浪式波浪式(Wavepicking)：按照某种特征将要发货的订：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。例如这一组订单，下一波再拣选另一组的。例如UPS自动自动仓库分拣系统就是采用这种方式。仓库分拣系统就是采用这种方式。2024/7/2284）直接转运（）直接转运（Crossdocking）直接转运直接转运，也称越库，它无需存储，直接将刚收到的货
6、物经，也称越库，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。适当的分类整理转运到发货站台。 图图5 直接转运（左）与传统仓库功能（右）的比较直接转运（左）与传统仓库功能（右）的比较2024/7/2295）发货（）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。到运输车辆内，库存记录的调整和发货记录的检查。6）存储（）存储（Storage）存储是商品在等待需求前的实际存放。存储是商品在等待需求前的实际存放。7）信息交换）信息交换信息交换总是伴随着仓库的移
7、动和储存功能，仓库作业管理总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，如需要时间性强的精确信息，如库存水平库存水平、吞吐量吞吐量、储位信息储位信息、进出货信息进出货信息、空间利用率空间利用率等。等。2024/7/22102、仓库的分类与组成1）仓库的分类）仓库的分类（）按库存功能分类（）按库存功能分类（a）储备仓库）储备仓库（b）周转仓库）周转仓库（）（）按产品流程分按产品流程分类类（a a）原料仓库；原料仓库；（b b）在制品仓库；在制品仓库；（c c）成品仓库成品仓库（3 3）按堆放形式分）按堆放形式分类类（a a）无货架仓库；无货架仓库；（b b）货架
8、仓库货架仓库2024/7/2211（）按保管形态分类（）按保管形态分类（a）普通仓库）普通仓库（b）恒温仓库）恒温仓库（c）冷藏仓库）冷藏仓库（d）露天仓库）露天仓库（e）危险品仓库。）危险品仓库。（）按结构和构造分类（）按结构和构造分类（a a）平房仓库）平房仓库 （b b）多层仓库）多层仓库 （c c）高层货架仓）高层货架仓（d d）散装仓库）散装仓库 （e e）罐式仓库）罐式仓库（6 6）按）按用途用途分分类类（a a）自有仓库自有仓库 （b b）公共仓库公共仓库（c c）合同仓库合同仓库（d d）保税仓库）保税仓库2024/7/22122）仓库的组成）仓库的组成p存储空间存储空间p货物
9、货物p仓储设施设备仓储设施设备(收发设施设备、储存设备、搬运和输送收发设施设备、储存设备、搬运和输送设备设备)p人员人员（仓管、搬运、拣货和补货人员）（仓管、搬运、拣货和补货人员）p作业及管理系统等要素（作业及管理系统等要素（WMS）。）。2024/7/22133、仓库规划、仓库规划（1）仓库规划的目标）仓库规划的目标空间利用最大化；空间利用最大化；设备利用最大化；设备利用最大化；劳动力利用最大化；劳动力利用最大化；所有物料最容易接近；所有物料最容易接近；所有物料得到最好的保护。所有物料得到最好的保护。（2）仓库规划的内容）仓库规划的内容仓库规划的内容包括仓库规划的内容包括仓库选址仓库选址、确
10、定仓库的大小确定仓库的大小、数量数量和和仓库仓库的布置与设计的布置与设计。 2024/7/22141）仓库的选址）仓库的选址决定仓库选址之前要考虑这样的问题：决定仓库选址之前要考虑这样的问题：需要建多少仓库？需要建多少仓库？每个仓库建在什么地方？每个仓库建在什么地方？规模大小是多少？规模大小是多少？2）仓库的）仓库的PQRST分析分析 P：仓库要存放的物品有哪些，有多少类型、采用什么包装、：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；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；：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：包括物品移动
11、路径，与P一起确定了搬运设备的选择，和一起确定了搬运设备的选择，和仓库通道的设计。仓库通道的设计。S：辅助设施；：辅助设施；T：时间性更是仓库设计要着重考虑的因素。：时间性更是仓库设计要着重考虑的因素。2024/7/22153）仓库布置的作业区域划分）仓库布置的作业区域划分p收货作业区收货作业区p物料存储区物料存储区p分拣作业区分拣作业区p发货作业区发货作业区p集货分类区等集货分类区等图图5 仓库的主要作业区域仓库的主要作业区域收货作业区收货作业区发货作业区发货作业区物料存储区物料存储区集货作业区集货作业区整箱拣货区整箱拣货区拆箱拣货区拆箱拣货区2024/7/22166.2普通仓库规划设计普通
