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立体仓库货架设计-说明书






摘要-------------------------------------------------------------------3

Abstract-------------------------------------------------------------4
1 绪论-----------------------------------------------------------------5

2 AS/RS 仓库主要参数确定----------------------------------------------12 2.1 单元货格尺寸的确定--------------------------------------------12 2.2 货架总体尺寸的确定方法----------------------------------------16 2.2.1 静态法确定货架尺寸------------------------------------------16 2.2.2 动态法确定货架尺寸------------------------------------------16 2.3 堆垛机平均作业循环时间的计算方法------------------------------17 2.4 立体库出入库能力的计算----------------------------------------19 2.5 货架总体布局方案确定------------------------------------------19 2.5.1 2.5.2 2.5.3 假定巷道数 NB=1---------------------------------------------19 假定巷道数 NB=3---------------------------------------------20 假定巷道数 NB=2---------------------------------------------21

2.6 本章小结------------------------------------------------------22

3 AS/RS 货物单元优化设计方法------------------------------------------23 3.1 货架布局方式--------------------------------------------------23 3.2 货位布局方式--------------------------------------------------23 3.3 托盘尺寸的确定------------------------------------------------24 3.4 托盘材质的确定------------------------------------------------26 3.5 堆码方式介绍--------------------------------------------------28 3.7 本章小结------------------------------------------------------30

致谢词---------------------------------------------------------------31 1

参考文献------------------------------------------------------------32 附录----------------------------------------------------------------33

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摘 要

本设计主要设计了一种智能化立体仓库。 对仓库内的货物进行自动化的存储与管 理,与普通仓库相比提高了货物的存取速度,增大仓库的容积率,便利对货物的分类 管理。 在仓库布局上采用动态分析法。通过 3 次计算仓库不同布局下的出入库能力,并 结合降低成本的思想,最终确定仓库采用 2 巷道、45 列、8 层的布局形式。 单元货架的尺寸的确定根据资料书上的经验选取。 货架则采用太原刚玉物流工程 有限公司的 T-1000 型货架。T-1000 自动化型立体仓库在货架中增加了水平横梁、水 平加强肋和垂直加强肋,所以整个结构非常牢固。货架的总高度随着层数和横梁数的 不同而不同。 在自动化立体仓库的周边设备中,阐述了托盘尺寸的确定、托盘材料的选择以及 托盘上货物的堆码方式。 托盘的尺寸应尽量选用标准托盘。 托盘材料上选用塑料托盘, 主要因其质轻、平稳、美观、整体性好、无钉无刺、无味无毒、耐酸、耐碱、耐腐蚀、 易冲洗消毒、不腐烂、不助燃、无静电火花、可回收。堆码方式优先采用重叠式。

关键词:自动化立体仓库;货物单元;总体布局;优化设计

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Abstract

The design of intelligent design of a main warehouse. Goods to the warehouse to automate the storage and management, compared with ordinary goods warehouse access speed, increases the rate of storage volume, to facilitate the categorization of goods. Warehouse layout in dynamic analysis. 3 times through the calculation of the layout of the warehouse under a different storage capacity, combined with the idea of reducing costs, and ultimately determine the use of 2 warehouse roadway, 45, 8-story layout of the form. Shelf unit in accordance with the size information to determine the experience of selected books. Shelf is used gangyulogistics Engineering Limited, T-1000-type shelves. T-1000-type three-dimensional warehouse automation to increase in the level of the shelf beams, horizontal and vertical strengthening rib to strengthen the rib, so the entire structure is very solid. The total height of the shelves and beams as the number of layers vary. In the surrounding three-dimensional warehouse automation equipment, set out to determine the tray size, tray selection of materials and stacking pallets of goods way. Pallet size should be the standard tray selection. Optional tray plastic tray material, mainly because of their light weight, smooth, beautiful, good integrity, no nails without thorns, tasteless non-toxic, acid, alkali, corrosion-resistant, easy-rinse disinfectant, non-perishable, non-combustion, non-electrostatic sparks, recyclable. Give priority to the use of overlapping stacking style manner. Keywords: automated storage and retrieval system(AS/RS);standard kit unit(SKU); overall layout; optimizing design

