設(shè)計(jì)與規(guī)劃自動(dòng)化立體庫方案書

一、立體庫的定義立體化倉庫又稱高層貨架倉庫、自動(dòng)存取系統(tǒng)AS/RS(AutomaticStorage&RetrievalSystem)。采用幾層或十幾層的高層貨架存放貨物，以巷道堆垛機(jī)為主，并結(jié)合出入庫輔助設(shè)備來進(jìn)行作業(yè)的一種倉庫。能夠按照系統(tǒng)指令自動(dòng)完成貨物的存取，并能對庫存貨物進(jìn)行自動(dòng)管理，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化出入庫作業(yè)。二、立體庫系統(tǒng)的組成自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)主要是由立體貨架、出入庫托盤輸送設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、巷道堆垛機(jī)、尺寸檢測條碼閱讀系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等部分組成。自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)與土建公共設(shè)施有關(guān)，如廠房、照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風(fēng)采暖系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等等有關(guān)。優(yōu)點(diǎn)：提高庫存占地面積，提高空間利用率；節(jié)省人力，降低人工作業(yè)強(qiáng)度及時(shí)了解庫存信息，便于盤庫；能夠及時(shí)準(zhǔn)確的尋取貨物進(jìn)行出入庫。功能：信息查詢；自動(dòng)存儲(chǔ)；自動(dòng)入庫、自動(dòng)出庫、發(fā)貨。三、存儲(chǔ)設(shè)備儲(chǔ)存載體：用于裝載物品的工具。例如托盤、容器（料箱）、單品、其他專用工具等等；儲(chǔ)存設(shè)備的選擇依據(jù)儲(chǔ)存物品形狀、重量、體積、包裝形式等特性決定。貨架類型：貨架用于存放成件或整托盤物品的保管設(shè)備。貨架類型包括：普通貨架、貫通式貨架、后推式貨架、移動(dòng)式貨架、旋轉(zhuǎn)式貨架、閣樓式貨架、專用貨架、自動(dòng)化立體倉庫貨架。普通貨架：適用于儲(chǔ)存箱、包或單品等重量輕、體積小的物品。貨架高度一般在4m以下。鉤式設(shè)計(jì)，可自由調(diào)整存取高度及間隔，一般采用人力（不用叉車等）直接將貨物（不采用托盤單元）存取于貨架內(nèi)。貫通式貨架：又叫駛?cè)胧?駛出式貨架，用于儲(chǔ)存托盤裝載單元并具有叉車升降車出入口。儲(chǔ)存密度高，存取性差，同一通道內(nèi)的貨物品種必須相同或同一通道內(nèi)的貨物必須一次完成出入庫作業(yè)。后推式貨架：存取貨依靠傾斜滑軌，貨物自動(dòng)滑送前方或被推送至后方。存取密度高，一般深度方向達(dá)到3～5個(gè)儲(chǔ)位。適用于少品種大批量物品的存儲(chǔ)，無法實(shí)現(xiàn)先進(jìn)先出的存取方式。旋轉(zhuǎn)式貨架：旋轉(zhuǎn)式貨架分為水平旋轉(zhuǎn)式和垂直旋轉(zhuǎn)式兩種，操作簡單，存取作業(yè)迅速，適用于小批量、多品種、小物品的儲(chǔ)存及管理，出入庫能力低?？蓪?shí)現(xiàn)貨到人自動(dòng)存取作業(yè)。密集庫：倉儲(chǔ)的密集式程度大幅提高，對倉儲(chǔ)面積的利用率提高，自動(dòng)化程度提升；穿梭板故障處理方便，應(yīng)急能力強(qiáng)。投資成本較橫梁式貨架較高，對土建地面的承載有較高的要求。對不同品規(guī)的貨位分布，需要有系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)和分配。料箱庫：通過穿梭車進(jìn)行料箱的存取，一臺穿梭車對應(yīng)多層料箱。通過提升機(jī)進(jìn)行穿梭小車的換層。出入庫效率較高，具有自動(dòng)排序功能。實(shí)際中多和換層提升機(jī)配合使用。高架立體庫：目前行業(yè)大型物流中心應(yīng)用較多的一種方式，自動(dòng)化程度高，出入庫效率高，單位面積的存儲(chǔ)量高，出入庫靈活，成熟穩(wěn)定。成本較高，對土建、入庫碼盤及出庫拆盤的能力有較高的要求。四、立體庫設(shè)計(jì)基本步驟1、搜集原始資料（1）獲取產(chǎn)品的特征、外形尺寸、平均庫存量、日出入數(shù)量、出入庫頻率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；（2）土建條件、現(xiàn)場地形及其倉庫環(huán)境要求等；（3）出入庫物流來源及去向、產(chǎn)品包裝形式、搬運(yùn)形式、運(yùn)輸條件等等。