自动化立体仓库

什么是自动化立体仓库

一般是指采取几层、十几层乃至几十层高的货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备执行货物入库和出库作业的仓库。受于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库”。

立体仓库的造成和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初，美国显现了采取桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初显现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采取计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在欧洲和美国得到快速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，而且发展速度越来越快，形成当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。

我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并没有晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所），1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库（高15米，机械部起重所负责），该库1980年投入运行。到迄今为止，我国自动化立体仓库数量已逾过200座。立体仓库受于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采取计算机执行控制治理而利于企业实行现代化治理等特点，已形成企业物流和生产治理不可缺少的仓储技术，越来越承受企业的重视。自动化高架仓库应用规模很广，差不多遍布所有行业。在我国，自动化高架仓库应用的行业首要有机械、冶金、化工、航空航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机场、港口等。

自动化立体仓库是现代物流系统中快速发展的一个重要构成部分, 它具有节约用地、减轻劳动力度、清除差错、提升仓储自动化水平及治理水平、提升治理和操作人士素质、减弱储运损耗、有效地降低流动资金的积存、提升物流效率等诸多优点。与厂级计算机治理信息系统联网以及与生产线紧密相连的自动化立体仓库更是当今CIMS(计算机集成制造系统)及FMS(柔性制造系统)必不可少的要害环节。

自动化立体仓库的组成

自动化立体仓库首要由三大类设施构成：

(一)土建及公用工程设施

1．库房。库存容量和货架规格是库房设计的首要根据。

2．消防系统。对于自动化立体仓库来说，受于库房范围大，存储的货物和设备较多且密度大，而仓库的治理和操作人士较少，所以仓库内一般都采取自动消防系统。

3．照明系统。

4．活力系统。

5．通风及采暖系统。

6．其余设施。如排水设施、避雷接地设施和环境保护设施等。

(二)机械设备

1．货架。构铸货架的材料一般选用钢材或钢筋混凝土，钢货架的优点是构件尺寸小，制作方便，安装建设周期短，而且可以提升仓库的库容利用率。钢筋混凝土货架的优点在于其防火性能较好，抗腐蚀能力较强，维护保养也相对简单。自动化立体仓库的货架一般都分隔成一个个的单元格，单元格是用于存放托盘或直接存放货物的。

2．货箱与托盘。货箱和托盘的基本功能是装小件的货物，以便于叉车和堆垛机的叉取和存放。采取货箱和托盘存放货物可以提升货物装卸和存取的效率。

3．巷道机。巷道机是自动化立体仓库中最重要的设备，它是随自动化立体仓库的显现而发展起来的专用起重机。巷道机可在高层货架间的巷道内往返运动，其升降平台可作上下运动，升降平台上的货物存取装置可将货物存入货格或从货格中取出。

4．周边搬运设备。搬运设备一般是由电力来驱使，由自动或手动控制，把货物从一处移到另一处。这类设备包含输送机、自动导向车等，设备形式可以是单机、双轨、地面的、空中的、一维运行(即沿水平直线或垂直直线运行)、二维运行、三维运行等。其作用是配合巷道机完成货物的输送、转移、分拣等作业。在仓库内的首要搬运系统因故停止工作时，周边设备还可以发挥其作用，使作业继续执行。

(三)电气与电子设备

1．检测装置。检测装置是用于检测各种作业设备的物理参数和相应的化学参数，通过对检测报告的判定和处理可为系统决策供应最佳根据，以保证系统安全牢靠地运行。

2．信息识别设备。在自动化立体仓库中，该种设备必不可少，它是用于采集货物的品名、类别、货号、数量、等级、目的地、生产厂、货物地址等物流信息。这类设备一般采取条形码、磁条、光学字符和射频等识别技术。

3．控制装置。自动化立体仓库内所配备的各种存取设备和输送设备务必具有控制装置，以达到自动化运作。这类控制装置包含普通开关、继电器、微处理器、单片机和可编程序控制器等等。

4．监控及调度设备。监控及调度设备首要负责协调系统中各部分的运行，它是自动化立体仓库的信息枢纽，在整个系统中举足轻重。

5．计算机治理系统。计算机治理系统用于执行仓库的账目治理和作业治理，并可与企业的治理系统交换信息。

6．报告通信设备。自动化立体仓库是一个构造复杂的自动化系统，它由大量的子系统构成。各系统、各设备之间需要执行大批的信息交换以完成规定的任务，所以需要大批的报告通信设备作为信息传递的媒介，这类设备包含电缆、远红外光、光纤和电磁波等。

