期刊_物流技术(装备版)_1204_自动化立体仓库规划与设计05_自动化立体仓库的参数选择与比较(下)

的基本数值。在人工拣选作业时限于20kg，而且不能连续
L 型
生产工场
双 U 型
生产工场
图9 库内物wk.baidu.com线 I型 是 立 库 一 端 为 入 库 作 业 ， 另 一 端 为 出 库 作 业 。 这 在大规模生产工厂中设置的分离式自动化立体仓库中应用 较 广 。 这 种 模 式 生 产 效 率 较 好 。 此 外 ，L型 和 双U型 是 根 据库内物流线路分类的。 装载单元在自动化立体仓库内部的流动线路如图9所示， 分为U型、I型、L型和双U型。所谓U型是出入库作业都
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象，在规划时进行概算。在设计阶段时充分应用计算机和 设计程序进行模拟。
堆垛机存取货物周期概算法如下： 1. 计算位于自动化立体仓库平均位置的托盘的单循环 时间。 2. 计算位于自动化立体仓库1／2高度和1／2长度位置 的托盘的单循环时间。 3. 在自动化立体仓库运转初期，把1／2作为1／3来计 算。表5为计算机计算的循环时间例。
第五讲
自动化立体仓库的参数选择与比较（下）
自动化立体仓库尺寸 装载单元的货态：这是自动化立体仓库货物存储单位
的最大尺寸。最大货态尺寸表示如下：
计算货态尺寸。这是通过包装箱和包装袋的规定尺寸
计算出来的货态尺寸。如图6所示。
堆放货态尺寸。计算货态尺寸是按理想的包装箱尺寸
计算出来的货态尺寸。但是，在实际生产中，在托盘上堆
单。也因为是自动化机械，需要一定的电费。此外，因为 无人作业，效率很高，在库管理系统化。综合考虑设备费 和人工费的结果，充分发挥了经济性。
高 层 立 体 仓 库 也 用 钢 筋 混 凝 土 制 造 ， 柱 间 距 为7～ 8m，地面承载能力按建筑法要求为0.4t/㎡ 。但实际上因 为 地 面 要 承 受 多 层 装 载 单 元 的 总 重 量 ， 一 般 要 求 是1 . 5～ 4.0t/㎡ 。其中第1层规定为6.5m，2层以上为5～6m。这种 规模的自动化立体仓库柱间面积为40～50㎡ ，是最经济的 模式。
表5 计算机计算的循环时间例表（单循环时间）
行号 1层
2层
1
81s
81s
2
65s
78s
3
65s
78s
4
65s
78s
5
65s
78s
6
65s
78s
7
65s
78s
8
65s
78s
9
65s
78s
10
66s
78s
11
68s
78s
12
70s
78s
13
72s
78s
14
74s
78s
15
76s
78s
3层
4层
5层
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
基 本 参 数 ： 15行 × 5层 ； Mx＝ 1100 mm； My＝ 1100 mm； 行 走 速 度 ： 8～ 80 m/min； 升 降 速 度 5～ 10 m/min； 货 叉 速 度 5～10 m/min。 平 均 循 环 时 间 ：92s。 注：上述数值与实测数值略有差异。
表4 物流机械的基本速度
机械名
速度（m/min）
注
堆垛机 滚子输送机
行走50～125 升降5～30 货叉15～20 10～20 20～50
表示高速情况
装载单元 单装
U 转弯式堆垛机使用时
型
I 型
Hr
H0 列方向剖面图
注：图中的数字（1，2，3，…）仅供参考
图8 分离式立体仓库货架尺寸位置图
装卸的基本数值
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都在同一侧进行。这是最普通的形式。 库内物流类型是根据现场条件、生产工厂、已有设备
和生产纲领来确定的。要求物流距离最短、效率最高。同 时，要考虑装载单元的搬运和管理体制两个因素。
一般来说，采用U型物流线路最实惠，在管理和经济方 面都有优点。特别是对于出入库场和时间受到限制时，这是 最有效的形式。相反，当要求入库和出库作业要同时进行 时，U型线路将造成拥挤和混乱，所以不能采用这种U型线 路。I型线路用于大规模生产的从一端到另一端连续作业的 情况。L型和双U型线路是根据选择作业地点的条件和生产 工程的特殊性来决定的。当库存量大，出入库频率不大时， 除上述各种库内物流线路外，还可采用活动平台，以提高效 率。把堆垛机和移动式堆垛组合使用，这种组合数种堆垛机 供货的形式，其优点在于经济性好，可集中管理。
