立體倉庫系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計自動化立體倉庫詳細(xì)設(shè)計方案

1、1自動化立體倉庫簡介.22立體倉庫系統(tǒng)規(guī)劃.9設(shè)計的技術(shù)參數(shù).9倉庫庫存量及存儲空間規(guī)劃.92倉庫的庫存量.92存儲空間規(guī)劃.9托盤及貨格尺寸設(shè)計.102托盤尺寸設(shè)計.102貨格尺寸設(shè)計. 113靜態(tài)設(shè)計.15貨架總體尺寸設(shè)計.15堆垛機叉車作業(yè)方案.17堆垛機轉(zhuǎn)軌與不轉(zhuǎn)軌選擇.17堆垛機參數(shù)設(shè)計.183重量和載荷參數(shù).193速度參數(shù).19堆垛機作業(yè)周期.203平均單作業(yè)周期.203平均復(fù)合作業(yè)周期.203.6 倉庫效率校核.214動態(tài)設(shè)計.225輸送系統(tǒng)設(shè)計.23輸送機速度參數(shù)設(shè)計.23輸送機尺寸參數(shù)設(shè)計.245輥子長度.245輥子間距.245輥子直徑.24輸送單元選型.256小結(jié)與體會.2

2、5參考文獻(xiàn).261 立體倉庫簡介自動化立體倉庫的出現(xiàn)是物流技術(shù)的一個劃時代的革新。它不僅徹底改變了倉儲行業(yè)勞動密集、效率低下的落后面貌，而且大大拓展了倉儲功能，使之從單純的保管型向綜合的流通型方向發(fā)展。自動化立體倉庫是用高層貨架儲存貨物，以巷道堆垛起重機存取貨物，并通過周圍的裝卸搬運設(shè)備，自動進(jìn)行出入庫存取作業(yè)的倉庫。  自動化立體倉儲具有普通倉庫無可比擬的優(yōu)越性。首先是節(jié)約空間、節(jié)約勞力。據(jù)國際倉庫自動化會議資料：以庫存11000托盤、月吞吐10000托盤的冷庫為例，自動化立體倉庫與普通倉庫比較情況為：用地面積為13%、工作人員為21.9%、吞吐成本為55.7%、總投資為63.3%

3、。立體倉庫的單位面積儲存量為普通倉庫的4-7倍。其次是提高倉庫管理水平，減少貨損，優(yōu)化、降低庫存，縮短周轉(zhuǎn)期，節(jié)約資金。近年來，特別在冷凍行業(yè)，自動化立體倉庫的發(fā)展極快。  自動化立體倉庫主要由貨架、巷道堆垛起重機、周邊出入庫配套機械設(shè)施和倉儲管理控制系統(tǒng)等幾部分組成。貨架長度大、排列數(shù)多、巷道窄，姑密度高；巷道機上裝有各種定位的檢測器和安全裝置，保證巷道機和貨*能高速、精確、安全地在貨架中取貨；目前，立體倉庫自動控制方式有集中控制、分離式控制和分布式控制3種。分布式控制是目前國際發(fā)展的主要方向。大型立體倉庫通常采用三級計算機分布式控制系統(tǒng)；三級控制系統(tǒng)是由管理級、中間控制級和直接控

4、制級組成的。管理級對倉庫進(jìn)行在線和離線管理，中間控制級對通訊、流程進(jìn)行控制，并進(jìn)行實時圖象顯示，直接控制級是由PLC（可編程序控制器）組成的控制系統(tǒng)對各設(shè)備進(jìn)行單機自動操作。使倉庫作業(yè)實現(xiàn)高度自動化。2立體倉庫系統(tǒng)規(guī)劃2.1 設(shè)計的技術(shù)參數(shù) 126 萬件貨物，供貨率 98%、每個任務(wù)的填充數(shù) 75 件、每年 周轉(zhuǎn) 12 次； 280 天；每天工作 8 個小時，其中 3 小時入庫，5 小時出庫；c.倉庫規(guī)劃空間：長 120m*高 20m；d.包裝單元外型尺寸：400mm*300mm*300mm，包裝貨物質(zhì)量 25kg；e.托盤尺寸：800mm*1200mm*150mm。2.2 倉庫庫存量及存儲空