12、仓库规划设计仓库合理布置设计的要求：仓库合理布置设计的要求：p应该按照仓库作业的顺序如进货、储存、发货等作出布置，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。便于提高作业效率。p缩短货物与人员移动距离，节约仓库空间。缩短货物与人员移动距离，节约仓库空间。p应便于仓库各种设施设备都能充分发挥效率。应便于仓库各种设施设备都能充分发挥效率。p保证仓库安全。保证仓库安全。2024/7/22176.2 普通仓库的规划设计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，且散放活性系数为0，极不便于搬运作业，是应当尽量避免的。2024/7/2
13、2182、堆码堆码r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。r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。2024/7/22193、货架储存l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。l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。2024/7/2220堆码方式与货架示例堆码方式与货架示例2024/7/22216.2.2 库容量确定库容量确定1、库容量 库容量是仓库的主要参数之一，是规划仓
14、库的首先要确定的问题。n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。2024/7/2222l在库存量大体确定后，还要根据拟存货物的规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，以此作为仓库每一个货物单元的尺寸和重量，以此作为仓库的存储
15、单元的存储单元(StockKeepingUnit,SKU)。p一般以托盘或货箱为载体，在仓库货架占住一个一般以托盘或货箱为载体，在仓库货架占住一个位置。位置。每个货物单元的重量多为每个货物单元的重量多为200500kg，单元，单元尺寸最好采用标准托盘尺寸。尺寸最好采用标准托盘尺寸。l对托盘货架仓库以托盘为单位的库存量就是库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。容量，它可用来确定库房面积。2024/7/22232、通道损失、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。若不分类
16、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考虑通道深度方向的情况，通道损失可用下式计算L La a= =WWa a / (/ (WWa a + +2 2d d ) ) 式中式中WWa a通道宽度，通道宽度，d d货堆深度。货堆深度。 2024/7/22243 、空缺损失（蜂窝损失）、空缺损失（蜂窝损失）r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。r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，
17、故名蜂窝形空缺，它影响了库容量的充分利用。2024/7/2225空缺系数期望值：空缺系数期望值：式中式中n一列货位堆码货物件数；一列货位堆码货物件数；i =0,1,2,。则则蜂窝损失蜂窝损失G=E（H）*（1-La）La通道损失通道损失则则库容量损失库容量损失=通道损失通道损失+空缺损失空缺损失2024/7/2226不同深度时，通道损失、蜂窝损失及总空间损失不同深度时，通道损失、蜂窝损失及总空间损失4层货物层货物通道宽度为通道宽度为3m，货物深度为，货物深度为1m货堆深度（排）货堆深度（排）12345通道损失通道损失La0.60.4290.3330.2730.23蜂窝损失蜂窝损失0.150.2
18、490.3050.3400.366总空间损失总空间损失0.750.6780.6380.6130.5962024/7/22274、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。2024/7/2228（1 1）蜂窝型空缺系数的计算（概率论）蜂窝型空缺系数的计算（概率论）： 空缺系数期望值：例中： 2024/7/2229（2）通道损失）通道损失（设叉车通道（设叉车通道3米）：米）： L La a= =WWa a / (/ (WWa a + +2 2d d ) ) =3/（3+2*2）=3/7（3）空缺损失）空缺损失：（4）库容