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本期主讲：刘昌祺
整体式立体仓库货架尺寸 Lo —— 仓库列方向墙的中心间距。 Lr —— 货架列方向的立柱中心间的最大尺寸。 Lc1 —— 仓库出入库侧的墙中心到货架端立柱中心尺 寸。 Lc2 —— 仓库出入库侧的反侧墙中心到反侧货架端立 柱中心间尺寸。 Wr —— 货架排放向外侧立柱中心间最大尺寸。 W1—— 仓库出入库侧排方向墙中心距。 W2 —— 仓库出库侧反侧排方向墙中心距。 Hr —— 货架地面到上部梁下方的尺寸。
HP 入出库台
出库
2 3
入出库
1
1
货 架 全 入库 高
货架 Hp：月台位置
动作线
1 入库→HP
单循环
2 入库→出库 复合循环
3 出库→HP
图10 堆垛机周期 堆垛机的周期如图10所示，根据堆垛机动作线分类来
选择其规格型号。按照自动化立体仓库的运转方法来决定
堆垛机是单循环还是复合循环。把整个系统作为研究对
入出库台
列
12 3 4 5
2 3
4 5
6
Lc3
PP
4层
3 2 1
Lr Lu
排方向剖面图
W W
平面图
Lc4
作业。 自动化立体仓库的相关机械的基本速度见表4。 机械的工作速度可以调整，但必须根据装载单元与有
关机械的统一性来确定。在设计阶段，根据机械设备性能 和从入库到出库的时间（周期）来确定基本数值。总之， 在选择装卸设备时，一定要考虑可靠性和成本两个因素。
自动化立体仓库和普通平库的比较 普通平库和自动化立体仓库比较，后者保管容量要大 得多。如果在600㎡ 内建4个高4m的普通平库，其容积率约 为2 5～4 8％ 。 若 是 在 同 等 面 积 上 建 立 高 度 为1 6 m的 自 动 化 立体仓库，其容积率就远远大于平库。 仓库的存储效率＝容积率×出入库效率。存储效率越 高当然是可喜的事。但是，当处理货物的通道一定时，存 储效率增加，必然影响货物处理作业。自动化立体仓库的 存储效率很高，如果把普通平库高层化，整体效率将提高 很多。对于出入库频率不高的冷冻自动化立体仓库，其容 积效率越高越好。 自动化立体仓库和普通平库比较时，钢材使用方面有 较 大 区 别 。 对 于 一 层 普 通 平 库 使 用 钢 材 量 为60～90kg／ ㎡ 。 对 于 20m高 的 自 动 化 立 体 仓 库 使 用 钢 材 量 为 250～ 300kg／㎡ 。如果自动化立体仓库按5m高度折算成一层计 算 的 话 ，2 0 m高 度 折 算 成4个 平 库 ， 则 钢 材 用 量 为 （2 5 0～ 300 kg／㎡ ）／4＝62.5～75 kg／㎡ 。可见，自动化立体仓 库所用钢材较平库少得多。这是因为一般仓库使用的重量 级钢架，而自动化立体仓库使用的是轻量级钢架。自重越 小，基础工程自然廉价。可见，自动化立体仓库的单位体 积容量的建设费比普通平库要廉价一些。 普通平库主要是用叉车作业，而自动化立体仓库使用 堆垛机、周边机械、电气控制和计算机等。关于基建费和 设备费的比例问题，整体式自动化立体仓库基建费为60 ％，自动化机械为40％。因分离式自动化立体仓库没有屋 顶 、 基 础 、 墙 壁 ， 其 基 建 费 为40％ ， 而 自 动 化 机 械 费 为 60％。就整体价格而言，当然自动化立体仓库的投资费用 高一些。 虽然自动化立体仓库的建筑物造价较高，但库内是省 力化机器、总的人工费用低，在库管理和运用系统也简
2） 采 用 计 算 机 管 理 系 统 管 理 货 物 ， 增 强 了 货 物 管 理 能力，使仓库管理科学化，提高了货物管理的准确性和可
不管采用什么形式，都要根据实际条件来选择。条件 不同，其效果也不一样。必须综合考虑各种条件，选择物 流线路、计算作业时间、确定管理体制和作业人员。
周期 在选择自动化立体仓库的功能时，应该考虑货物出入 库的周期。货物出入库周期是选择自动化立体仓库的基本 单位，它表示堆垛机存取货时间的长短，即表示其效率高 低。通过对货物在库内流动的时间分析，确定各相关设备 的能力，为设计自动化立体仓库的规模提供科学依据。