2、需求分析（1）根據(jù)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，對入庫的品牌進(jìn)行ABC分類；（2）根據(jù)參數(shù)確定存儲(chǔ)單元的尺寸及倉庫的容量；（3）根據(jù)出入庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析出入庫需求。3、確定存儲(chǔ)設(shè)備根據(jù)庫存量、品規(guī)、產(chǎn)品特征等基礎(chǔ)參數(shù)選擇存儲(chǔ)設(shè)備以及倉庫作業(yè)模式。4、基本方案設(shè)計(jì)根據(jù)需求分析、作業(yè)形式規(guī)劃基本的設(shè)計(jì)方案，然后再根據(jù)后續(xù)設(shè)備選型、能量需求計(jì)算以及仿真驗(yàn)證進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。5、機(jī)械設(shè)備選型根據(jù)需求分析、出入庫效率以及作業(yè)流程選擇合適的機(jī)械設(shè)備，并確定設(shè)備的主要參數(shù)。6、系統(tǒng)環(huán)節(jié)能量計(jì)算系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)完成后，需要針對于各個(gè)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)作業(yè)效率進(jìn)行計(jì)算，能力與需求是否匹配。7、系統(tǒng)仿真驗(yàn)證理論計(jì)算后，需要對系統(tǒng)各個(gè)瓶頸進(jìn)行仿真驗(yàn)證，對不合理的流程設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化修正。8、系統(tǒng)評價(jià)最后，對系統(tǒng)進(jìn)行成本核算、經(jīng)濟(jì)效益分析以及遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計(jì)。五、倉庫面積1、荷重計(jì)算法：A=mQ/kqA指立體倉庫所需面積（m2）k指立體倉庫面積利用率，即存貨面積與總面積之比mQ指立體倉庫貨物的庫存量（t）q指立體倉庫單位面積上的庫存量（t/m2）2、直接計(jì)算法：A=A1+A2+A3+A4A1指貨物有效存放面積（m2）A2指入庫驗(yàn)貨場地面積（m2）A3指出庫發(fā)貨場地面積（m2）A4指通道面積（m2）3、庫存指標(biāo)最大庫存量：mQ=（EK/30）t（每月30天計(jì)算）E指立體倉庫的月最大貨物存取量（t）K指設(shè)計(jì)最大入庫百分?jǐn)?shù)t指貨物在倉庫中平均庫存期（天）庫存周轉(zhuǎn)率：一種衡量物料在倉庫里或是整條價(jià)值流中，流動(dòng)快慢的標(biāo)準(zhǔn)。庫存周轉(zhuǎn)率=年度銷售產(chǎn)品成本/當(dāng)年平均庫存價(jià)值六、貨架設(shè)計(jì)根據(jù)倉庫最大規(guī)劃儲(chǔ)存量確定貨架尺寸。以由以下4個(gè)參數(shù)中的3個(gè)來確定貨架尺寸。1、倉庫長度（或貨架列數(shù)）；2、倉庫寬度（或巷道數(shù)）；3、倉庫高度（或貨架層數(shù)）；4、倉庫容量（或總貨位數(shù)）。貨架尺寸的計(jì)算是根據(jù)貨格尺寸、庫頂間隙、庫內(nèi)設(shè)施與墻體的安全距離以及前區(qū)尺寸確定的。1、貨架高度設(shè)計(jì)自動(dòng)化立體倉庫主要的參數(shù)是貨架高度，最佳高度直接影響占地面積、長度、寬度、起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備裝載效率以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的選擇。影響貨架高度的因素：儲(chǔ)存量、周轉(zhuǎn)率以及訂貨發(fā)送時(shí)的配套模式。2、最佳參數(shù)確定貨架高度H：貨架最佳高度取決于容量，通常在15－20m之間，當(dāng)容量為1000－1500t時(shí)，高度H為12.6m，當(dāng)容量為6000t或以上時(shí)，高度H為16.2m。貨架長度L：若倉庫作業(yè)由堆垛機(jī)上、下貨，則貨架的最佳通道長度L在80－120m之間。為保證堆垛機(jī)的托架垂直和水平移動(dòng)操作并行不悖，則H/L應(yīng)保持均衡，一般推薦采用下列比值：H/L={1/4-1/6}3、貨格及軌道尺寸貨格尺寸=裝載單元貨態(tài)尺寸+間隙尺寸側(cè)面間隙尺寸一般取50-100mm，對橫梁式貨架，一般a5＞a3，對牛腿式貨架，要求a4≥a3。垂直間隙尺寸應(yīng)保證貨叉叉取貨物過程中微起升時(shí)不與上部構(gòu)件發(fā)生干涉。軌道尺寸：裝載單元貨態(tài)尺寸+安全距離4、兩種形式貨架5、出入庫能力計(jì)算（1）循環(huán)作業(yè)時(shí)間平均單一作業(yè)循環(huán)時(shí)間：堆垛機(jī)從某一出入庫站開始向所有貨格進(jìn)行入庫作業(yè)循環(huán)（或出庫作業(yè)循環(huán)）的平均時(shí)間。當(dāng)貨架為m列，n層時(shí)，作業(yè)時(shí)間為：TS指平均單一循環(huán)作業(yè)時(shí)間（s）；tjk指從入庫開始到j(luò)列k層單程移動(dòng)時(shí)間（s）；tf指叉貨時(shí)間，在出入庫站或貨格處貨物移動(dòng)時(shí)間（s）ti指浪費(fèi)時(shí)間，控制延遲時(shí)間等（s）；（2）同端出入庫平均復(fù)合作業(yè)循環(huán)時(shí)間：入庫作業(yè)后進(jìn)行出庫作業(yè)時(shí)的循環(huán)時(shí)間。當(dāng)貨架為m列、n層時(shí)，作業(yè)時(shí)間為：

