自动化立体仓库输送系统构建.docx

摘 要输送系统是衔接自动化立体仓库存储区与楼房库，以及拆零拣选区、补货与分拣出库区的关键环节，其设计合理与否将直接影响货流的顺畅性，甚至整个物流中心的工作效率。因此，合理设计自动化立体仓库的输送系统对于提高企业物流效率、降低物流成本具有重要意义。首先，阐述了自动化立体仓库的构成和作业流程，对立体仓库的规划原则和设计步骤进行了说明。其次，根据医药物流行业特点和物流中心实际的作业能力需求，对自动化立体仓库的容量、货架尺寸、出入库能力及总体规模进行分析计算。并在明确存储、分拣、补货、出入库之间的物流关系的基础上，设计合理的出库、入库和补货作业流程，对物流中心的立体仓库区、一楼出、入库区及拆零拣选区、二楼的整箱拣选区、三楼的地打存储区的输送系统分别进行规划布局。最后根据输送系统作业能力要求，完成连续输送设备、分拣设备、堆垛机等立体仓库搬运和输送设备的选型、数量配置，给出了详细设计方案。关键词：自动化立体仓库;输送系统;规划设计;设备选型AbstractTransport system is the interface between the AS/RS ，as well as the key aspects of warehouse,unbundled chosen area, replenishment area and Sorting export area.The design is reasonable or not will directly affect the fluency of flow goods,or even the efficiency of entire logistics center.Therefore,the rational design of AS/RS is important to transport system to improve logistics efficiency and reduce logistics costs.Firstly,the structure and work processes of AS/RS,warehouse planning principles and design steps are described. Secondly,according to industry characteristics of automated warehouse center and the actual operating capacity needs medical logistics and logistics capacity,shelf size,the overall size of the storage capacity for analysis and calculation.And clear storage,sorting,replenishment,logistics and the foundation of the relationship between storage,well-designed warehousing,storage and replenishment processes,warehouse area of logistics center on the first floor out of storage District and unbundled chosen area on the second floor of the chosen area,hit the third floor of the storage area were planning the layout of the delivery system.Finally,according to the transport system operational capability requirements,complete the selection of continuous conveying equipment,sorting equipment,stackers and other warehouse handling and conveying equipment,the number of configurations, complete a detailed design.Keywords:AS/RS;transport system;planning and design;Equipment Selection目 录第1章 绪论11.1 课题研究的目的及意义11.2 国内外研究动态11.2.1 国内研究现状11.2.2 国外研究现状21.3 研究目标及内容3第2章 自动化立体仓库系统概论42.1 自动化立体仓库的功能及特点42.2 自动化立体仓库的组成52.3 自动化立体仓库的设计原则与设计过程52.3.1 设计原则52.3.2 设计过程6第3章 