19、量总损失：）库容量总损失：2024/7/2230（5）库库存存容容量量计计算算（设实际需求库容量为1000个货位）（6）仓容利用率（库存评价）：）仓容利用率（库存评价）：2024/7/22316.2.3 仓库储存区域面积的计算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2024/7/2232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，
20、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：2024/7/2233p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，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。然后相加求出总面积。 ）p直接计算法面积的计算与库内货物直接计算法面积的计算与库内货物存储方式存储方式、存取策略存取策略、空间空间利用利用、装卸搬运机械的类型装卸搬运机械的类型以及以及通道通道等有关，在设计时应根据等有关，在设计时应根据实际情况具体计算。实际情况具体计算
21、。（2）托盘尺寸计算法）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。计算出储存区域的面积需求。托盘平置堆码托盘平置堆码假设托盘尺寸为假设托盘尺寸为P1P2平方米，由货品尺寸及托盘尺寸算出每平方米，由货品尺寸及托盘尺寸算出每托盘平均可码放托盘平均可码放N箱货品，若仓库平均存货量为箱货品，若仓库平均存货量为Q，则存货面，则存货面积需求（积需求（D）为：）为：2024/7/2234托盘多层叠
22、堆托盘多层叠堆假设托盘尺寸为假设托盘尺寸为P1P2平方米，由货品尺寸及平方米，由货品尺寸及托盘尺寸算出每托盘平均可码放托盘尺寸算出每托盘平均可码放N箱货品，托箱货品，托盘在仓库内可堆码盘在仓库内可堆码L层，若仓库平均存货量为层，若仓库平均存货量为Q，则存货面积需求（，则存货面积需求（D）为：）为：2024/7/2235（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：2024/7/2236P1：货格宽度 P2：货格长度Z：每货架区的货格数(每格位含2
23、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：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P2P2P2P2P2P1P1P1P1W1W22024/7/2237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)2024/7/22386.2.4 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
24、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 B2bCC安全间隙，一般采用0.9mb运输设备宽度（m）2024/7/22396.2.5 柱子间距设计柱子间距设计(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 7.48mWi
25、：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2024/7/2240(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)29.1m2024/7/2241托盘货架长度方向柱子的排列Wi：柱子间距；Wp：托盘宽度；Np：货架列数； Cp：货架间距；Co：侧面间隙。 计
26、算例：托盘宽Wp1.0m，托盘列数Np7盘，托盘间隔Cp0.05m，侧面间隙Co0.05m，求内部柱子间距。 WiWpNp十Cp(Np-1)十 2Co1.07十0.056十20.057.4m2024/7/22426.2.5 库房高度规划储存空间梁下有效高度计算公式如下：梁下有效高度最大举升高度梁下间隙尺寸（1）采用地面层叠堆码时货高HA1.3m，堆码层数N3，货叉的抬货高度FA0.3m，梁下间隙尺寸a0.5m，求最大举升高度与梁下有效高度 最大举升高度： 梁下有效高度：2024/7/2243（2）采用货架储存时货架高度H r3.2m，货物高度HA1.3m，货叉的抬货高度FA0.3m，梁下间隙尺
