自動倉庫的系統(tǒng)設(shè)計.doc

自動倉庫的系統(tǒng)設(shè)計1、概述第二次世界大戰(zhàn)以后，科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)水平不斷提高，倉庫的設(shè)計也隨之快速發(fā)展。采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉庫于50年代初在美國出現(xiàn)，巷道式堆垛起重機(jī)立體倉庫也隨后出現(xiàn)了，1963年，美國將計算機(jī)應(yīng)用于立體倉庫中，建立了世界第一座自動化立體倉庫。此后，在美國和歐洲自動化立體倉庫迅猛發(fā)展起來。20世紀(jì)60年代，自動化立體倉庫得到廣泛使用，20世紀(jì)80年代初，世界自動化倉庫的擁有量己超過4000座，日、美、西歐等國家居多。我國在自動化立體倉庫的研究和應(yīng)用方面起步較早，1 963年北京起重運輸機(jī)械研究所研制成第一臺橋式堆垛起重機(jī)，1974年，鄭州紡織機(jī)械廠建成了我國第一座由計算機(jī)控制的立體倉庫。1977年，北京起重運輸機(jī)研究所等單位研究制造出北京汽車制造廠自動化倉庫，采用計算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理，從此以后，自動化立體倉庫在我國得到迅速發(fā)展。自動化立體倉庫的發(fā)展可分為五個階段：人工倉儲階段、機(jī)械化倉儲階段、自動化倉儲階段、集成化倉儲階段和智能自動化倉儲階段。自動倉庫是指倉庫功能自動化。自動化是以徹底的手段實現(xiàn)倉庫所具有的功能自動化，為創(chuàng)造生產(chǎn)物質(zhì)財富的時間和空間價值，最后必須為創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值作出貢獻(xiàn)。在倉庫所具有的功能中，最重要的功能是保管功能。即倉庫可以說是一個生產(chǎn)過程的終點，因此是生產(chǎn)活動的暫時完了，為向下一個生產(chǎn)過程供給，或分送到需要地點參與新的活動前的不定期在那里等待時機(jī)的功能。特別是為了完成這個主要功能，貨物的入庫、出庫、分類、包裝、打包等的物質(zhì)管理，以及與其相應(yīng)的信息管理功能是需要完備的。由于倉庫空間和運營成本的限制，有效利用空間就是評價倉庫性能一個非常重要的因素。一般采用高層堆貨建筑或高層貨架建筑的立體式存貯方式。另外，由于改善工作人員的勞動環(huán)境和節(jié)約勞動力成本等因素，省力化對自動倉庫來說也是一個重要的因素。利用無人操作堆垛起重機(jī)裝卸貨物出入倉庫，在自動倉庫中是最普遍的方式之一。2、 自動倉庫系統(tǒng)組成目前，在市場上的自動倉庫大部分采用高層建筑式的存貯方式（如圖1）。在這類自動倉庫中，是以計算機(jī)和電子技術(shù)為中心的控制系統(tǒng)和以堆垛起重機(jī)、輸送機(jī)為中心的搬運貨物機(jī)械相結(jié)合根據(jù)計算機(jī)發(fā)出的入出庫指令而自動進(jìn)行運轉(zhuǎn)。另外，伴隨貨物的入出庫，計算機(jī)也可進(jìn)行傳票處理、編制庫存文件、資料管理等倉庫管理信息處理。自動倉庫系統(tǒng)大致由下述三個部分組成：(1)高層建筑式的存貯部分(堆貨建筑、貨架目等)；(2)出入庫用的搬運貨物機(jī)械裝置(堆垛起重機(jī)、輸送機(jī)等)；(3)信息處理裝置(計算機(jī)、數(shù)據(jù)通信裝置等)、控制用的電子裝置。圖1 自動化立體倉庫平面圖2.1 貨物的存貯方式倉庫保管貨物時，托盤的堆積高度是有限度的，另外，在進(jìn)行先入先出時，取出下層托盤時裝卸貨的效率較低。這種情況，一般設(shè)有貨格，對貨物的堆放是有利的。但是為了提高一定面積倉庫的存貯效率，利用圖2那樣立體的空間。也就是，將貨物存于高層貨架，可以說是最好的方法。一般貨架是以方形的型鋼為立體的骨架結(jié)構(gòu)。