自动化立体仓库的规划设计83.1 仓库形式和作业方式的确定83.2 货物单元形式和货格尺寸的设计83.3 库存量和仓库总体尺寸103.4 出入库搬运周期及出入库能力验算113.5 作业区与立体仓库区的衔接方式的确定123.6 自动化立体仓库的控制方式和管理方式13第4章 输送系统的设计规划134.1 输送系统的组成结构134.2 输送系统的规划原则164.3 输送系统的工作过程164.4 输送设备选型194.4.1 有轨巷道堆垛机194.4.2 叉车204.4.3 输送机214.4.4 垂直提升机264.4.5 分拣机27第5章 自动化立体仓库输送系统的应用策略研究285.1 最大能力策略285.2 放行策略285.3 通畅策略295.4 系统策略29第6章 全文总结及展望306.1 总结306.2 展望30参考文献31致 谢33第1章 绪论1.1 课题研究的目的及意义自动化立体仓库又称为高架仓库、自动仓库AS/RS，它是一种高层立体货架，由计算机控制管理，以巷道堆垛机为主进行存取作业的系统，实现了存取自动化，操作简便化。自动化立体仓库的计算机控制，高层存储，自动存取特点，使传统人工作业、人工管理的以储存为主的仓储作业变成了机械化和自动化的新型仓库作业，促进了科学管理，充分利用了空间，提高了劳动生产率，产生了较大的经济效益和社会效益。自动化立体仓库由存储系统、搬运系统、输送系统、消防系统、电控系统和计算机管理系统组成。其中，输送系统是不可或缺的重要组成部分，通过输送系统，整个仓库才能成为浑然一体的自动化系统，其效率直接影响整个仓库的出入库效率。目前来看，虽然自动化立体仓库的硬件设备、自动控制及通讯技术发展比较完善，由于分拣系统的分拣速度和堆垛机的存取速度较快，输送系统容易成为整个仓库的“瓶颈”，这使自动化立体仓库不能充分发挥其优势，实现应有的价值。通过对输送系统进行详细规划设计，可以在不增加其他硬件投资的情况下，减少作业时间，使系统物流更加顺畅，大幅度提高仓库的运行效率。因此，输送系统的设计研究对自动化立体仓库的效率具有重要的意义。1.2 国内外研究动态1.2.1 国内研究现状我国从70年代开始进行自动化立体仓库的开发研究工作，80年代通过技术引进及自主开发在全国建成了50多座立体仓库，但技术水平较低。进入90年代以后，自动化物流系统的开发和应用得到了很大的发展。目前，已经有几十家企业、研究院校和高等学府从事自动化物流的开发研究和工程应用。常发亮1等人研究了输送系统的调度，分析了自动化立体仓库输送系统的若干调度问题，给出了带优先级的“先入先出”调度思想方法，建立了Petri网模型，进行了动态仿真，取得了良好效果。史长贵2分析了立体仓库输送设备的特点，并对输送系统的输送能力进行了计算，验证了设计的可行性。汪长飚3利用仿真软件eM-Plant建立了自动化立体仓库的分拣模型，设计了路径优化问题混和遗传算法，完成了对不同任务单作业的仿真分析。张欢欢4研究了自动化立体仓库的规划设计流程，货位分配策略与优化分析及堆垛机出入库路径优化，基于Flexsim进行了建模仿真。郝岩柱5对某自动化立体仓库实例进行优化改造，引入Petri网思想，采用功能图表设计法，对输送系统进行了有效编程，并对立体仓库中常见的故障进行分析，满足了所有控制及工艺的要求，提高了排除故障的效率，提高了生产效率和效益。刘薇6结合立体仓库的设备参数和流程建立了计算机仿真系统，形成了直观的立体仿真动画，提供仓库各设备间的物料流动过程及物料的排队规则等，确定“瓶颈”位置，预测资源利用率，仿真运行结束后再根据统计数据生成仿真报告，显示各个物流设备的利用率、空闲率、阻塞率等数据，为立体仓库设计中设备的数量和功能设计提供了调节和改进的依据。陈夺7对自动化立体仓库货位优化和堆垛机路径优化进行研究，建立了货位优化数学模型，设计了求解该问题的遗传算法，对选择操作和交叉操作进行了一些改进，运用MATLAB软件求得货位重新分配的最优解，将堆垛机拣选路径优化问题近似旅行商问题来求解，利用改进的遗传算法求出堆垛机作业路径的最优解。张玉光、周汝胜8在建立自动化立体仓库时，采用系统仿真直接观察系统模型动态运行情况，找出系统运行的瓶颈，通过修改系统设计或系统参数优化系统布局和设备配置，形成最佳资源配置方案。李潇9用计算机仿真软件辅助设计进行自动化立体仓库的规划，着重分析了其中静态及动态参数的计算与优化模型，并利用eM-Plant以模块化、层次化的方式建立了一个具有与实际相近的具有实用性的自动化立体仓库仿真模型，统计每台设备的各种工作状态，及其评判标准，为设备的数量和功能设置提供了调节和改进的依据。陈璐、陆志强10对储位分配和存取作业路径优化等仓储管理中的两个重要问题的同时决策进行了研究，提出了一个混合整数规划模型进行优化建模，设计开发了一个基于有向连接图的两阶段优化算法对求初始解，并利用禁忌搜索算法对所求得的解进行改进，最后利用实例对算法效率和精度进行分析评价，计算结果验证了算法的有效性。