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1绪论

1.1 课题背景 自动化仓库系统(AutomatedStorageAndRetrieva1System,AS/RS)是在不直接进 行人工处理的情况下能自动存储和取出物料的系统。 由高层货架, 巷道堆垛起重机(有 轨堆垛机)、入出库输送机系统、自动化控制系统、计算机仓库管理系统及其周边设 备组成,可对集装单元货物实现自动化保管和计算机管理的仓库。广泛应用于大型生 产性企业的采购件、成品件仓库、柔性自动化生产系统(FAS),流通领域的大型流通 中心、配送中心自动化立体仓库,是物流机械与计算机技术的完美结合,这种结合使 物资的控制和管理要求实时、协调和一体化,信息自动化技术逐渐成为仓库自动化技 术的核心。计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与计算机 之间的信息可以及时地汇总,仓库计算机及时地记录订货和到货时间、显示库存量, 计划人员可以方便地作出供货决策,他们知道正在生产什么、订什么货、什么时间发 什么货,管理人员随时掌握货源及需求。 历史和现实已经充分证明,作为先进的仓储技术,使用自动化立体仓库能够产生 巨大的社会效益和经济效益。效益主要来自以下几个方面: 1、由于使用了高层货架存储货物,存储区可以大幅度地向高空发展,充分利用仓库 地面和空间,节省了库存占地面积,提高了空间利用率。目前世界上最高的立体仓库 高度已达 50 米。 立体仓库单位面积的储存量可达 7.5 吨/平方米, 是普通仓库的 5~10 倍。 2、采用计算机管理储存,可以实现货物的先进先出原则,防止货物的自然老化、变 质、生锈或发霉。 3、集装化的存储也有利于防止货物搬运过程中的破损。 4、仓储作业完全实现机械化和自动化,运行和处理速度快,提高了劳动生产率,降 低了操作人员的劳动强度。采用自动化技术后, 能较好地适应黑暗、有毒、低温和 污染等特殊场合的需要。如国内已有的冷冻物品自动化仓库和存储胶片的自动化仓 库,在低温和完全黑暗的库房内,由计算机自动控制,实现货物的出入库作业,从而 改善了工作环境,保证了安全操作,促进文明生产同时,能方便地纳入企业的物流系 统,使企业物流更趋合理化。
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5、计算机控制能够始终准确无误地对各种信息进行存储和管理,减少了货物的处理 和信息处理过程中的差错。同时,能够有效地利用储存能力,便于清点和盘库,合理 减少库存,加快资金周转,节约流动资金,从而提高仓库的管理水平。 使用自动化立体仓库,可以促进企业的科学管理,减少浪费,保证均衡生产。仓 储信息管理的及时准确,便于领导随时掌握库存情况,根据生产及市场情况及时对企 业规划做出调整,提高了生产的应变能力和决策能力。同时,使用自动化立体仓库, 可以提高操作人员素质和管理人员的水平,从而带动企业其他部门人员素质的提高。 1.2 课题意义 自动化立体仓库是一个复杂的综合自动化系统, 是一个由彼此相互作用的诸因素 和各环节所构成的综合系统。 同时,建立自动化立体仓库,投资较大。着手建造自动化立体仓库,一定要考虑 经济原则,学会未雨绸缪,精打细算,确定立体仓库相关的技术参数。那么,在有限 的仓库空间内,如何最大效率的利用,储存尽可能多的货物,尽可能快地提高工作效 率,是设计过程中首先要考虑的问题,也是整个设计过程的关键。 在自动化立体库里, 存放的经常是品种繁多、 大小不一的几十种甚至几百种货物, 货物在货架区的存取,在库内的运输都是以集装化单元的形式进行的。这种集装有效 地将分散的物流各项活动联结成一个整体,是物流系统化中的核心内容和主要方式。 它贯穿了整个物流过程各项活动,在全过程中发挥作用,因而许多人已将其看成是干 线物流发展方向。 因此,在自动化立体库里,确定货物单元显得尤为重要。货物单元是指进行出入 库作业和储存的集装单元,由集装单元化器具和货物二部分组成。一般需要确定两个 方面的内容:集装单元化器具的类型:货物单元的外形尺寸和重量。 它不仅影响到仓库 的投资,而且直接影响到整个仓储物流系统的配备、布局结构设施选型以及利用效率 等物流评价指标。 立体库常用的集装单元化器具有托盘和集装箱,且以托盘最为常见。由于在货物 单元中,集装单元化器具是货物的载体,因此集装单元化器具的性能决定了它所承载 货物单元的码放要求,同时,决定了货物单元尺寸这一重要参数。 货物单元尺寸的确定不是随意的,它与货架布局,货物的码放方式,运输输送方 式以及输送设备的选型等诸多因素有着密切的关系,同时也影响着仓库容量,仓库的

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出入库能力以及仓库空间利用率等参数。 对于品种繁多、包装尺寸不一的货物,如何确定货位单元器具的最优尺寸,从而 确定仓储区布局,输送设备型号, 使得仓库的空间利用率最高,是自动化立体仓库 设计过程中首先要考虑的经济性原则。 1.3 仓库设计流程 自动化立体仓库的规划设计是一项复杂的系统工程, 目前国内外普遍采用传统的 设计方法,相关的研究成果比较少,常用的设计流程与步骤如图 1-1 所示。