TD指平均復(fù)合循環(huán)作業(yè)時(shí)間（s）；tjk指從入庫開始到j(luò)列k層單程移動(dòng)時(shí)間（s）；tf指叉貨時(shí)間，在出入庫站或貨格處，貨物移動(dòng)時(shí)（s）；ti停機(jī)時(shí)間，控制延遲時(shí)間等（s）；tt平均貨格移動(dòng)時(shí)間，隨機(jī)確定入庫貨格和出庫貨格，作適當(dāng)次數(shù)貨格移動(dòng)求得所需時(shí)間的平均值（s）；ts出入庫站間移動(dòng)時(shí)間（s）（3）出入庫周期堆垛機(jī)基本出入庫能力用每小時(shí)內(nèi)入庫或出庫的存儲(chǔ)單元數(shù)表示。平均單一作業(yè)循環(huán)時(shí)間基準(zhǔn)出入庫能力=Ns=3600/Ts平均復(fù)合作業(yè)循環(huán)時(shí)間基準(zhǔn)出入庫能力=Nd=3600/Td其中：Ns、Nd為每小時(shí)入庫或出庫的存儲(chǔ)單元數(shù)量出入庫形式包括，同端出入庫、兩端出入庫、中間出入庫。七、輔助設(shè)備1、單立柱堆垛機(jī)和雙立柱堆垛機(jī)單立柱堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫里面的主要組成部分之一，專用于高架倉庫。機(jī)架結(jié)構(gòu)是由1根立柱、上橫梁和下橫梁組成的1個(gè)矩形框架，結(jié)構(gòu)剛度比雙立柱堆垛機(jī)差，適用于起重量在2噸以下，起升高度在16米以下的倉庫

。堆垛機(jī)在貨架之間的巷道內(nèi)運(yùn)行，主要用于搬運(yùn)裝在托盤上或貨箱內(nèi)的單元貨物；也可開到相應(yīng)的貨格前，由機(jī)上人員按出庫要求揀選貨物出庫。雙立柱堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫里面的主要組成部分之一，區(qū)別于單立柱堆垛機(jī)，機(jī)架結(jié)構(gòu)是由2根立柱、上橫梁和下橫梁組成的1個(gè)矩形框架，結(jié)構(gòu)剛度比較好，質(zhì)量比單立柱大。適用于各種起升高度的倉庫，一般起重量可達(dá)5噸，必要時(shí)還可以更大，可用于高速運(yùn)行。雙立柱堆垛機(jī)在貨架之間的巷道內(nèi)運(yùn)行，主要用于搬運(yùn)裝在托盤上或貨箱內(nèi)的單元貨物；也可開到相應(yīng)的貨格前，由機(jī)上人員按出庫要求揀選貨物出庫。控制原理：水平行走是根據(jù)激光測距器反饋的距離進(jìn)行定位的。上下升降是根據(jù)升降條碼測距器反饋的位置進(jìn)行定位的。貨叉叉取是根據(jù)貨叉位置編碼器反饋的位置進(jìn)行定位的。2、工作流程入庫準(zhǔn)備-下達(dá)入庫單-判斷入庫指令信號-運(yùn)送貨物到入庫口-判斷貨物信息是否與入庫單一致（報(bào)警提示等待處理）-RFID記錄ID信息-巷道堆垛機(jī)取貨-堆垛機(jī)運(yùn)行至相應(yīng)庫位放貨-倉庫數(shù)據(jù)更新-入庫結(jié)束出庫準(zhǔn)備-下達(dá)出庫單-判斷入庫指令信號-巷道堆垛機(jī)運(yùn)行至相應(yīng)貨物取貨-運(yùn)送貨物到出庫口-判斷貨物信息是否與入庫單一致（報(bào)警提示等待處理）-RFID記錄ID信息-巷道堆垛機(jī)放貨-倉庫數(shù)據(jù)更新-出庫結(jié)束3、水平輸送設(shè)備水平輸送設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)物件在平面上的直行、橫向、轉(zhuǎn)彎輸送和在線分揀等，并能全程跟蹤物件輸送的實(shí)時(shí)信息。自動(dòng)化立體庫碼盤/拆盤后的整托盤，主要通過輥柱輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、直線穿梭車或者環(huán)形穿梭車來傳輸至出入庫口。4、垂直輸送設(shè)備垂直輸送機(jī)又稱提升機(jī)，用于將規(guī)整物件由水平方向轉(zhuǎn)向到垂直方向輸送的輸送機(jī)械。能對物件進(jìn)行提升或下降，節(jié)約有限空間使效率最大化。主要分為往復(fù)式提升機(jī)、連續(xù)式提升機(jī)、螺旋式提升機(jī)三類。5、自動(dòng)搬運(yùn)小車AGVA