出入庫作業(yè)使用的起重機(jī)，為了實現(xiàn)對任意貨格位置貨物的裝入和取出，可用數(shù)字來表示貨格位置（如圖3所示），貨格的縱向(起重機(jī)的行走方向)、貨格的橫向、貨格的高度分別以X、Y、Z為軸的三維直角坐標(biāo)系。在設(shè)計自動倉庫時，高層建筑存貯部分的費用約占全部費用的一半，所以，確定最佳形狀是一個重要的技術(shù)問題。設(shè)計高層建筑存貯部分要考慮的因素大致可分為以下三種：（1）貯存容積、貯存物的形狀和重量、貯存物的出入庫次數(shù)等與貯存物有關(guān)的數(shù)據(jù)；（2）建設(shè)預(yù)定地點的土地限制、建筑率、土地價格等，與建設(shè)預(yù)定地點有關(guān)的限制條件；（3）設(shè)計費用，使用成本等數(shù)據(jù)。圖2 高層堆貨建筑圖3 高層存貯建筑的坐標(biāo)軸2.2 裝卸機(jī)械作為倉庫堆垛用的裝卸機(jī)械，有橋式起重機(jī)、叉車、堆垛起重機(jī)等。但是，由于某些作業(yè)不方便、以托盤為單位的搬運必要性、高堆垛貯存的必要性，這些裝卸機(jī)械在功能上不能滿足要求。作為高層堆貨建筑式倉庫的裝卸機(jī)械，要在高處有可靠的安全性，而且要求貯存面積效率和作業(yè)效率高的裝卸機(jī)械。特別是利用電子計算機(jī)進(jìn)行庫存管理時，使出入庫作業(yè)自動化而操作者又不介入，滿足這種功能的裝卸機(jī)械才是符合生產(chǎn)要求的裝卸機(jī)械。自動式單軌堆垛起重機(jī)的結(jié)構(gòu)（圖5），在頂棚上或地面上安裝一根導(dǎo)軌，由在其上行走的臺車和在臺車的二根立柱上裝有導(dǎo)向的升降車，以及可在水平方向伸出（或收回）的貨叉組成。從圖上還可以知道，起重機(jī)為了“貨物縱移”和能在“貨架間隔”的通道內(nèi)作高速（80130m/min）行走，由于需要確保安全性和庫存管理的可靠也一般為無人駕駛，也就是利用計算機(jī)指令進(jìn)行遠(yuǎn)距離自動操縱(遙控)。圖4單軌堆垛起重機(jī)2.3信息處理和控制系統(tǒng)在高層堆垛建筑中，存貯多品種大批量的零件和產(chǎn)品等，將熟臺自動式單軌堆垛起重機(jī)與在其周圍配置的輸送機(jī)等聯(lián)系起來，高效地進(jìn)行庫存管理和出入庫作業(yè)，使物和信息保持正確一致是非常重要的。將計算機(jī)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組合使用是實現(xiàn)自動倉庫高效管理的良好方法。自動倉庫中的計算機(jī)系統(tǒng)的作用可歸納為二點：（1）物流的控制功能；（2）信息流的控制功能。物流的控制功能是，從貨物入庫到存貯于高層貨格或由高層貨格出庫和對再入庫貯存的貨物進(jìn)行搬運的必要控制信息，將這些信息交給輸送機(jī)、堆垛起重機(jī)等裝卸機(jī)械進(jìn)行控制，并對其動作進(jìn)行監(jiān)視。信息流的控制功能是，處理隨同出入庫作業(yè)的管理信息、處理以貨格文件為中心的庫存管理信息、提供自動倉庫經(jīng)營管理信息、以及與上級計算機(jī)系統(tǒng)的經(jīng)營信息通信（交換）等主要功能。3、 自動倉庫系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計要求：（1）貯藏貨物種類：通用服務(wù)零件(以包裝箱為單位)品種數(shù)：約3000種尺寸：寬度1100mm長度1100mm高度2400mm重量500kg(最大)（2）出入庫能力：180個/小時（出庫90個/小時，入庫90個/小時）（3）建筑參數(shù)面積（貨架部分）：1405m2最大高度：16.7m設(shè)計方案選擇：（1） 按建筑形式分為整體式和分離式兩種。整體式指貨架除了存儲貨物以外，還作為建筑物的支撐結(jié)構(gòu)，構(gòu)成建筑物的一部分，即庫房貨架一體化結(jié)構(gòu)。