27、寸a0.5m，求最大举升高度与梁下有效高度 最大举升高度： 梁下有效高度：2024/7/2244例题例题3某仓库拟存储某仓库拟存储A、B两类货物，包装尺寸（长两类货物，包装尺寸（长宽宽高）分别为高）分别为500280180mm和和400300205mm，采用在，采用在12001000150mm的标准托盘上堆垛，高度不超过的标准托盘上堆垛，高度不超过900mm两类货物最两类货物最高库存量分别是高库存量分别是19200和和6750件，采用选取式重型货架堆垛，货件，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。架每一货格存放两个托盘货物。作业叉车为电动堆垛叉车，提升高度为作业叉车为电动堆垛叉
28、车，提升高度为3524mm，直角堆垛最小，直角堆垛最小通道宽度为通道宽度为2235mm。试确定货架长宽高、层数和排数，并计试确定货架长宽高、层数和排数，并计算货架区面积。算货架区面积。2024/7/2245解解1）计算）计算A、B两类货物所需的托盘存储单元数。两类货物所需的托盘存储单元数。对对A类货物，类货物，12001000托盘每层可放托盘每层可放8件，件，可堆层数为可堆层数为(900-150)/180=4.17，取整即，取整即4层层故一托盘可堆垛故一托盘可堆垛32件。件。库存量折合库存量折合SKU为为19200/32=600托盘。托盘。同理对同理对B类货物，每托盘可堆垛类货物，每托盘可堆垛
29、27件，共需件，共需250托盘。托盘。A、B共需共需850托盘托盘。2024/7/22462）确定货格尺寸）确定货格尺寸因每货格放因每货格放2托盘，按托盘货架尺寸要求，确定货格尺寸为托盘，按托盘货架尺寸要求，确定货格尺寸为2750mm长长,1000mm深深,1100mm高高(含横梁高度含横梁高度50mm)。图图13 托盘货架的尺寸图托盘货架的尺寸图2024/7/22474）确定叉车货架作业单元）确定叉车货架作业单元图图14 叉车货架作业单元叉车货架作业单元3）确定货架层数）确定货架层数 由叉车的提升高度由叉车的提升高度3524mm确定货架层数为确定货架层数为4层，含地上层。层，含地上层。202
30、4/7/2248由于叉车两面作业，故可以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。该单元共有该单元共有16个托盘，长度为个托盘，长度为2.75m，深度为两排货架深度深度为两排货架深度+背靠背间背靠背间100mm+叉车直角堆垛最小通叉车直角堆垛最小通道宽度道宽度即即D=21m+0.1m+2.235m=4.335m取取4.4m面积面积S0=2.754.4=12.1m2。2024/7/22495）确定面积）确定面积由总由总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积即可得货架区面积货架区面积(包含通道包含通道)
31、，即，即单元数单元数=850/16=53.125取不小于的整数得取不小于的整数得54个个故面积故面积S=54S0=5412.1=653.4m2。6）确定货架排数）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。本例作为确定仓库大体形状的基础。本例54个单元，按个单元，按69得货架长得货架长9个单元，即长个单元，即长92.7=24.3m，共，共6个巷道，个巷道，12排货架，深排货架，深64.4=26.4m。深度比长度大，不符合货架沿长方向布置的原则。深度比长度大，不符合货架沿长方向布置的原则。可考
32、虑用可考虑用4巷道，取巷道，取414=56，此时长度为，此时长度为37.8m，深度为，深度为17.6m，如下图所示。设计时还要进一步放为整数，如，如下图所示。设计时还要进一步放为整数，如39m18m。 2024/7/22506）确定货架排数）确定货架排数8排排14列列4层货架布置，共层货架布置，共896个托盘个托盘2024/7/22516.2.6 仓库典型布置仓库典型布置l仓库的布置主要取决于仓库的运作流程。目前在世界仓库的布置主要取决于仓库的运作流程。目前在世界上有上有4种普遍采用的较为典型的布置形式：种普遍采用的较为典型的布置形式：pU U形布置形布置p直进穿越式布置直进穿越式布置p模块化
