自動化立體倉庫于存儲設計畢業(yè)設計

1、目錄1 自動化立體倉庫簡介31.1 自動化立體倉庫發(fā)展歷程及現(xiàn)狀31.2 自動化立體倉庫的特點31.2.1 自動化立體倉庫的主要優(yōu)點41.2.2 自動化立體倉庫的缺點41.3 自動化立體倉庫的組成42 立體倉庫系統(tǒng)規(guī)劃62.1 設計的技術參數(shù)62.2 倉庫庫存量及存儲空間規(guī)劃62.2.1 倉庫的庫存量62.2.2 存儲空間規(guī)劃72.3 貨物單元確定及貨格尺寸設計72.3.1 貨物單元確定72.3.2 貨格尺寸設計82.4 貨架總體尺寸設計133 堆垛機選型及出入庫能力校核143.1重量和載荷參數(shù)153.2速度參數(shù)163.3堆垛機作業(yè)周期173.3.1平均單作業(yè)周期173.4倉庫效率校核184

2、輸送系統(tǒng)設計194.1 輸送機速度參數(shù)設計194.2 輸送機尺寸參數(shù)設計194.2.1 輥子長度194.2.2 輥子間距204.2.3 輥子直徑204.3 輥子的平穩(wěn)度214.4 輸送機的高度224.5 輸送方式確定225 小結與體會23參考文獻24引言隨著經(jīng)濟全球化步驟的加快，物流供應鏈中蘊藏巨大潛力越來越 人們的注意。而物流中心則是物流供應鏈中重要的樞紐之一。它是接受并處理下游用戶的訂貨信息，對上有供應方的大批量貨物進行集中存儲、加工等作業(yè)，并向下游進行批量轉運的設施和機構。作為物流中心的重要組成部分，自動化立體倉庫（Automatic Storage & Retrieval Sy

3、stem）直接影響到企業(yè)領導者制定的戰(zhàn)略和計劃、指揮和調整企業(yè)的行為。關鍵字：貨架設計 輸送機設計1 自動化立體倉庫簡介立體倉庫也稱為自動化倉庫或高架倉庫，一般指采用幾層、十幾層乃至幾十層高的貨架儲存貨物，并且用專門的倉儲作業(yè)設備進行貨物的出庫或入庫作業(yè)的倉庫，由于這類倉庫能充分利用空間進行儲存，故形象地稱之為立體倉庫。自動化立體倉庫（AS/RS/System）一般由高貨架、有軌巷道堆垛機、入出庫輸送機系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、計算倉庫管理系統(tǒng)及其它周邊設備組成，可對集裝單元貨物自動化儲取和計劃管理倉庫。廣泛應用于生產領域和交通領域，如大型生產性企業(yè)的采購件、成品件倉庫、柔性自動化生產系統(tǒng)（FAS

4、），交通領域的大型交通中心、配送中心等。1.1 自動化立體倉庫發(fā)展歷程及現(xiàn)狀立體倉庫的產生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產和技術發(fā)展的結果。50年代初，美國出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機的立體倉庫；50年代末60年代初出現(xiàn)了司機操作的巷道式堆垛起重機立體倉庫；1963年美國率先在高架倉庫中采用計算機控制技術，建立了第一座計算機控制的立體倉庫。此后，自動化立體倉庫在美國和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學科。60年代中期，日本開始興建立體倉庫，并且發(fā)展速度越來越快，成為當今世界上擁有自動化立體倉庫最多的國家之一。在我國，立體倉庫發(fā)展是從70年代初期開始的，是消化吸收德國西馬克特蘭斯普蘭股份有限公司專有技

5、術的基礎上開發(fā)出來的。我國進入80年代以來，一些交通運輸部門，物資儲存部門以及現(xiàn)代大中型企業(yè)對老式倉庫進行了技術改造，開始采用自動化立體倉庫，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國擁有立體倉庫500于座，在15米以上的大型立體倉庫100多座，起重全自動化的立體倉庫有30多個。1980年由北京機械工業(yè)自動化研究所等單位研制建成我國第一座自動化立體倉庫，并在北京汽車制造廠投產。從此以后，立體倉庫在我國得到了迅速的發(fā)展。1995年建成的儀征化纖工業(yè)聯(lián)合公司滌綸長絲自動化立體倉庫是目前由國內獨立設計和制造的綜合自動化程度最高的立體倉庫高度。這些立體倉庫廣泛使用在機器制造業(yè)、電器制造業(yè)、航空港、輕工和化工企業(yè)、商儲業(yè)、