图 1-1 自 动 化 立 体 库 规 划 设 计 流 程 1、搜集研究原始资料 确认建设立体库的必要性。根据企业的生产经营方针,企业物流系统的总体布置 和流程,分析确定立体仓库在企业物流系统中的位置、功能和作用。 根据企业的生产规模和水平,以及立体库在整个物流系统中的位置,分析企业物 流和生产系统对立体库的要求,并考虑企业的经营状况和经济实力,确定立体库的基 本规模和自动化水平。 调查拟存货物的品名、特征(例如易碎、怕光、怕潮等)、外形及尺寸、单件重量、 平均库存量、最大库容量、每日入出库数量、入库和出库频率等,以便确定仓库的类 型、库容量和出入库频率等。 了解建库现场条件,包括气象、地形、地质条件、地面承载能力、风及雪荷载、
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地震情况以及其它环境影响等。 调查了解与仓库有关的其它方面的条件。 例如, 入库货物的来源及入库作业方式, 进、出库门的数目,包装形式和搬运方法,出库货物的去向和运输工具等。 2、确定仓库的结构类型和作业方式 立体仓库一般都是由建筑物、货架、理货区(整理和倒货区域)、管理区、堆垛机 械和配套机械几部分组成的。确定仓库的结构类型就是确定各组成部分的结构组成, 如: (1 ) 建筑物的特征:原有还是新建,高层还是低层等; (2 ) 货架的结构和特征:库架合一或库架分离式,横梁式或牛腿式,焊接式或组 合式等; (3 ) 理货区的面积和功能:和高架区的位置关系, 所进行的作业, 配备的设施等; (4 ) 堆垛机械的类型:有轨巷道式堆垛机、无轨堆垛机、桥式堆垛机和普通叉 车等; (5 ) 配套设备的类型:配套设备主要指那些完成货架外的出入库搬运作业、理货 作业以及卡车的装卸作业等的机械和设备。包括叉车、托盘搬运车、辊子输送机、链 条输送机、升降台、有轨小车、无轨小车、转轨车以及称重和检测识别装置等,对于 一些分拣仓库,还配备有自动分拣和配货的装置。应根据立体库的规模和工艺流程的 要求确定配套设备的类型。 (6 ) 最后,根据工艺要求,决定是否采用拣选作业。如果以整单元出库为主, 则采用单元出库作业方式;若是以零星货物出库为主, 则可采用拣选作业方式:并根据 具体情况,确定采用“人到货前”拣选,还是“货到人处”拣选。 3、仓库主要参数的确定 (1 ) 确定货物单元的形式、尺寸和重量 货物单元是指进行出入库作业和储存的集装单元, 由集装单元化器具和货物二部 分组成。因为单元式立体仓库是以单元化搬运为前提的,所以确定货物单元的形式、 尺寸及重量显得尤为重要。一般需要确定两个方面的内容:集装单元化器具的类型; 货物单元的外形尺寸和重量。 立体库常用的集装单元化器具有托盘和集装箱,且以托盘最为常见。托盘的类型 又有许多种,如平托盘、箱式托盘、柱式托盘和轮式托盘等,一般要根据所储存货物 的特征来选择。 当采用堆垛机作业时, 不同结构的货架, 对托盘的支腿有不同的要求,
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在设计时尤其要注意。 为了合理确定货物单元的尺寸和重量,需要对所有入库的货物进行 ABC 分析,以 流通量大而种类较少的 A 类货物为主要矛盾,选择合适的货物单元的外形尺寸和重 量。对于少数形状和尺寸比较特殊以及很重的货物,可以单独进行储存。 立体仓库是以单元化搬运为前提的,所以确定货物单元的形式、尺寸及重量是一 个重要的问题。它不仅影响仓库的投资,而月对于整个物流和仓储系统的配备、设施 以及有关因素都有极为重要的影响。因此,为了合理确定货物单元的形式、尺寸和重 量,需要对所有入库的货物,抓住在流通中的关键环节,对货物单元的品种进行 ABC 分析, 选择最为经济合理的方案。对于少数形状和尺寸比较特殊以及很重的货物, 可以单独处理。例如,汽车上的前桥、后桥、车身等大件,形状不规则,尺寸又大, 难以形成单元,就不一定非要与其它零件同入一个立体仓库.它们的储存问题可以用 推式悬挂输送机或者其它方式单独处理. (2 ) 确定堆垛机械和配套设备的主参数 立体库常用的堆垛机械为有轨巷道堆垛机、无轨堆垛机(高架叉车)、桥式堆垛机 和普通叉车等。在总体设计时,要根据仓库的高度、自动化程度和货物的特征等合理 选择其规格结构,并确定其主要性能参数(包括外形尺寸、工作速度、起重量及工作 级别等)。 