33、干线布置模块化干线布置p多层楼房仓库多层楼房仓库2024/7/22521. U形布置形布置（U-shape）U U型布置特点型布置特点型布置特点型布置特点：物流移动路线合理，进出口码头相邻可以使码物流移动路线合理，进出口码头相邻可以使码头资源充分利用，也便于越库作业，同时有利于向头资源充分利用，也便于越库作业，同时有利于向3 3个方向个方向扩展。因此，扩展。因此，U U形布置经常是仓库设计中的首选。形布置经常是仓库设计中的首选。2024/7/22532.直进穿越式布置直进穿越式布置（straight-thru）非常适合纯粹的越库作业，便于非常适合纯粹的越库作业，便于解决高峰时刻同时进出货的解决
34、高峰时刻同时进出货的问题问题。缺点是：不能使用缺点是：不能使用ABCABC分级的储备模式。分级的储备模式。2024/7/22543. 模块化干线布置模块化干线布置( (modular-spine) )适合于大型仓库和物流中心，也就是仓库中可以专门设适合于大型仓库和物流中心，也就是仓库中可以专门设计越库作业模块、连续补货模块、周转速度较慢的模块计越库作业模块、连续补货模块、周转速度较慢的模块等。等。2024/7/22554.多层楼房仓库多层楼房仓库（multistory）l一般情况下不用，只有在土地十分紧俏昂贵的国家和一般情况下不用，只有在土地十分紧俏昂贵的国家和地区从采用这种设计，如日本、西欧
35、等国家。地区从采用这种设计，如日本、西欧等国家。2024/7/22566.3自动化仓储系统自动化仓储系统6.3.1概述概述（1）自动化仓储的概念）自动化仓储的概念p自动仓储系统自动仓储系统(AutomatedStorageandRetrievalSystem，简简称称ASRS)是指不用人工直接处理，能自动存储和取出物料的是指不用人工直接处理，能自动存储和取出物料的系统系统。p自动化仓储有：自动化仓储有：高层货架高层货架、堆垛机堆垛机、出入库输送机出入库输送机和和计算机计算机控制系统控制系统及及仓库管理系统仓库管理系统等组成。等组成。AS-RS自动仓储系统自动仓储系统2024/7/2257202
36、4/7/22582024/7/2259（2）功能及发展）功能及发展1）自动化仓储系统的功能）自动化仓储系统的功能自动化仓储系统的功能一般包括自动化仓储系统的功能一般包括收货收货、存货存货、取货取货和和发货发货和和信信息查询息查询等等。AS/RS入入库库AS/RS出出库库2024/7/22602）自动化仓储系统的优点）自动化仓储系统的优点p立体仓库能大幅度地增加仓库高度，充分利用仓库面积与空间，立体仓库能大幅度地增加仓库高度，充分利用仓库面积与空间，减少占地面积。减少占地面积。p实现仓库的机械化、自动化，从而提高出、入库效率，降低物实现仓库的机械化、自动化，从而提高出、入库效率，降低物流成本。流
37、成本。p由于采用货架储存及计算机管理，实现先进先出的出入库原则，由于采用货架储存及计算机管理，实现先进先出的出入库原则，防止储存原因造成的货物损失。防止储存原因造成的货物损失。p采用自动化技术后，立体仓库能适应黑暗、有毒、低温等特殊采用自动化技术后，立体仓库能适应黑暗、有毒、低温等特殊场合的需要。场合的需要。p仓储信息管理系统仓储信息管理系统WMS，数据及时准确，便于掌握库存情况，数据及时准确，便于掌握库存情况，提高了生产的应变能力和决策能力，提高仓库管理水平。提高了生产的应变能力和决策能力，提高仓库管理水平。2024/7/22613）自动化仓储系统发展趋势）自动化仓储系统发展趋势p自动化程度
38、不断提高。自动化程度不断提高。p与生产企业的工艺流程结合更为紧密。与生产企业的工艺流程结合更为紧密。p储存货物品种多样化。储存货物品种多样化。p提高仓库出入库周转率。提高仓库出入库周转率。p提高仓库运转的可靠性与安全性及降低噪声。提高仓库运转的可靠性与安全性及降低噪声。p开发可供实用的拣选自动化设备和系统。开发可供实用的拣选自动化设备和系统。2024/7/2262（3）系统组成）系统组成1）高层立体货架）高层立体货架(High Level Rock)2）巷道堆跺机）巷道堆跺机(Stacker Crane)3）出入库输送机系统）出入库输送机系统(Output/ Input Conveyor)4）
39、自动化控制系统）自动化控制系统(Automatic Control System)5）仓库管理系统）仓库管理系统(Warehouse Management System)货架货架巷道机巷道机周边搬运系统周边搬运系统控制系统控制系统2024/7/2263（4）自动化立体仓库的分类）自动化立体仓库的分类l按建筑形式分类：整体式立体仓库和分离式立体仓库。l按仓库高度分类：高层（12m）、中层（5-12m）、低层（5m）立体仓库l按仓库作业方式分类：单元式仓库、拣选式仓库。 l按货架的形式分类：单元货格式货架仓库、贯通式货架仓库、旋转式货架仓库和移动式货架仓库。2024/7/2264整体式分离式单元货