5、間規(guī)劃2.2.1倉庫的庫存量庫存的貨物越多，則支持特定客戶的存貨可得性也就越大，調(diào)整預(yù)測誤 差的能力也就越強，但安全庫存的水平卻提高了，根據(jù)概率的大數(shù)定理，對于給 定的供貨率 =98% ，查表得庫存安全系數(shù) f s = ，則2.2.2存儲空間規(guī)劃已知倉庫規(guī)劃空間：長 120m*高 20m，則： 貨架最大長度=120-輸送系統(tǒng)=120-10=110m貨架最大存儲高度=20-安全距離-堆垛機下橫梁高安全距離=0.9m+0.15+0.2=1.25m，2.3 托盤及貨格尺寸設(shè)計2.3.1托盤尺寸設(shè)計.1托盤碼放形式 一般來說，貨物存放形式有三種:自身堆垛、托盤堆垛、貨架存放，在本設(shè)計中采用托盤堆垛形式

6、。貨物的堆碼方式如圖所示有：重迭式、縱橫交錯式、旋轉(zhuǎn)交錯式、 正反交錯式由于貨物尺寸為400*300*300，為了充分利用空間并考慮其穩(wěn)定性在此選用正反交錯式或者縱橫交錯式.2確定托盤最優(yōu)體積數(shù) ：填充單元體積 400mm*300mm*300mm：經(jīng)驗系數(shù)，取所以每個托盤放 24 件貨物，三層，每層8件貨，貨重。托盤位數(shù)=Qmax/24=15687 取16000托盤堆垛形式如圖 所示.3確定托盤類型根據(jù)要求的尺寸和貨重=0.6t，選用800*1200*150mm木托盤，重量取10kg2.3.2貨格尺寸設(shè)計在采用托盤堆垛形式下，選擇橫梁式貨架.1材料選擇橫梁截面如下圖立柱截面如下圖 所示因為貨物

7、總重 t ，所以橫梁截面我們可以選擇選第一種，80*50橫梁又因為貨架安全高度達(dá)到 18.15m，所以立柱截面可選第四種,100*80立柱.2貨格尺寸計算 在貨物單元的尺寸確定后，貨格尺寸取決于貨物四周需留出的凈空大小和貨架的結(jié)構(gòu)尺寸。各個間隙的大小:側(cè)面間隙：其大小主要取決于堆垛機的停車精度及堆垛機和貨架的安裝度。精度越高，取值越小。對于橫梁式貨架，在堆放三個貨物單元時，取a3 = a5 = 100mm ，在堆放兩個貨物單元時，取 a3 = a5 = 75mm 。 垂直方向的間隙：上部垂直間隙應(yīng)保證堆垛機的貨叉存取貨物過程中，起升不與上部構(gòu)件發(fā)生碰撞，一般取 h2 = 100 150mm寬度

8、方向間隙：為減少貨架所占倉庫的面積并提高堆垛機在橫梁貨架卸貨時貨物放置的可靠性，可將貨物伸出貨架，即b3 = 50mm ，貨物后面間隙應(yīng)以貨叉 作業(yè)時不碰到后面的貨物為前提，一般取b3 = 100mm 由于貨物單元重量較小，因此選用貨格中堆放三個貨物單元。盤存放方式不同時對應(yīng)的貨格尺寸也不一樣，托盤存放在貨架上有如下兩種方式： 方式一、托盤長度方向垂直于巷道，其主視圖和側(cè)視圖及其參數(shù)如下圖主視圖側(cè)視圖方式二、托盤長度方向平行于巷道，其主視圖和側(cè)視圖及其參數(shù)如下圖主視圖側(cè)視圖3 靜態(tài)設(shè)計3.1 貨架總體尺寸設(shè)計貨架是專門用來存放成件物品的保管設(shè)備。貨架在倉儲設(shè)備的總投資中所占 比例較大，施工周期

9、長、消耗鋼材最多，對倉庫的運作模式影響極大，合理選擇 和設(shè)計經(jīng)濟(jì)的貨架是很重要的。要在保證貨架強度、 剛度和整體穩(wěn)定性的條件 下，盡量減輕貨架的重量， 降低鋼材消耗，降低貨架對倉庫地面承壓能力和倉 儲面積的要求，滿足倉儲需要。由于倉庫的長、寬、高等尺寸受建筑用地的限制，貨架參數(shù)的選取并非任意。在庫容量一定的條件下，則貨架的長、寬、高三者中的一個會成為相關(guān)變量，貨架的總體尺寸的計算要根據(jù)以上約束及貨格尺寸、貨架的擺放方式等來確定。 貨架的擺放形式有照托盤長度方向平行于巷道和托盤長度方向平行于巷道方向兩種方式，下面分別計算（已知堆垛機下梁高0.6m）按照托盤長度方向平行于巷道.1確定貨架排數(shù)因為每