7．大屏幕表明器。这是为了仓库内的工作人士操作方便，便于观察设备情形而设置的。

自动化立体仓库的优缺点

自动化立体仓库的首要优点有下方几个方面：

1．受于能充分利用仓库的垂直空间，其单位面积压储量远远大于普通的单层仓库(一般是单层仓库的4-7倍)。当前，世界上最高的立体仓库可达40多米，容量多达30万个货位。

2．仓库作业全部达到机械化和自动化，一面能大大节省人力，降低劳活力费用的开支，另一面能大大提升作业效率。

3．采取计算机执行仓储治理，可以方便地做到"先进先出"，并可防止货物自然老化、变质、生锈，也能避免货物的丢失。

4．货位集中，便于控制与治理，非凡是运用电子计算机，不但能够达到作业的自动控制，而且能够执行信息处理。

5．能更好地适应黑暗、低温、有毒等非凡环境的要求。比如，胶片厂把胶片卷轴存放在自动化立体仓库里，在完全黑暗的条件下，通过计算机控制可以达到胶片卷轴的自动出入库。

6．采取托盘或货箱存储货物，货物的破损率明显减弱。

自动化立体仓库的首要缺点：

1．受于自动化立体仓库的结构比较复杂，配套设备也比较多，所以需要的基础设施建设和设备的投资也比较大。

2．货架安装精度要求高，施工比较问题，而且工期相应较长。

3．存储弹性小，很难应付高峰的需求。

4．对可存储的货物品种有一定制约，需要单独设立存储系统用于存放长、大、粗笨的货物以及要求非凡保管条件的货物。

5．自动化立体仓库的高架吊车、自动控制系统等均为技术含量极高的设备，维护要求高，所以务必依靠供给商，以便在系统显现故障时能得到及时的技术援助。这就加强了对供给商的依靠性。

6．对建库前的工艺设计要求高，在投产运用时要严格依照工艺作业。

自动化立体仓库的设计

每个自动化立体仓库的设计都分几个首要的阶段，每个阶段都有其要高达的目标。

(一)设计前的预备工作

需求分析(预备阶段)是第一阶段，在这一阶段里要提出困难，确定设计目标，并确定设计标准。要通过调研搜集设计的报告，找出各种制衡条件，并对其执行细致的分析。设计首要包含以几个方面：

1．要了解建库的现场条件，包含气象、地形、地质条件、地面承载能力、风及雪载荷、地震情形以及其余环境的影响。

2．在自动化立体仓库的总的设计中，机械、结构、电气、土建等多专业相互交叉、相互制衡，这就要求第三方物流企业在执行设计时务必顾虑到各专业的需要。比如，机械的运动精度要依据结构制作的精度和土建的沉降精度而选定。

3．要策划出第三方物流企业对仓储系统的投资、人士配置等计划，以期来确定仓储系统的范围和机械化、自动化的程度。

4．要对与第三方物流企业仓储系统相关的其余方面的条件执行调查了解，比如，货物的来源，连结库场的交通情形，货物的包装，搬运货物的方法，货物的最终去向和运输工具等等。

(二)库场的选择与规划

库场的选择和布置对于仓储系统的基础设施建设投资、物流费用、劳动条件等都有重要的意义。顾虑到城市规划、第三方物流企业的整体运转，自动化立体仓库最好选在靠近港口、码头、货运站等交通枢纽，或靠近生产地或原材料产地，或靠近首要的销售市场，如此可以大大地减弱第三方物流企业的费用。库场地址能否合理对于环境保护、城市规划等也有适当的影响。比如，选择在承受交通制约的商业区建立自动化立体仓库，一面与繁华的商业环境不协调，另一面要花高价买入地皮。最重要的是，受于承受交通制约，只能天天半夜来运送货物，这显然是极不合理的。

(三)确定仓库形式、作业方式和机械设备参数

仓库的形式需要在调查入库货物品种的基础上确定。一般都采取单元货格式仓库，假如存储的货物品种单一或很少，而且货物批量较大，可以采取重力式货架或者其余形式的贯通式仓库。依据出入库的工艺要求(整单元或零散出入库)来决定能否需要堆垛拣选作业，假如需要拣选作业，再确定拣选作业的方式。