6、軍需部門等各行各業(yè)。目前我國有能力承接立體倉庫設計任務的單位已達數(shù)十家。1.2 自動化立體倉庫的特點自動化高架倉庫應用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國，自動化高架倉庫應用的行業(yè)主要有機械、冶金、化工、航空航天、電子、醫(yī)藥、食品加工、煙草、印刷、配送中心、機場、港口等。自動化立體倉庫與一般倉庫比較，各有優(yōu)缺點。1.2.1 自動化立體倉庫的主要優(yōu)點(1) 采用高層貨架，立體儲存，能有效地利用空間，減少占地面積，降低土地購置費用。(2) 倉庫作業(yè)全部實現(xiàn)機械化和自動化，能大大節(jié)省人力，實現(xiàn)“無人化倉庫”，減少勞動力費用支出。(3) 改善工作條件，減輕勞動強度，減少收發(fā)差錯，提高作業(yè)效率。(4) 采

7、用托盤式貨箱存儲貨物，貨物的破順率顯著降低；庫內容易進行溫度和濕度控制，有利于物資的保管。(5) 貨位集中，便于控制與管理，特別是利用計算機，不但能夠實現(xiàn)全部作業(yè)過程的自動控制，而且能進行信息處理，實現(xiàn)庫存物品的“先入先出”，并有利于防止貨物和物料的丟失和損壞。1.2.2 自動化立體倉庫的缺點(1) 結構復雜，配套設備多，需要大量的基建和設備投資。(2) 高層貨架要使用大量的鋼材，貨架安裝精度要求高，施工比較困難，且施工周期長。(3) 控制系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，整個倉庫將處于癱瘓狀態(tài)，收發(fā)作業(yè)就會中斷。(4) 儲存貨物的品種受到一定限制，對長大笨重貨物必須單獨設立儲存系統(tǒng)。(5) 對倉庫管理和技術

8、人員的素質要求較高，必須經(jīng)過專門的培訓方能勝任。1.3 自動化立體倉庫的組成自動化立體倉庫是由倉庫建筑物、搞成貨架、巷道式堆垛機、周邊設備和控制系統(tǒng)等組成。(1) 高層貨架及倉庫建筑自動化立體倉庫從總體結構上看，可分為整體式和分離式兩種形式。整體式是指倉庫建筑與高層貨架互相鏈接，形成一個不可分開的整體。其貨架結構既是存放貨物的支架，又是倉庫的立柱和倉庫側壁的支撐，倉庫的墻壁和屋頂都是固定在高層貨架上。分離式是指倉庫建筑預告成貨架是互相分離的，貨架安裝在倉庫建筑物之內。但無論哪種形式，高層貨架都是主體結構。(2) 巷道式堆垛機起重機及周邊設備巷道式堆垛起重機，簡稱堆垛機，是自動化立體倉庫中的主要

9、堆垛和搬運設備。它主要由立柱、載貨臺、叉車、運行機構、卷揚機構和控制機構等所組成。到目前為止，航道式堆垛機已經(jīng)有個很大的改進。為了提高作業(yè)能力和作業(yè)效率，其運行起升、貨叉速度都有明顯提高；改善了調速技術，提高了停準精度；自動控制技術和保護措施日趨完備。自動化立體倉庫的周邊設備，主要有液壓升降臺、滾式輸送機、臺車、叉車等。這些設備與堆垛機互相配套，互相銜接，構成一個完整的裝卸搬運系統(tǒng)，完成物資的進出庫作業(yè)。(3) 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)是自動化立體倉庫的“指揮部”和“神經(jīng)中樞”。它控制堆垛機和各種周邊設備的運行，自動完成貨物的存入與揀出。自動化立體倉庫中的自動控制系統(tǒng)主要指檢測裝置、信息識別裝

10、置、控制裝置、通信裝置、監(jiān)控調度設備、計算機管理設備以及大屏幕顯示器和圖像監(jiān)視等設備。2 立體倉庫系統(tǒng)規(guī)劃2.1 設計的技術參數(shù)(1) 年吞吐量為138萬件貨物，供貨率98%、每個任務的填充數(shù)90件、每年周轉12次；(2) 倉庫每年工作300天；每天工作8個小時，其中3小時入庫，5小時出庫；(3) 倉庫規(guī)劃空間：長130m´高20m；(4) 包裝單元外型尺寸：400mm´300mm´300mm，包裝貨物質量 15kg；(5) 托盤尺寸：800mm´1200mm´150mm。2.2 倉庫庫存量及存儲空間規(guī)劃2.2.1 倉庫的庫存量庫存的貨物越多，