40、格式立体仓库货架布置图 2024/7/22652024/7/22666.3.2单元式立体仓库的设计单元式立体仓库的设计主要是根据单元货物规格确定货架的整体尺寸和仓库内部的布置。1）确定货位尺寸和仓库总体尺寸。）确定货位尺寸和仓库总体尺寸。2）确定仓库的整体布置。）确定仓库的整体布置。每排货架在水平方向的列数每排货架在水平方向的列数NL：NL=Q/(2NBNH)其中：其中：Q库存量（货物单元）库存量（货物单元）NB巷道数巷道数（两排货架为一巷道）（两排货架为一巷道）NH货架的高度货架的高度1列列NL列列货架长度货架长度L=NL 货架横向尺寸货架横向尺寸巷道巷道1巷道巷道2巷道巷道3巷道巷道NB2
41、列列2024/7/22673 3）根据每排货架的列数）根据每排货架的列数C C及货格横向尺寸可确定货架总及货格横向尺寸可确定货架总长度长度L L。4 4）根据作业频率的要求确定堆垛机的数量和工作形式。）根据作业频率的要求确定堆垛机的数量和工作形式。5 5）确定高层货架区和作业区的衔接方式，其它配套的设）确定高层货架区和作业区的衔接方式，其它配套的设备（输送机、运输小车、叉车）选择。备（输送机、运输小车、叉车）选择。6 6）按照仓库作业的特点选择出入口的位置。）按照仓库作业的特点选择出入口的位置。7 7）确定工艺流程，并核算仓库工作能力）确定工艺流程，并核算仓库工作能力。（1 1）立体仓库的存取
42、模式。在立体仓库中存取货物有）立体仓库的存取模式。在立体仓库中存取货物有两种基本模式：单作业模式和复合作业模式。两种基本模式：单作业模式和复合作业模式。 （2 2）出、入库作业周期的核算。）出、入库作业周期的核算。2024/7/22686.3.2 单元式立体仓库的设计单元式立体仓库的设计 1货格尺寸的设计货格尺寸的设计对于牛腿式货架，每个货格只能放一个单元货物，其货格对于牛腿式货架，每个货格只能放一个单元货物，其货格载货示意图如图载货示意图如图1所示。横梁式货架的每个货格一般可存所示。横梁式货架的每个货格一般可存放两个以上的货物，其载货示意图如图放两个以上的货物，其载货示意图如图2所示。各间隙
43、的所示。各间隙的名称和符号如表所示。名称和符号如表所示。图1图2a02024/7/2269货格与货位间的尺寸代号及名称 代号名称代号名称a0货格有效长度b2货格宽度a1货物长度b3前面间隙a2货格长度b4后面间隙a3侧向间隙h1货物高度a4支承货物的宽度h2层高a5货物之间水平间隙h3单元货物上部垂直间隙b0货格有效宽度h4单元货物下部垂直间隙b1货物宽度2024/7/2270当单元货物的尺寸确定后，货格尺寸的大小主要取决于各个间隙尺寸的大小。下面介绍各间隙尺寸的选取原则。（1）侧面间隙a3与a5的影响因素主要有，货物原始位置的停放精度，堆垛机的停放精度以及堆垛机和货架的安装精度等。精度越高，
44、取值越小。侧向间隙a3一般取50100mm。对于横梁式货架，一般a5a3；（2）垂直间隙(h3、h4)在确定垂直间隙时，上部垂直间隙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h3货叉上浮动行程各种误差。下部垂直间隙h4应保证货叉存货时顺利退出，一般h4货叉厚度十货叉下浮动行程各种误差。（3）宽度方向间隙(b3、b4)前面间隙b3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而掉下横梁。后面间隙b4的大小应以货叉作业时不与后面拉杆发生干涉为前提。2024/7/22712仓库总体尺寸的确定仓库总体尺寸的确定确定仓库总体尺寸的关键是确
45、定货架的总体尺寸，如图，货架的总体尺寸也就是货架的长、宽、高等尺寸，当货格尺寸确定后，只要知道货架的排数、列数、层数和巷道宽度，即可计算出其总体尺寸：长度L货格长度列数宽度B(货格宽度2十巷道宽度)排数/2高度HH0其中H0为底层高度，Hi(i1，2，n)为各层高度，共n层。巷道宽度堆垛机最大外形宽度(150200mm)自动仓库货架总体侧面图2024/7/2272下面介绍两种确定货架尺寸的基本方法：（1）静态法确定货架尺寸所谓静态法就是根据仓库最大规划量确定货架的尺寸。即由以下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(即总货