立体库配套设备的配备应根据系统的流程和工艺统筹考虑, 并根据立体库的出入 库频率、 货物单元的尺寸和重量等确定各配套机械及设备的性能参数.如对于输送机, 则根据货物单元尺寸确定输送机的宽度,根据立体库的频率要求确定输送机的速度。 总体设计时,要根据仓库的规模、货物的品种、出入库频率等选择最合适的机械 设备, 并确定其主要参数;根据出入库频率确定各个机构的工作速度:根据货物单元的 重量选定起重、装卸和堆垛设备的起重量;对于输送机,则根据货物单元尺寸确定输 送机的宽度,并确定使整个系统协调工作的输送机的速度。 (3 )确定仓库总体尺寸 确定仓库的总体尺寸,关键是确定货架的长宽高总体尺寸。立体仓库的设计规模 主要取决于其库容量,即同一时间内储存在仓库内的货物单元数。如果已经给出库容 量,就可以直接应用这个参数;如果没有给出,就要根据拟存入库内的货物数里,出 入库的规律等,通过预测技术来确定库容量.根据库容量、货物单元尺寸和所采用的 作业设备的性能参数以及其它空间限制条件,即可确定仓库的总体尺寸。
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4、确定仓库的总体布置 确定了立体仓库的总体尺寸的后,便可进一步根据仓库作业的要求进行总体布 置。主要包括立体仓库的物流模式、高架区的布局方式和入出库输送系统的方式。 5、选定控制方式 立体仓库的控制方式,一般可分为手动控制和自动控制二种。 手动控制方式设备简单,投资小,对土建和货架的要求也较低。主要适用于规模 较小,出入库频率较低的仓库,尤其适用于拣选式仓库。 自动控制是立体库的主要控制方式。 立体库的自动控制系统根据其控制层次和结 构不同,可分为三级控制系统和二级控制系统,一般由管理级、监控级和直接控制级 组成(二级控制系统由管理级、控制级组成),可完成立体库的自动认址和自动程序作 业。适用于出入库频率较高、规模较大的立体仓库,特别是一些暗库、冷库或生产线 中的立体仓库,可以减轻工人的劳动强度,提高系统的生产率。 6、选择管理方式 立体仓库的管理方式一般可分为人工台帐管理和计算机管理二种方式。 台帐管理 方式仅适用于库存量较小, 品种不多, 出入库频率不高的仓库。 在自动化立体仓库中, 一般都采用计算机管理,与自动控制系统结合,实现立体库的自动管理和控制,是立 体仓库管理的主要方式。在总体设计阶段,要根据仓库的规模、出入库频率、生产管 理的要求、仓库自动化水平等方面的因素综合考虑选定一种管理方式。 7、提出土建、公用设施的要求 在总体设计时,还要提出对仓库的土建和其它公用设施的要求: 根据货架的工艺载荷,提出对货架的精度要求。 提出地面需要承受的载荷以及对基础均匀沉降的要求。 确定对采暖、采光、通风、给排水、电力、照明、防火、防污染等方面的要求。 8、投资概算 分别计算立体库各组成部分的设备费用、 制造费用、 设计及软件费用、 运输费用、 安装及调试费用等,综合得到立体仓库的总投资费用。 9、进度计划 提出立体仓库设计、 制造、 安装、 调试以及试运营的进度计划、 监督和检验措施。 1.4 课题的主要工作 本课题是要设计一种智能化立体仓库,其目的是要对仓库内的货物进行自动化
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的存储与管理,提高货物的存取速度,增大仓库的容积率,便利对货物的分类管理。 立体仓库设计的内容涉及:(1)仓库的布局,要求增大仓库容积率的同时提高货物存 取的便利性与效率; (2)货架的设计,要求提高货架存储不同货物的柔性及便利性。 1.5 论文的章节安排 本文共分三章。研究内容分别为:第 1 章绪论,介绍课题背景与意义以及课题的 内容。第 2 章 AS/RS 仓库主要参数的确定,介绍了牛腿式货架的主要参数,堆垛机平 均作业循环时间,立体库出入库能力的确定。第 3 章 AS/RS 货物单元优化设计方法 1.6 初步方案的想法 通过查阅资料,以及根据老师的要求初步对设计的内容的一个预设想法。由于本 人的实习单位是重庆渝安集团, 因此在没有具体的针对性的情况下仓库主要货物的参 考尺寸主要为渝安集团产品。部分产品打包后尺寸如下: EQ6380LF 后减震 EQ6380LF 前支柱 205 前支柱 250×200×295; EQ6400LF K07Ⅱ后 570×295×145; 205 后减震 550×230×145; 减震弹簧 255×205×312 480×147×122 525×345×220