10、層貨格高度為 1280mm（考慮橫梁寬度）,最大安全高度 18.15m，則最大層數(shù)=18150/1280=14.2, 取14層貨架高度=14*1280+600=18520mm因為每個貨格長度為2900mm（考慮立柱寬度），最大安全長度為 110m，則貨架列數(shù)=最大安全距離/貨格長度=110000/2900=37.93 取36 貨架長度=貨格長度*貨格列數(shù)+立柱截面長度*立柱數(shù)=2800*36+100*37=104500mm考慮貨物伸出，貨架寬度為1100mm一排貨架的托盤位=層數(shù)*貨格列數(shù)*每個貨格堆放貨物數(shù)=14*36*3=1512倉庫設(shè)計的托盤位=16000，貨架排數(shù)=16000/1512

11、=10.58 因此設(shè)計 12 排貨架.2確定巷道數(shù)當(dāng)儲位深度為 1 時，有6個巷道，巷道寬為 1500 mm面積利用率=（104.5*1.2*12）/(104.5*23.4)=61.54% 當(dāng)儲位深度為2時，有3個巷道，巷道寬為1500mm面積利用率=（104.5*1.2*12）/(104.5*18.9)=76.19%托盤長度方向垂直于巷道 .1確定貨架排數(shù)貨格高度不變，所以貨架層數(shù)仍取 14，貨架寬為 700 mm 貨格長度 4100 mm ，則貨架列數(shù)=110000/4100=26.83 取26貨架長度=4000*26+100*27=106700mm每一排的托盤位=14*26*3=1092

12、貨架排數(shù)=16000/1092=14.65 取16排.2確定巷道數(shù)所以儲位深度為1時，有8個巷道。儲存區(qū)長度，寬度面積利用率=（106.7*0.8*16）/（）=51.61%儲位深度為2時，有4個巷道。儲存區(qū)長度，寬度面積利用率=（106.7*0.8*16）/（）68.1%比較兩種方式的面積利用率可知設(shè)計時無論儲位深度為1或2采用托盤長度方向平行于巷道方向的布置方式要優(yōu)于垂直的，選托盤長度方向平行于巷道方向的3.2 堆垛機叉車作業(yè)方案堆垛機作業(yè)方案 對于這種情況下的貨架，其尺寸通過靜態(tài)法可得有 6 排貨架，每排36 列，3條巷道，存儲區(qū)長為104.5，寬度為 11.7。叉車作業(yè)方案在此方案中，

13、因為設(shè)計貨架高度為 18520 mm ，而叉車有效作用高度只有68 m ，為了能有效作業(yè)，必然要降低貨架層數(shù)，而增加巷道數(shù)，這樣一則導(dǎo)致 設(shè)備成本比較高，二是高度方向的面積利用率較低，其貨架高度只有 8m,而倉庫 的高度有 20m，非常浪費。由以上可知，堆垛機作業(yè)方案利用率較高，設(shè)備成本也較低，因此選擇堆垛 機作業(yè)方案3.3 堆垛機軌道形式分析在前面我們已經(jīng)選擇了堆垛機作業(yè)方案，在現(xiàn)場作業(yè)時，還可設(shè)置轉(zhuǎn) 軌，因此有下面兩個方案： 堆垛機不轉(zhuǎn)軌此時還有兩個方案，儲位深度為1時和儲位深度為2時.1 儲位深度為1時.1 儲位深度為2時 堆垛機轉(zhuǎn)軌此時同樣要對儲位深度為1和為2的情況分別分析.1 儲位

14、深度為1時 轉(zhuǎn)軌形式如圖所示.2 儲位深度為2時轉(zhuǎn)軌形式如圖所示 堆垛機參數(shù)設(shè)計堆垛機的主要參數(shù)包括重量和載荷參數(shù)、速度參數(shù)、工作性能參數(shù)和工 作級別等。3.4.1重量和載荷參數(shù)額定起升重（t）0.1;0.25;0.5;0.8;1.0;1.5.托盤尺寸(mm×mm)800*1000*;800*1200;1000*1200 或任意水平運行速度 (m/min)5-180 （變頻調(diào)速）起升速度（m/min）2/124/16,（雙速）或者變頻調(diào)速 3-30貨叉伸縮速度(m/min)3-15（變頻調(diào)速）總功率（kw）>10整機全高(m)<30最低貨位標(biāo)高（mm）>560最高貨