为了提升出入库搬运效率，应尽量降低单作业方式(即单人库或单出库)，要尽量采取复合式作业方式(即迂回或回程也执行搬运转业)。或者采取一次搬运两个单元格货物的作业方式，具体做法是：在堆垛机的台上设置两副货叉，它们可以分别伸缩，也可以同期伸缩，以存取两个单元格的货物。仍有一种方法就是把货架的深度加大，设计成两个货物单元大小，相应的也要把堆垛机的货台增宽一倍，货叉要上涨一倍，如此要叉取一个货物单元时，货叉只要伸出一半就可以了，假如要同期叉取两个货物单元时，只要把货叉全部伸出就可以了。在自动化立体仓库中仍有一种作业方式常被采取，这就是所谓的"自由货位"方式，即货物可以就近入库，非凡是对于出入库频繁和超长、超重的货物，应该尽量在到货和发货的地点四周作业，如此做不但可以缩短出入库时间，还节省了搬运费用。

自动化立体仓库所运用的机械设备有很多种，一般都包含巷道堆垛机、接连输送机、高层货架，自动化程度高的仍有自动导向车。在执行仓库的总的设计时，要依据仓库的范围、货物的品种、出入库频率等选择最适合的机械设备，并确定这些设备的首要参数。

(四)确定货物单元形式及规格

受于自动化立体仓库的前提是单元化的搬运，所以确定货物单元的形式、尺寸和重量是一个非常重要的困难。它会影响到第三方物流企业对仓库的投资，而且会影响到整个仓储系统的配备、设施等困难。所以，为了合理确定货物单元的形式、尺寸和重量，应依据调查和统计的结果，列出所有机会的货物单元形式和规格，并作出合理的选择。对于那些外形和尺寸比较非凡或者很重的货物，可以单独处理。

在货物单元形式和规格都确定后，还应确定货格的尺寸，货格尺寸取决于货物单元四面留出的净尺寸和货架构件的相关尺寸。一般来看这些净尺寸均为依据事实情形和相关经验、报告来确定的。

(五)确定库容量(包含缓存区)

库容量是指在与一时间仓库可容纳的货物单元数，这对自动化立体仓库来看是一个非常重要的参数。受于在库存周期会承受很多预料之外原因的影响，所以库存量的波最大值有时会大大多出自动化立体仓库的事实库容量。除此之外，有的自动化立体仓库仅仅考虑了货架区的容量，而忽略了缓存区的面积，结果产生缓存区的面积不足，致使货架区的货物出不来，库房外的货物进不去。

(六)库房面积与其余面积的分配

受于总面积是适当的，而很多第三方物流企业在建造自动化立体仓库时只重视办公、实验(包含研发)的面积，却忽略了库房面积，所以产生了该种局势，即为了满足库容量的需要，只好通过向空间发展来高达要求。但是货架越高，机械设备的采购成本和运行成本也就越高。除此之外，受于自动化立体仓库内最优的物流路线是直线形的，但在仓库设计时往往会承受平面面积的制约，产生自身物流路线的迂回(往往是s形，甚至是网状)，这会增长很多不必要的投入和麻烦。

(七)人士与设备的匹配

不管自动化立体仓库的自动化程度有多高，具体运转时依然需要要适当的人工劳动，所以工作人士的数量要合适。人士不足会减弱仓库的效率，太多又会产生浪费。自动化立体仓库采取了大批先进的设备，所以对人士的素质要求比较高，人士素质跟不上，同样会减弱仓库的吞吐能力。第三方物流企业需要聘用求职专门的人才，并对其执行专门的培训。

(八)系统报告的传输

受于报告传输路径不通畅或报告冗余等原因，会产生系统报告传输速度慢，甚至无法传输的现象，所以要考虑自动化立体仓库内部以及与第三方物流企业上下级治理系统间的信息传递的困难。

(九)整体运转能力

自动化立体仓库的上游、下游及其内部各子系统的协调，有一个木桶效应的困难，即最短的那一块木板决定了木桶的容量。有的仓库采取了很多的高科技产品，各种设施设备也非常齐全，但是受于各子系统间协调性、兼容性不好，产生整体运转能力比预期差很多。