企业的货物流通频率不大,对立体仓库的进出货能力需求在 1000 次/日。仓库规 模, 部分参考太原刚玉物流工程有限公司为重庆隆鑫摩托车事业部设计的立体仓库规 模。3 巷道 6 排,每排 30 列,8 层,因此仓库总货位数为 1440 个。最终的方案的确 定会在后面的章节中进行阐述。

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2 AS/RS 仓库主要参数确定

2.1 单元货格尺寸的确定 货格是货架内存储货物的单位空间,货位是货格内存放一个单元货物的位置。每 个货格内可有一个货位或多个货位。 货物单元尺寸确定好以后,就可确定货格尺寸。在立库设计中,货格尺寸是一项 极其重要的内容,因为它直接关系到仓库面积和空间利用率,也关系到仓库能否顺利 地存取货物.对于给定尺寸的货物单元,货格尺寸主要取决于货物单元四周需留的间 隙的大小和货架构件的有关尺寸。四周间隙留得太大或太小,都不合理。若间隙太大 的话,会造成空间浪费,使得空间利用率下降,进而影响仓库的库容量。若间隙太小 的话,未留出足够的空隙容纳由于货架的制造安装误差、堆垛机运行轨道误差、堆垛 机的制造误差及重复定位误差、货箱在巷道口的位置误差、认址片的误差等等所引起 的尺寸偏移,而影响堆垛机的存取作业的顺利完成。

图 2-1 牛腿式货架载货示意图

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表 2-1 货格与货位间的尺寸代号及名称

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 面介绍间隙尺寸的确定: 1、侧面间隙 侧向间隙 a3 的确定,主要应该考虑以下各项误差: (l)来自堆垛机的误差有:堆垛机的停车误差和重复定位误差、 堆垛机立柱的垂直 度误差、堆垛机运行地轨的不平度误差(这两项误差均造成堆垛机立柱顶部产生横向 偏移,位于货架顶层的货物相对于底层的货物,其横向偏移量最大)。 (2)来自货架的误差有:货架立柱的垂直度误差(使柱顶产生横向偏移)、 货架在偏 载作用下的变形误差. (3)来自货箱的误差有:货箱的尺寸误差(按规定,货物单元的外形尺寸偏差不得 大于 5mm)、货箱最初停在巷道口时的位置偏差。除以上各项误差外,还要留一定的 安全裕度。 侧向间隙 a3 的取值一般在 50~1OOmm 范围内选用。对于高度在 5m 以下的低层货 架、低速堆垛机的仓库,a3 不大于 50mm;对于高度在 5~12m 之间的中高层货架、中高 速型的堆垛机的仓库,a3 不大于 75mm;对于高度在 12m 以上的高层货架、高速型的堆 垛机的仓库,a3 不大于 10Omm。对牛腿式货架,要求 a4≥a3。 综上所述,根据仓库高度为 12m,故选择 a3 尺寸为 50mm,a4 尺寸为 70mm 2、垂直间隙(h2、h4) 影响 h2 和 h4 大小的各种误差包括:堆垛机起升机构的停准误差;在确定 h2 时,首
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先,要考虑货叉的微升降行程,第二要考虑以下几项误差累积:货叉升降时的定位误 差、货物高度误差、认址误差、货架托梁(或横梁)的高度误差等。第三,要考虑货叉 在伸出以后的下垂量,该值由货叉各节之间的间隙和货台的倾斜量组成,还要考虑在 货箱压力作用下,货叉的弹性下挠。最后,要加上一个安全裕度。 货格高度的确定,主要取决于单元货物上部垂直间隙场和下部垂直间隙场的尺 寸。在确定垂直间隙时,上部垂直间隙 h2 应保证货叉叉取货物过程中微起升时不与 上部构件发生千涉。一般 h2) (货叉上浮动行程+各种误差)。下部垂直间隙 h4 应保证 堆垛机货又自由进出货架货位存取货物, 一般 h4≥(货叉厚度+货叉下浮动行程十各种 误差)。 本设计采用太原刚玉物流工程有限公司的 T-1000 型立体仓库货架,根据货架参 数表确定:标准层 h2=90mm h4=150mm ; 横梁层 h2=230mm h4=290mm

3、宽度以及宽度方向间隙(b0、b3、b4) 前面间隙场的选择应根据实际情况确定,对牛腿式货架,应使其尽量小后面间隙 b4 的大小应以货叉作业时不与后面拉杆发生干涉为前提。 根据 T-1000 型货架宽度确定标准