46、位数)。2024/7/2273（2）动态法确定货架尺寸动态法确定货架尺寸，就是根据所要求的出入库频率和所选堆垛机的速度参数来确定货架的总体尺寸。 下面以每个巷道配备一台堆垛机为例，说明用动态法确定货架尺寸的方法。 已知库容量（货位总数）Q，出入库频率P0，货架最大高度H(或层数NH)，货格尺寸和堆垛机速度参数(V运、V起、V叉)。试确定货架的最佳布置和尺寸。2024/7/2274试算法具体步骤为：假定巷道数NB1，则货架列数NLQ / (2NBNH)根据层数NH和列数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tm (s)。计算整个仓库的出入库能力（频率）PNB3600/tm比较P和
47、P0。若PP0，所设计货架达不到出入库频率要求，试算NB2的情况，重复、的计算，直到PP0为止，此时的巷道数为最佳巷道数。 货架的总体尺寸确定后，再考虑理货区的尺寸、库顶间隙、货架和建筑物的安全距离等，即可确定仓库的总体尺寸。2024/7/22753平均作业周期的计算平均作业周期的计算货架总体尺寸确定后，即可计算堆垛机的平均作业周期。作业周期即堆跺机完成一项作业后，再回到原地所需要的时间。（1）立体仓库的作业方式在单元式立体仓库中，货物的存取作业有两种基本方式，见下图所示，即单一作业方式和复合作业方式。单一作业方式：即堆垛机从出入库台取一个货物单元送到选定的货位，然后返回巷道口的出入库台(单入
48、库)；或者从巷道口出发到某一个给定的货位取出一个货物单元送到出入库台(单出库)。复合作业方式：即堆垛机从出入库台取一个货物单元送到选定的货位，然后直接转移到另一个给定货位，取出其中的货物单元，回到出入库台出库。为了提高作业效率，应尽量采用复合作业方式。HL复合作业单一作业OP2024/7/22762）平均单一作业周期的计算单一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。在上图O点为出入库台，P点为作业货位。则完成此项作业的时间为ts2tOp十2tf十ta式中tOp：从出入库台O到货位P的运行时间(s)。且有topmax(tl，th)。tl：从O点到P点的水平运行时间；th：从O点
49、到P点的垂直运行时间。tf：堆垛机货叉叉取(或存放)作业时间(s)。且有tf2tload十tlift。tload为货叉完全伸出或完全缩回的时间，tlift为货叉微升或微降的时间，即货叉在货格内升起或放卸货物的时间。ta：堆垛机作业的附加时间(s)。包括堆垛机的定位、操作、信息查询及传输等的时间。2024/7/2277为了综合评价一个仓库的作业效率，需求出堆垛机的平均作业周期，即各个货位作业周期的平均值，当各货位作业概率相同时，平均单一作业周期可用下式表示为：式中 tms：平均单一作业周期(s) j：层数，j=lm k：列数，k1n tjk：第j层第k列所对应的货位到出入库台的运行时间(s) t
50、f、ta同前述。 2024/7/2278当库容量很大时，按上式计算平均作业周期计算量很大，故不常采用。而常采用简易算法。下面介绍一种计算平均作业周期的经验方法。HLO出入库台在货架的一侧出入库台在货架的一侧P0点点(见右图见右图)，以，以P0为原点，在货架内取两个点为原点，在货架内取两个点P1和和P2，P1和和P2的坐标为的坐标为 其中L为货架全长，H为货架全高。分别计算从P0到P1、P2两点的作业周期，将两者的平均值，作为该巷道堆垛机的平均作业周期。即平均单一作业周期的经验公式为：或 tmstP1十tP2十2tf十ta式中 t(P1)：堆垛机完成P1货位的作业周期(s) t(P2)：堆垛机完
51、成P2货位的作业周期(s) tP1：P0点到P1点的运行时间(s) tP2：P0点到P2点的运行时间(s)2024/7/2279（3）平均复合作业周期的计算复合作业是从出入库台送货到指定的货位存货后，随即到另一个货位取货，再返回到出入库台的全过程。如下图所示，其复合作业周期是按P0PlP2P0的总时间计算的。LHO如果如果P1和和P2点的定义与计算平均单作业周期点的定义与计算平均单作业周期中一样，则平均复合作业周期的经验计算中一样，则平均复合作业周期的经验计算式为式为tmdtPl十十tP2十十tP1P2十十4tf十十2ta式中式中tP1P2：堆垛机从：堆垛机从P1点到点到P2点的运行时间点的运
52、行时间(s)；tmd：平均复合作业周期：平均复合作业周期(s)；tP1、tP2、tf、ta同前述。同前述。2024/7/22804立体库出入库能力的计算立体库的出入库能力是用仓库每小时平均入库或出库的货物单元数来表示。堆垛机的出入库能力也就是指每台堆垛机每小时平均入库或出库的货物单元数。（1）采用单一作业循环方式时，堆垛机的出入库能力为：P13600/tms式中 P1：每小时出库或入库货物单元数 tms：平均单一作业周期(s)（2）采用复合作业循环方式时，堆垛机的出入库能力为：P1(3600/tmd)2 式中 P1：每小时出库或入库单元数 tmd：平均复合作业周期(s)若库内有n台堆垛机(即巷