15、位標(biāo)高(m)<48導(dǎo)電方式電纜小車；滑導(dǎo)線通訊方式遠(yuǎn)紅外通訊；滑導(dǎo)線 ；載波通訊控制方式手動；半自動；單機自動；聯(lián)機自動出入庫作業(yè)方式揀選式；單元式；混合式額定起重量是堆垛機的主要性能參數(shù)，它是堆垛機允許起升的貨物和托盤的 質(zhì)量的總和。查表 ，可取額定起重量為 0.5t3.4.2速度參數(shù)堆垛機的速度參數(shù)包括水平運行速度，升降速度和貨叉伸縮速度。從平均單 作業(yè)周期與速度的關(guān)系分析，當(dāng)貨架尺寸確定后，可用下面的幾個計算式來選擇 速度。.1最優(yōu)行走速度： .2最優(yōu)升降速度：.3最優(yōu)貨叉伸縮速度： 堆垛機作業(yè)周期堆垛機對貨物進(jìn)行存取有兩種作業(yè)方式，即單一作業(yè)方式和復(fù)合作業(yè) 方式。本次設(shè)計的堆垛機

16、為復(fù)合作業(yè)方式，即堆垛機從出入庫臺取一件單元貨物 送到選定的貨位，然后直接轉(zhuǎn)移到另一個給定貨位，取出其中的貨物單元，再回 到庫臺。采用這樣的作業(yè)方式可以減少堆垛機的存取作業(yè)周期，提高堆垛機的作 業(yè)效率。3.6.1平均單作業(yè)周期一般取貨架參數(shù)=1，3.6.2平均復(fù)合作業(yè)周期3.7 倉庫效率在復(fù)合作業(yè)模式下，堆垛機的作業(yè)能力必須能滿足理論出庫能力。不設(shè)置轉(zhuǎn)軌堆垛機的作業(yè)能力： 設(shè)置轉(zhuǎn)軌儲位深度為1時儲位深度為2時 理論出入庫能力理論出入庫能力：3.8 方案比較和選擇 方案比較根據(jù)上面得到的結(jié)論和結(jié)果，列出各個方案比較如下表儲位深度巷道數(shù)是否轉(zhuǎn)軌面積利用率 %堆垛機個數(shù)單率 托盤/小時總效率 托盤/

17、小時是否滿足出入庫要求方案116是3否方案216否6是方案323是1否方案423否3是 方案選擇綜合商標(biāo)可以看出，方案4面積利用率為最優(yōu)。滿足出入庫要求，因此選擇方案4長 m寬 m排數(shù)列數(shù)巷道數(shù)托盤擺放是否轉(zhuǎn)軌方案41263短邊對巷道否4動態(tài)設(shè)計動態(tài)法確定貨架尺寸，是根據(jù)所要求的出入庫頻率和所選的堆垛機的速度參 數(shù)來確定貨架的總體尺寸。在保證貨物出入庫頻率的條件下，實現(xiàn)巷道數(shù)最少的目標(biāo)，提高倉庫單位面 積的庫容量，減少堆垛機的配備數(shù)量，具體步驟如下：根據(jù)貨架層數(shù)，得到貨架長度L=92.06m，貨架高H=18.52m，貨架系數(shù)=1由此得到堆垛機的速度參數(shù)如下堆垛機平均單作業(yè)周期出入庫作業(yè)能力：比

18、較可知 P > P0 ，滿足設(shè)計條件，因此可得動態(tài)設(shè)計方案為：貨架為 6 排，3 巷道，56 列，14 層。 綜上計算過程，可知動態(tài)設(shè)計與靜態(tài)設(shè)計結(jié)果相似，都是最優(yōu)方案，在此我們選擇靜態(tài)設(shè)計方案作為最終方案5輸送系統(tǒng)設(shè)計在自動化倉庫的出入庫系統(tǒng)中，為了完成托盤物料的自動化入庫作業(yè)，采用 托盤自動化系統(tǒng)對托盤物料進(jìn)行輸送已十分普遍。但由于出入庫能力的不同，對 于托盤自動化輸送系統(tǒng)設(shè)備的選擇和布局，將直接影響輸送效率和項目成本。立體倉庫按作業(yè)方式可分為同端出入式、貫通式、旁流式三種，在本設(shè)計中 我們采用同端出入式5.1 輸送機速度參數(shù)設(shè)計在本次設(shè)計的倉儲系統(tǒng)中，其可能出現(xiàn)的高峰在入庫三小時里，如果輸送機 滿足這 3 小時的工作量，那么肯定能滿足其他情況下的工作量。而輸送機的輸送 能力必須與堆垛機出入庫能力配合，由此