货架宽度确定表 货物宽 W 1400 故确定 堆垛机过道宽 WC=W+150 1550 b0=1450mm ; b3=b4=25mm
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(单位:mm) 货架总宽 (包括加强 肋) 4510

货架面板宽 WS=W+50 1450

货架宽(外形) Wr=WC+ 2WS 4450

4、单元货格长度 a0

T-1000 型货架跨度计算表

根据表格可选出货架单元货架跨度 a0=1300mm 5、单元货格高度 h3 根据 T-1000 型仓库货架参数确定(详见《自动化立体仓库设计》刘昌祺、董良 主编,P350 页) 。具体数据如下: 单元货物高度: 1150mm 底层高度: mm) 总层数 8 总高 最下层 度 11550 450 1 1300 2 1440 3 1300 4 1440 5 1300 6 1440 7 1300 8 1580 450mm 顶层高度: 标准层高度: 1580mm 1300mm 横梁曾高度: 1440mm (单位:

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2.2 货架总体尺寸的确定方法 货架的总体尺寸也就是货架的长、宽、高等尺寸,下面介绍二种确定货架尺寸的 基本方法。 2.2.1 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。 1、货架列数 2、巷道数(或货架排数) 3、货架层数 4、总货位数 当单元货格尺寸确定后,如果知道货架的排数、列数、层数和巷道宽度,即可按 下面的公式(2-1),(2-2),(2-3)计算出其总体尺寸。 长度 L=货格长度×列数 + 立柱片宽度 宽度 B=(货格宽度×2 + 巷道宽度 + 相邻两排货架间距)×排数/2 (2-1) (2-2) (2-3)

其中 H。为货架第一层距离地面的高度,由堆垛机的高度决定,一般为 0.5 米。 Hi(i=1,2,??,n-1)为各层高度,共 n 层,Hn 为第 n 层(货架顶层)高度,取决于 堆垛机是否为载人搭乘型。非搭乘型的为 12 米,搭乘型的为 2.2 米。 巷道宽度=堆垛机最大外形宽度+(150~200)mm 2.2.2 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。 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。描述为 : 已知总货位数 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。试确定货架的最佳布置和尺寸。 由于总货位数和货架高度 H(或层数 NH)已定,故最佳布置就是能满足出入库频 率要求的最少的巷道数。 此时配备的堆垛机数最少, 相应投资也就最小。 具体步骤为: 1、假定巷道数 NB=1,则货架列数 NL=Q/(2NBNH) 2、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
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(2-4)

期 Ts。 3、计算整个仓库的出入库能力,P=NB×3600/Ts 4、比较 P 和 P0。若 P< P0,所设计货架达不到出入库频率要求,试算 NB=2 的情 况,重复 1~4 的计算,直到 P≥P0 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。 值得注意的是, 总体尺寸的确定除取决于以上因素外, 还受用地情况、 空间制约、 投资情况和自动化程度的影响。故需根据具体情况和设计者的实际经验来综合考虑, 统筹设计,而且在设计过程中需要不断地修改和完善。 2.3 堆垛机平均作业循环时间的计算方法 在自动化立体仓库中,货物的存取作业有二种基本方式见图(2-2),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。本设计仅采用单一作业方式。

图 2-2 堆 垛 机 作 业 的 单 作 业 与 复 合 作 业 1、平均单一作业循环时间的计算 单一作业循环时间是指堆垛机完成一次单入库或单出库作业所需要的时间。 在图 中,0 点为出入库台,P 点为作业货位,则完成此项作业的时间见公式(2-5). ts=2×top+2×tf +tj (2-5) 式中 top——从出入库台 O 到货位 P 的运行时间(s)。且有 top =ti+th 。ti 为从 O 点到 P 点的水平运行时间,th 为从 O 点到 P 点的垂直运行时间。
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tf——堆垛机货叉叉取(或存放)作业时间(S)。且有 tf=tload+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下货 物的时间。 tj——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 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循环时间,即堆垛 机从某一出入库站开始向所有货格进行入库作业循环(或出库作业循环)所需要的总 时间被货格数除所得的时间。 当出入库台在货架的一侧 P0 点, 见图 2-3, P0 为原点, 以 在货架内取两个点 P1 和 P2,P1 和 P2 的坐标为

其中 L 为货架全长,H 为货架全高

图 2-3 平 均 单 一 作 业 循 环 时 间 的 计 算 分别计算从 P0 到 P1、P2 二点的作业周期,将二者的平均值,作为该巷道堆垛机的 平均作业周期。即平均单一作业循环时间的经验公式(2-6)。 Ts= (2-6) 或 Ts=tP1+tP2+2×tf+ts (2-7)
1 2