11、則支持特定客戶的存貨可得性也就越大，調整預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，所要求的安全庫存為如表所示.庫存安全系數(shù)供貨率庫存安全系數(shù)50.0%0.0080.0%0.8485.0%1.0490.0%1.2895.0%1.6498.0%2.0599.0%2.3399.9%3.09供貨率 庫存安全系數(shù)庫存量=（年吞吐量/年周轉次數(shù)）×，則庫存容量為（件）2.2.2 存儲空間規(guī)劃已知倉庫規(guī)劃空間：長130m´高20m，則：(1) 貨架最大長度=130-輸送系統(tǒng)寬=130-10=120m(2) 貨架最大存儲高度=20-安全距離(0

12、.9m+0.15+0.2+0.3=1.25m)-堆垛機下橫梁高(0.6m)=20-1.55-0.6=17.85m2.3 貨物單元確定及貨格尺寸設計2.3.1 貨物單元確定 1、各種碼放策略的經(jīng)驗系數(shù)序號策略代號策 略經(jīng)驗系數(shù)1OPT體積比較0.224B平行碼放+剩余空間應用+擺放約束0.232B平行碼放+ +擺放約束0.344A平行碼放+剩余空間應用+擺放約束0.2552A平行碼放+擺放約束0.463B平行碼放+剩余空間應用0.373A平行碼放+剩余空間應用0.481無0.52、 托盤的最優(yōu)體積數(shù)在不考慮填充能力與填充量的配合性約束時，裝卸單元的最優(yōu)體積應為：填充單元的體積 400mm

13、0;300mm´300mm：經(jīng)驗系數(shù)：每個任務的填充量,即每個訂單的訂貨量 90每個托盤放24件貨物，選用木托盤，每個貨格存放兩個托盤，托盤堆垛形式如圖2-1所示/圖2-1托盤貨物堆垛形式貨格尺寸設計在采用托盤堆垛形式下，我們選擇橫梁式貨架。（1）貨架截面選擇橫梁截面如圖2-2所示圖2-2橫梁截面圖立柱截面如圖2-3所示圖2-3立柱截面圖因為貨物總重0.51，所以橫梁截面我們可以選擇第一種，又因為貨架安全高度達到17.85m，所以立柱截面可選第四種（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構尺寸。各個間隙的大小:側面間隙的大小。其主要取

14、決于堆垛機的停車精度及堆垛機和貨架的安裝精度。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，在堆放兩個貨物單元時，取。垂直方向的間隙。上部垂直間隙應保證堆垛機的貨叉存取貨物過程中，微起升不與上部構件發(fā)生碰撞，一般取寬度方向間隙。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，貨物后面間隙應以貨叉作業(yè)時不碰到后面的貨物為前提，一般取，貨格主視圖和側視圖如圖2-4、圖2-5所示圖2-4貨格主視圖圖2-5貨格左視圖貨格與貨物間的關系代號：托盤存放方式不同時對應的貨格尺寸就不一樣，托盤存放在貨架上有如下兩種方式：方式一、托盤長邊對巷道對應的貨

15、格尺寸為（考慮立柱與橫截面寬度），布置如圖2-6所示圖2-6長邊對巷道尺寸示意圖方式二、托盤短邊對巷道對應的貨格尺寸為（考慮立柱與橫截面寬度），布置如圖2-7所示圖2-7短邊對巷道尺寸示意圖2.4 貨架總體尺寸設計貨架是專門用來存放成件物品的保管設備。貨架在倉儲設備的總投資中所占比例較大，施工周期長、消耗鋼材最多，對倉庫的運作模式影響極大，合理選擇和設計經(jīng)濟的貨架是很重要的。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。所謂靜態(tài)法就是根據(jù)倉庫最大規(guī)劃確定相關尺寸的方法，即由以下四個約束條件中的三個來確

16、定貨架尺寸：(1) 倉庫長度（或貨架列數(shù)）(2) 倉庫寬度（或巷道數(shù)及巷道寬度）(3) 倉庫高度（或貨架層數(shù)）(4) 倉庫容量（或貨位數(shù)）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。貨架的擺放形式有如下兩種方式：方式一、按照托盤長度方向平行于巷道因為每層貨格高度為1580mm（考慮橫梁寬度）,最大安全高度17.85m，則最大層數(shù)=，取11層 貨架高度=mm因為每個貨格長度為2725mm（考慮立柱寬度），最大安全長度為120m，則貨架列