表5的自动化立体仓库的货架基本数据是柱距1.35m， 货架高度为6.8m，其中最底层为0.6m，各层高度为1.1m， 最高一层为1.8m。
一旦确定了堆垛机的工作循环时间之后，按照自动化 立体仓库的设计原则，便可计算出它的基本出入库能力。 计算公式如下：
η＝3600／To （个／h） 式中：η——每小时托盘的出入库数量。
放货物时受到各种因素的影响，使实际堆放货态尺寸与计
算货态尺寸有一定误差。如图7所示。
计算货态尺寸
间隙
袋
计 算 货 态 尺 寸
膨胀
箱 偏移
堆放货态尺寸
图6 计算货态尺寸
图7 堆放货态尺寸
这些影响因素是： 包装箱或包装袋的尺寸误差。即：
堆放时，箱与箱，袋与袋之间的间隙；
堆放时，箱与袋之间的膨胀量；
堆放时产生的货物间的偏移量。
（3）加快货物的存取节奏，减轻劳动强度，提高生产 效率。以自动化立体仓库为中心的物流系统，其优越性在于 自动化立体仓库具有的快速出入库能力，准确地实现货物入 库、出库、再入库、货物盘点、清仓核资、库存显示，并及 时自动地将托盘送入生产线、将成品送到出库区。
1） 采 用 自 动 巷 道 堆 垛 机 取 代 人 工 存 取 货 物 ， 快 捷 省 力。这样没有工人和叉车入库工作，改善了工作环境，降 低了产品和设备的损坏率。
分离式立体仓库货架尺寸 图8所示为分离式立体仓库货架尺寸位置图。 图中尺 寸意义如下： Lr —— 货架列方向立柱中心距。 Lu —— 货架列方向的全长。 Lc3 —— 从出入库侧货架端到墙距离。 Lc4 —— 出入库侧的对面的货架端到墙的距离。 Wr —— 货架排方向外侧的立柱中心距。 W1—— 货架排方向工作区或安全网等的外侧尺寸。 Ho —— 货架地面到上部梁的顶面的尺寸。 Hr —— 货架地面到上部梁的下面的尺寸。 P —— 堆垛机轨道中心距。
自动化立体仓库与高位叉车库的投资、运营对比 1. 自动化立体仓库的优点
（1） 提高空间利用率，自动化立体仓库最突出的特 点是空间利用率高，节约土地。提高空间利用率和节约土 地，与节约能源和环境保护有密切联系。自动化立体仓库 的基本建设费用、照明费用、供暖费用一般都比普通仓库 节 约2 - 3倍 。 自 动 化 立 体 仓 库 的 空 间 利 用 率 为 普 通 平 库 的 4-7倍。
（2） 便 于 形 成 先 进 的 物 流 系 统 ， 提 高 企 业 生 产 管 理 水平。普通仓库只有储存货物的功能，是一种“静态储 存”。自动化立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备， 不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且可以与仓库 以外的生产环节和国内外贸易有机的连接起来，通过计算 机管理系统和自动化物料搬运设备使仓库成为企业生产物 流中的一个重要环节。形成一个“动态储存”的自动化物 流系统，减少货物库存量，降低了物流成本。在“精细化 管理”理念要求下，自动化立体仓库成为各公司“精确管 理”中不可缺少的一部分。也是物流、信息流、商流和资 金流等系统中不可缺少的重要部分。
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
91s 105s 118s
To——基本运动时间（周期）s。
根据前述公式就能计算出自动化立体仓库的货物的每 小时出入库数量。
例：设循环时间To ＝180s，则 η＝3600/180＝20个／h 即是说自动化立体仓库每小时的出入库能力为20个装 载单元。根据一台运输车的装载能力可计算出每小时需运 输车的辆数外，还可计算出堆垛机的台数，从而确定此自 动化立体仓库的规模。
表3 装卸基本数值
场所
搬运方式
搬运重量（kg)
两手上下式
30
两手倾斜式
9
右手上下式
14
左手上下式
10
右手倾斜式
4.5
左手倾斜式
4.5
65m/min行走
肩扛
20-30
装卸工作依靠人力来提高效率是有限的，物流装卸作
业 必 须 实 现 机 械 化 和 自 动 化 。 表3为 人 力 搬 运 的 装 卸 实 验