×

[t(P1)+t(P2)]

式中 t(P1)——堆垛机完成 P1 货位的作业循环时间(s)

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t(P2)——堆垛机完成 P2 货位的作业循环时间(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) tf——堆垛机货叉叉取(或存放)作业时间(s)。 2.4 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。 采用单一作业循环方式时,堆垛机的出入库能力见公式(2-11)。 Ns = 3600/ Ts (2-11)

式中 Ns——每小时出库或入库货物单元数(存储单元/h) Ts—— 平均单一作业循环时间(s) 2.5 货架总体布局方案确定 根据前面 2.2 和 2.3 的计算方法确定具体的仓库布局过程如下: 已知总货位数 1440, 日出入库频率 P0 为 1000 次左右, 货架最大高度 11550mm (总 层数 8) ,堆垛机速度参数满载行走速度 80m/min;升降速度 12m/min;伸叉速度 30m/min。货叉伸长最大距离为 1600mm,升降最大距离为 180mm。 2.5.1 假定巷道数 NB=1

根据动态法确定货架尺寸方法有:货架列数 NL=90 ,L=117000mm ,H=11550mm 根据经验公式法求平均单一作业循环时间 由 P1X=L/5=23400mm=23.4m P2X=2L/3=78000mm=78.0m 1.求 t(P1): top1= ti1+th1=
23 . 4 80 1 .6 30 ? 60 ? ? 60 ? 7 .7 12 0 . 18 12 ? 60 ? 60

P1Y=2H/3=7700mm=7.7m ; P2Y=H/5=2310mm=2.3m =17.55+38.5≈56.1s =3.2+0.9=4.1s ;

tf1=tload1+tlift1=

tj 根据网络上查到的数据暂定为 5s。 ∴t(P1)=56.1+4.1+5=65.2s 2. 求 t(P2): top2= ti2+th2=
78 . 0 80 1 .6 30 ? 60 ? ? 60 ? 2 .3 12 0 . 18 12 ? 60 ? 60

=58.5+11.5=70.0s =3.2+0.9=4.1s

tf2=tload2+tlift2=

tj 根据网络上查到的数据暂定为 5s。
19

∴t(P2)=70.0+4.1+5=79.1s 3.求平均单一作业循环时间 Ts Ts=
1 2

×[t(P1)+t(P2)]=(65.2+79.1)/2≈72.2s

4. 仓库的日出入库能力 P(按 8 小时工作计算) P=8×NB×3600/Ts=8×1×3600/72.2=400 次/h <P0 ∵P<P0 2.5.2 ∴调大仓库的巷道数。下面试选择 3 条巷道进行计算

假定巷道数 NB=3

根据动态法确定货架尺寸方法有:货架列数 NL=30 ,L=39000mm ,H=11550mm 根据经验公式法求平均单一作业循环时间 由 P1X=L/5=7800mm=7.8m P2X=2L/3=26000mm=26.0m 1.求 t(P1): top1= ti1+th1=
7 .8 80 ? 60 ? 7 .7 12 ? 60 ? 0 . 18 12 ? 60 ? 60

P1Y=2H/3=7700mm=7.7m ; P2Y=H/5=2310mm=2.3m =5.85+38.5≈44.4s =3.2+0.9=4.1s ;

tf1=tload1+tlift1=

1 .6 30

tj 根据网络上查到的数据暂定为 5s。 ∴t(P1)=44.4+4.1+5=53.5s 2. 求 t(P2): top2= ti2+th2=
26 . 0 80 1 .6 30 ? 60 ? ? 60 ? 2 .3 12 0 . 18 12 ? 60 ? 60

=19.5+11.5=31.0s =3.2+0.9=4.1s

tf2=tload2+tlift2=

tj 根据网络上查到的数据暂定为 5s。 ∴t(P2)=31.0+4.1+5=40.1s 3.求平均单一作业循环时间 Ts Ts=
1 2

×[t(P1)+t(P2)]=(53.5+40.1)/2≈46.8s

4. 仓库的日出入库能力 P(按 8 小时工作计算) P=8×NB×3600/Ts=8×3×3600/46.8=1840 次/h >P0 ∵P》P0 如果选择 3 巷道会造成资源浪费 ∴最终选择 2 巷道,下面进行验算。

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2.5.3

假定巷道数 NB=2

根据动态法确定货架尺寸方法有:货架列数 NL=45 ,L=58500mm ,H=11550mm 根据经验公式法求平均单一作业循环时间 由 P1X=L/5=11700mm=11.7m P2X=2L/3=39000mm=39.0m 1.求 t(P1): top1= ti1+th1=
11 . 7 80 1 .6 30 ? 60 ? ? 60 ? 7 .7 12 0 . 18 12 ? 60 ? 60