53、道数为n个)，则仓库的出入库能力为2024/7/2281例：某立体仓库有4条巷道，每条巷道配备一台堆垛机，若堆垛机的运行速度为l00m/min，升降速度为20m/min，货叉存取货时间tf25s，附加时间ta5s。货架总长L80m，高H15m，假设各货位存取概率相同。试计算分别采用单作业方式和复合作业方式时本库的出入库能力(即满负荷时每小时出入库托盘数)。1) 计算单作业时的平均作业周期tms 用经验算法，取P1和P2点，且使 则tmstP1十tP2十2tfta 由于 tP1maxP1x/Vx，P1Y/VY0.5min 30s tP2maxP2x/Vx，P2Y/VY0.54min32s 故 t
54、ms30十32十225十5l17s出入库能力P4P143600/117123盘小时 2) 采用复合作业方式时平均作业周期 tmdtPl十tP2十tP1P2十4tf十2ta 由于 t P1P2max(P2xP1x)Vx，(P1YP2Y)VY max0.373，0.35 0.373min22.4s故 tmd30十32十22.4十425十 25194.4s出入库能力P24P14(3600/tmd)2141盘/小时2024/7/22826.5.5 自动化立体仓库的总体布置1物流模式货物在立体仓库的流动形式有三种，即同端出入式，贯通式和旁流式，如图8-13所示。2024/7/2283这种布置的最大优点是
55、能缩短出入库周期。特别在仓库存货不满，而且采用自由货位储存时，优点更为明显。此时，可以挑选距离出入库口较近的货位存放货物，缩短搬运路程，提高出入库效率。此外，入库作业区和出库作业区还可以合在一起，便于集中管理。2024/7/2284(2) 贯通式即货物从巷道的一端入，从另一端出库。这种方式总体布置比较简单，便于管理操作和维护保养。但是，对于每一个货物单元来说，要完成它的入库和出库全过程，堆垛机需要穿过整个巷道。2024/7/2285(3)旁流式立体仓库其货物是从仓库的一端(或侧面)入库，从侧面(或一端)出库。这种方式是在货架中间分开，设立通道，同侧门相通。这样就减少了货格即减少了库存量。但是，
56、由于可组织两条路线进行搬运，提高了搬运效率，方便了不同方向的出入库。2024/7/22862高架区的布置立体库中堆垛机的布置有三种方式如下图所示。直线式，U形轨道式，转轨车式，堆垛机通过转轨车服务于多条巷道。通常，以每巷道配备一台堆垛机最为常见。但当库容量很大，巷道数多而出入库频率要求较低时，可以采用U形轨或转轨车方式以减少堆垛机的数量。2024/7/22873出入库输送系统对于采用巷道式堆垛机的立体仓库，巷道式堆垛机只能在高架区的巷道内运行，故还需要各种搬运设备与之配套衔接，使入库作业区、出库作业区(包括检验、理货、包装、发运等作业)与高层货架区联结起来，构成一个完整的物流系统。究竟采用什么
57、搬运设备与之配套，是总体设计中要解决的问题。一般来说，高层货架区与作业区之间常见有以下三种衔接方式。(1) 叉车出入库台方式 这是最简单的一种配置方式，在货架的端部设立入库台和出库台。入库时，用搬运车辆(叉车、有轨小车、无人搬运车等)将托盘从入库作业区运到入库台，由高架区内的堆垛机取走送入货格。出库时，由堆垛机从货格内取出货物单元，放到出库台上，由搬运车辆取走，送到出库作业区。如图所示。2024/7/2288(2) 连续输送机方式这种衔接方式是一些大型自动化立体仓库和流水线中立体库最常采用的方式，整个出入库系统可根据需要设计成各种形式。其出、入库运输系统可以分开设置(如设在仓库的两端或同端不同
58、的平面内)，也可以合为一体，既可出库又可入库。通常还可配置一些升降台、称重、检测和分拣装置，以满足系统的需求。如图所示。2024/7/2289(3) AGV方式 这种衔接方式是由AGV和巷内输送机组成的出入库系统，在一些和自动化生产线相连接的自动化仓库中，如卷烟厂的原材料库等经常采用这种方式，这种出入库系统的最大优点是系统柔性好，可根据需要增加AGV的数量，也是一种全自动的输送系统。如图所示：2024/7/2290(4) 穿梭车方式这种衔接方式是由巷内输送机、穿梭车构成的出入库系统，由于穿梭车动作敏捷、容易更换的特点，因此也被广泛地应用在自动化仓库系统中。它的柔性介于输送机和AGV之间，是一种经济高效的出入库输送系统。如图所示：2024/7/2291本章重点q仓储系统基本概念及功能q堆码时库容量、通道损失及空缺损失的计算q储存区域面积计算q平均作业周期及出入库能力计算2024/7/2292