這種倉庫結(jié)構(gòu)重量輕、整體性好、抗震好。分離式與整體式不同，是在建筑物內(nèi)放入貨架，不用時可將貨架搬出，建筑物內(nèi)可隨時添加或移除貨架。（2） 按照貨物存取形式分為單元貨架式、移動貨架式和揀選貨架式。單元貨架式是常見的倉庫形式，貨物先放在托盤或集裝箱內(nèi)，再裝入單元貨架倉庫貨架的貨格中；移動貨架式由電動貨架組成，貨架可以在軌道上行走，由控制裝置控制貨架合攏或分離；揀選貨架式倉庫的分揀機(jī)構(gòu)是其核心部分，分為巷道內(nèi)分揀和巷道外分揀兩種方式。（3）按照貨架構(gòu)造形式分類可分為單元貨格式、貫通式、水平旋轉(zhuǎn)式和垂直旋轉(zhuǎn)式。單元貨格式倉庫中巷道占去了三分之一左右的面積；貫通式倉庫是指將個體貨架合并在一起，使每一層、同一列的貨物互相貫通的倉庫；水平旋轉(zhuǎn)式倉庫的貨架本身可以在水平面內(nèi)沿環(huán)形路線來回運行，每組貨架由若干獨立的貨柜組成，每個貨柜下方有支撐滾輪，上部有導(dǎo)向滾輪，這種貨架對于小件物品的揀選作業(yè)十分合適。它簡便實用，充分利用倉庫空間，在作業(yè)頻率要求不太高的場合是很實用的；垂直旋轉(zhuǎn)貨架式倉庫與水平循環(huán)貨架式倉庫相似，只是把水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)改為垂直面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，這種貨架特別適用于存放長卷狀貨物，如地毯、地板革、電纜卷等。（4）按所起的作用可以分為生產(chǎn)性倉庫和流通性倉庫。生產(chǎn)性倉庫是工廠內(nèi)部為了協(xié)調(diào)工序和工序、車間和車間、外購件和自制件流的不平衡而建立的倉庫；流通性倉庫是一種服務(wù)性倉厙，是為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)廠和用戶間的供需平衡而建立的倉庫。這種倉庫進(jìn)出貨物比較頻繁，吞吐量較大。（5）作為倉庫堆垛用的裝卸機(jī)械，有橋式起重機(jī)、叉車、堆垛起重機(jī)等。（6）將操作方式按自動化程度進(jìn)行分類，可分為手動操作方式（M型）、近距離自動操作方式（R型）和與計算機(jī)結(jié)合的自動操作方式（G型）。手動操作方式（M型）是操作者在機(jī)械旁邊或在機(jī)械上邊對機(jī)械裝置進(jìn)行運轉(zhuǎn)操作；近距離自動操作方式（R型）是指給機(jī)械裝置的指令設(shè)定(例如，貨格地址的設(shè)定)是手動的，但以后的運轉(zhuǎn)操作是自動的；與計算機(jī)結(jié)合的自動操作方式（G型）是指給機(jī)械裝置的指令設(shè)定、運轉(zhuǎn)操作等全部是自動進(jìn)行。1234建筑形式（A）整體式分離式貨物存取形式（B）單元貨架式移動貨架式揀選貨架式貨架構(gòu)造形式（C）單元貨格式貫通式水平旋轉(zhuǎn)式垂直旋轉(zhuǎn)式倉庫作用（D）生產(chǎn)性倉庫流通性倉庫裝卸機(jī)械（E）叉車橋式起重機(jī)堆垛起重機(jī)操作方式（F）M型R型G型方案選擇1、 對于建筑形式的選擇，考慮到倉庫僅用于流通貨物，且倉庫在建造時，有條件考慮其設(shè)計結(jié)構(gòu)，故采用整體式。2、 由于貨物的包裝方式采用的箱性包裝，是比較規(guī)則的形式，但是貨物的品種比較多，而且有較高的出入庫頻率，故貨架構(gòu)造采用單元貨格式，貨物存取采用揀選貨架式。3、 由于采用揀選貨架式，其配套的裝卸機(jī)械就需要相應(yīng)的性能要求，包括滿足操作者的安全性和使用的高效性，綜合考慮后采用堆垛起重機(jī)和輸送機(jī)配合使用。使用5臺堆垛起重機(jī)和3套輸送機(jī)，輸送機(jī)分別為上、下層布置形式，即一臺向上層輸送貨物，主要應(yīng)用于貨物入庫，一臺在下層輸送貨物，主要應(yīng)用于貨物出庫；一臺主要應(yīng)用于貨物的揀選。4、