P1Y=2H/3=7700mm=7.7m ; P2Y=H/5=2310mm=2.3m =8.775+38.5≈47.3s =3.2+0.9=4.1s ;

tf1=tload1+tlift1=

tj 根据网络上查到的数据暂定为 5s。 ∴t(P1)=47.3+4.1+5=56.4s 2. 求 t(P2): top2= ti2+th2=
39 . 0 80 1 .6 30 ? 60 ? ? 60 ? 2 .3 12 0 . 18 12 ? 60 ? 60

=29.25+11.5=40.8s =3.2+0.9=4.1s

tf2=tload2+tlift2=

tj 根据网络上查到的数据暂定为 5s。 ∴t(P2)=40.8+4.1+5=49.9s 3.求平均单一作业循环时间 Ts Ts=
1 2

×[t(P1)+t(P2)]=(56.4+49.9)/2≈53.2s

4. 仓库的日出入库能力 P(按 8 小时工作计算) P=8×NB×3600/Ts=8×2×3600/53.2=1080 次/h ≈P0 ∴最终决定仓库为两巷道。 货架列数 NL=45 ,货架总长 L=58500mm ,货架总高 H=11550mm

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2.6 本章小结 本章主要介绍了自动化立体仓库设计过程中仓库主要参数确定的方法以及具体 计算过程,其中包括单元货格尺寸的确定,货架整体尺寸的确定方法,堆垛机平均作 业循环时间的确定以及立体库出入库能力的计算,它们是一个非常重要的部分,是整 个仓库系统设计的基础。 规划设计过程中它们之间的相关衔接关系可以用下面的流程 图 2-4 来表示。

图 2-4 仓库主要参数规划设计流程图

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3 AS/RS 货物单元优化设计方法

3.1 货架布局方式 货架布局方式一般有横列式、纵列式和混合式。所谓横列式,就是货架排的方向 与库房的长边平行。若货架排的方向与库房宽边垂直排列,就是纵列式。两者皆有, 则是混合式。

a) 横列式货架布局 图 3-1 货 架 布 局 形 式

b)纵列式货架布局

如 图 3-1 所示,横列式布置货架,作业通道数目较少,减少作业机械设备的数 量, 降低了资金投入,但巷道较深,需要考虑根据作业循环时间的要求,确定巷道 堆垛机的性能参数。纵列式布置货架,作业通道相对增多,可以考虑通过采用巷道转 轨车、转弯轨道(转弯堆垛机)、轨道道岔,将巷道堆垛机从一巷道转入另一巷道,实 现多巷道公用一台堆垛机,适用于出入库系统频率较低的多巷道仓库.究竟是采用横 列式还是纵列式,需要根据具体的仓储空间大小、设计库容量以及整体规划布局设计 要求来最终决定。因根据出入库能力和节约成本考虑,最终设计仓储巷道为 2 巷道、 4 排、每排 45 列,所以决定采用横列式货架布局。 3.2 货位布局方式 货位布局方式一般有横列式、纵列式和混合式。 横 列 式 :将货位的长边与主作业通道形成垂直关系的布置方式。 纵 列 式 :将货位的长边与主作业通道形成平行关系的布置方式。 混 合 式 :是货位的长边与主作业通道既存在垂直关系,也存在平行关系的布 置方式。

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a)横列式货位布局 图 3-2 货位布局方式

b) 纵列式货位布局

如图 3-2 所示,货位的布局方式决定了托盘的进叉方式。横列式,货位长边与 主作业通道垂直,说明巷道堆垛机在作业通道工作叉取货物时,是沿着托盘的长边方 向进叉的。同理而纵列式,是巷道堆垛机沿着托盘的短边方向进叉叉取货物的。本设 计由于采用的托盘尺寸为 1400mm×1100mm,托盘较长,所以采用横列式货位布局 采用纵列式的货位布局方式,使运输搬运能够顺畅进行,要求货架区外搬运货物 单元的运输通道宽度更大,相应的可以用于规划的货架区的宽度就会减少。采用横列 式的货位布局方式,货架区内的存取货物单元的通道宽度要考虑托盘长度尺寸,为运 输输送系统留出的宽度更大的。如图 3-3 所示。

①运输搬运设备 区.

② 运输通道的宽度

③ 单元货位式货架

a) 横列式货位布局 b)纵列式货位布局 图 3-3 不同的货位布局方式对运输通道的影响 3.3 托盘尺寸的确定 托盘虽然只是一个小小的器具,但由于托盘具有重要的衔接功能、广范围的应用 性和举足轻重的连