1.2.2 国外研究现状自动化立体仓库产生于上个世纪50年代，世界上第一座自动化立体仓库与1959年在美国建成，1963年，世界上第一座计算机控制的自动化立体仓库也在美国问世。美国学者J.A.White将自动化技术在仓储物流领域中的发展分为以下五个阶段：人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成化仓储阶段和正在发展的智能化仓储阶段。Roberts和Reed21提出了以立体仓库建设和运行费用为目标函数的优化模型，用以确定货架参数。Young Hae Lee，Moon Hwan Lee和Sun Hur22提出了一种自动化立体仓库具有标准货位货架的最优设计方法，使得货架的长、宽、高可以根据货物的体积进行相应的改变，提高货架的使用效率。Jeroen P 和A.J.R.M. Gademann23将堆垛机作业路径的优化近似于旅行商问题，证明了在定位存储策略下的特殊情况的排序问题可以用多项式时间解决。Bafna和Reed24对自动化立体仓库的设计使用仿真程序来评估设计的优劣。Rosendlatt25等还提出了一种递归启发式优化仿真模型，用于获得自动化立体仓库的最优设计参数。Marco A.Duran26等人设计了一种用于决策支持物流系统建模仿真算法，该算法将离散事件建模和随机优化控制相结合，研究和改善存储/运输系统的最优化问题。1.3 研究目标及内容在对自动化立体仓库规划研究的基础上，完成自动化立体仓库总体布局规划，输送系统的设计及输送设备的选型及配置。经过对仓库类型及作业方式、货物结构和单元尺寸、货格尺寸的确定，以及仓储设备的选用货架区工艺平面布局的确定和输送系统的工艺设计完成自动化立体仓库的总体方案设计，并完成仓库工艺图纸的绘制。对极限通过能力法则进行分析，比较不同策略对输送系统极限通过能力的影响。第2章 自动化立体仓库系统概论2.1 自动化立体仓库的功能及特点自动化仓库一般由高层货架、物料搬运设备、控制和管理设备及公用设施等部分组成。自动化立体仓库除了具有传统仓库的基本功能外，还具有分拣、理货的功能，以及在不直接进行人工处理的情况下，自动存储和取出物料的功能。自动化立体仓库的优越性是多方面的。首先是提高空间利用率。立体仓库的空间利用率与其规划紧密相连。一般来说，自动化立体仓库的利用率是普通平库的2至3倍。其次是便于形成物流系统，提高仓库管理水平，减少货损，优化、降低库存，缩短周转期，节约资金。普通仓库是货物储存的场所，保存货物是其重要功能，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，不仅能是货物在仓库内按需要自动存取，而且可以与仓库意外的生产环节进行有机的连接，并通过计算机管理系统和物料搬运设备使仓库成为企业生产物流中的重要环节。其三是提高劳动生产率，降低劳动强度。使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了劳动生产率，降低操作人员的劳动强度，同时，能方便地进入企业的物流系统，使企业物流更趋合理化。采用自动化技术后，还能较好地适应黑暗、低温、污染、有毒和易爆等特殊场合的物品存储需要。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。从而改善工作环境，保证安全操作。其四是科学储备，提高物料调节水平，加快储备资金周转。由于自动化仓库采用计算机控制，对各种信息进行存储和管理，能减少货物处理过程中的差错，而利用人工管理不能做到这一点。同时借助于计算机管理还能有效地利用仓库储存能力，便于清点和盘库，合理减少库存，加快储备资金周转，节约流动资金，从而提高仓库的管理水平。作为仓库，它首先应具有储存的功能。在自动化系统的管理和控制下，能对物料进行科学的管理，使物料在存储过程中合理利用各种资源，提高处理效率，适应多种存储要求。其五是有效衔接生产与库存，加快物资周转，降低成本。作为生产过程的中间环节，具有原材料、在制品和成品的缓冲存储功能，在自动化和机械化设备处理下，自动化程度提高，各种物料库存周期缩短，从而降低了总成本。对不同运输方式、不同装运方式、不同状态的物料衔接，改变运输方式，改变装运方式和采用有效的技术，都会带来费用的降低。其六是为企业的生产指挥和决策提供有效的依据。自动化立体仓库的信息系统可以与企业的生产信息系统集成，实现企业信息管理的自动化。同时，由于使用自动化仓库，促进企业的科学管理，减少了浪费，保证均衡生产。自动化仓库往往也是企业信息系统的重要环节，决策者根据库存信息制定战略和计划，指挥、监测和调整企业行为。由于仓储信息管理及时准确，便于决策者随时掌握库存情况，根据生产及场情况及时对企业计划做出调整，提高生产的应变力和决策力。总之，自动化立体仓库的出现，使传统的仓储作业变为自由选择货位，按需实现先入先出的机械化、自动化仓储作业。在储存的同时，可以对货物进行必要的拣选、组配，并根据具体需要，有计划地将库存货物按指定的数量和时间要求送到合适的地点，满足均衡生产的需要。自动化立体仓库的出现使“静态仓库”变成了“动态仓库”。