17、數(shù)=，取44列貨架長度：考慮貨物伸出，貨架寬度為700一排貨架所用的托盤位：個倉庫設計的托盤位為235750÷327367,取8000個，貨架排數(shù) 排， 個，所以符合要求。所以設計8排貨架，當儲位深度為1時，有4個巷道，巷道寬為1500存儲區(qū)長度約119.9，寬度約面積利用率：方式二、托盤短邊對巷道貨格高度不變，所以貨架層數(shù)仍取11，貨架寬為1100貨格長度2800，則貨架列數(shù)為：，取42列 貨架長度：每一排的托盤位：排數(shù)：，取6排當儲位深度位1時，有3個巷道存儲區(qū)長度約117.6，寬度為，面積利用率為：上述兩種不同的托盤擺置就導致整個的倉庫尺寸設計有很大的區(qū)別，面積利用率是倉庫的一

18、個很重要的參數(shù)，比較兩種方式的面積利用率可知設計時采用托盤短邊對巷道方向的布置方式。3 堆垛機選型及出入庫能力校核 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。3.1重量和載荷參數(shù)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量的總和。每個托盤放32件貨物，貨重,選用木托盤，重量取，查表1，可取額定起重量為0.8.表1 單立柱巷道堆垛機的主要性能參數(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

19、（變頻調速）起升速度（m/min）2/124/16,（雙速）或者變頻調速3-30貨叉伸縮速度(m/min)3-15（變頻調速）總功率（kw）>10整機全高(m)<30最低貨位標高（mm）>560最高貨位標高(m)<48導電方式電纜小車；滑導線通訊方式遠紅外通訊；滑導線 ；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3.2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)周期與速度的關系分析，當貨架尺寸確定后，可用下面的幾個計算式來選擇速度。（1）最優(yōu)行走速度：貨架長度：堆垛機行走加速度：堆垛機行走速度（

20、2）最優(yōu)升降速度：升降速度：最大升降距離（3）最優(yōu)貨叉伸縮速度：， ：貨叉伸縮速度：貨叉伸縮的加速度：貨位寬度通過以上計算，確定各個速度的最大值，同時在滿足作業(yè)要求的情況下，盡量選取較低的速度，以盡可能地降低成本，因此通過查表2及驗算取得： .表2 堆垛機速度參數(shù)3.3堆垛機作業(yè)周期 堆垛機對貨物進行存取有兩種作業(yè)方式，即單一作業(yè)方式和復合作業(yè)方式。本次設計的堆垛機為復合作業(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。3.3.1平均單作業(yè)周期3.3.1平

21、均單作業(yè)周期當設貨架的高位H，巷道長為L，堆垛機的水平速度為，升降速度為。當堆垛機的走行機構和升降機構同時都以最大速度和從出入庫臺運行，經(jīng)過一段時間，載貨臺運行到貨架的某一位置，因兩臺機構的運行時間相等，則存在下列的關系：因為堆垛機作業(yè)周期的長短，與堆垛機的速度和作業(yè)距離，即貨架在水平方向的長度和貨架在垂直方向的高度有關，為此，可用貨架參數(shù)定義有關因素：根據(jù)對堆積的速度，調整貨架的長度和高度，一般取貨架參數(shù)，這里取固定時間，如控制信號的獲取與轉換時間等，這里??；貨叉作業(yè)的伸縮時間；水平加速度，取0.3平方米；升降加速度，取0.3平方米；故單作業(yè)每小時作業(yè)次數(shù)為：3.4倉庫效率校核堆垛機的作業(yè)能

22、力：理論出入庫能力：使用3臺堆垛機，每臺負責一個巷道，。4 輸送系統(tǒng)設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，在本設計中我們采用同端出入式4.1 輸送機速度參數(shù)設計在本次設計的倉儲系統(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，由此可計算出貨物之間的間距，其計算公式為：堆垛機出入庫能力，z=16：輸送機輸送速度：輸送物品間距取，得4.2 輸送機尺寸參數(shù)設計4.2.1 輥子長度對于托盤貨物來說，在不影響正常運輸和安全的條件下，直線段輥子長度的計算公式如下所示：輥子長度，：件貨寬度，：寬度裕量（50150），取，查表3得.表3 輥子長度4.2.2 輥子間距輥子間