2.2 自动化立体仓库的组成1）货架：用于存储货物的钢结构。目前主要有焊接式货架和组合式货架两种基本形式。2）托盘（货箱）：用于承载货物的器具。3）巷道堆垛机：用于自动存取货物的设备。立体仓库的存储能力与巷道堆垛机的存取货物形式密切相关，不同种类的物料涉及到的货物单元型式以及相关流量均有不同，这些变化导致巷道堆垛机类型的不同，最终立体仓库结构也就不同。在进行立体库的总体规划设计时，要针对自己的存储密度及流量来选择堆垛机式样，在满足出入库能力的情况下，尽量提高储存量，减少巷道堆垛机的数量，以减少投资，提高经济效益。4）输送机系统：立体库的主要外围设备，自动化立体仓库负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物移走。输送机种类非常多，常见的有辊道输送机，链条输送机，升降台，分配车，提升机机，皮带机等。5）自动导向系统：即自动导向小车。根据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。6）自动控制系统：驱动自动化立体库系统各设备的自动控制系统。目前以采用现场总线方式为控制模式为主。储存信息管理系统：亦称中央计算机管理系统。是全自动化立体库系统的核心。2.3 自动化立体仓库的设计原则与设计过程2.3.1 设计原则自动化立体仓库的规划设计要遵循的一般原则为系统性、先进性和经济性原则等。第一，系统性原则。自动化立体仓库是一个完整的系统，设计时不仅要考虑到它自身的完整性，对立体仓库系统的平面布局、装卸工艺、设备选型、生产管理策略以及长远的发展进行统一考虑，还要将它作为供应链中的一个环节，考虑与其他物流环节的相互衔接和配合问题，对立体仓库系统中的或物流、信息流以及资金流进行综合分析，确定系统设计的大致框架。第二，先进性原则。自动化立体仓库属于一次性投资较大的固定投资，风险较大，且改造费用不菲。因此，在自动化立体仓库的规划设计中，要结合企业的实际情况，有一定的前瞻性，尽量采用比较先进的物流设施设备。这样一方面可以减少更换就设备的经费，节约仓库的维护成本，另一方面仓库也能适应生产的发展，能满足将来需要的容量，具有一定的先进性。第三，经济性原则。自动化立体仓库的设计在满足其主要功能的前提下，尽量减少投入成本，减少工程量，选用性价比较高的设备，减少不必要的项目开支。第四，最优距离原则。尽量避免返回、侧绕和转向，减少设备和人员的冗余移动，保证最少的消耗能源，提高作业效率。第五，设备协调原则。立体仓库系统中包含有许多设备，这就要求在设备选型中尽量老考虑设备之间的相互协调性以及匹配程度，并尽量保持统一的标准。因为设备的标准化可以提高立体仓库系统内部各环节对货物处理的衔接能力。第六，高利用率原则。系统的自动化程度越高，其固定成本越高。减少仓储设备设施的闲置率。因此要追求最少故障时间和最大运行时间。第七，最少人工处理原则。人工处理成本高，易出错，应尽量减少。第八，安全性原则。设计的系统应能保护人、产品和设备不受损伤。在设计师必须考虑防撞、防掉落、和防火措施。保证工作环境良好，安全工程设施齐全能有效地保证人身安全。第九，有效利用空间原则。由于自动化立体仓库需要大量土地、基础和各种设施，因此要充分利用空间，避免浪费。2.3.2 设计过程1）收集和研究原始资料，进行需求分析。在确定要建的自动化立体仓库之后，需要研究原始资料，经过分析和整理后结合实际情况进行修订，得出仓库规划设计的主要依据。为了合理确定货物单元的形式、尺寸和重量，需要对所有入库货物的品种进行ABC分析，根据分析结果确定货物单元的形式、尺寸和重量，确定土建设计的有关参数，进行仓库的货架、作业机械配置。对于少数形状和尺寸比较特殊以及有很重的货物可以单独处理。2）确定仓库形式、作业方式和货物单元。在调查分析入库货物的品种的基础上，首先应该确定仓库的形式。一般采用单元货位式仓库，对于储存单一或很少而批量较大的仓库则采用重力式货架仓库；对于有特殊要求的货物，可以采用如冷藏、防潮、恒温等设施仓库。更具以整单元为主还是零星货物出库为主，决定是否采用拣选作业。为了提高出入库的搬运效率，应尽量采用复合作业方式，避免单入单出模式。也可以采用一次搬运两个货物单元的作业方式提高作业效率。3）确定货物单元形式和货架设计。为了确定货物单元形式、尺寸和重量，应该对货物进行品种的分析，选择最佳的设计方案。确定好货物单元形式后，可以据此进行货架的设计。货架的设计过程实际上是一个确定合理的货架参数的过程。货架参数的确定在立体仓库设计流程中起着重要的作用，货架参数将直接决定仓库的布局，合理的参数苦以避免空间的浪费，满足仓库出入库能力要求，同时降低了立体仓库的造价。4）确定库存量和仓库总体尺寸。立体仓库的实际规模主要取决于库存量。如果库存量已知，在恰当考虑未来发展需要的基础上，可以直接使用这个库存量参数，但是要给出一定的裕量。如果库存量未知，需要研究原始资源，根据前几年的出入库的数量和规律确定库存量。确定立体仓库的总体尺寸是，容易实现和经济性要求，仓库不易设计的过高，以10至20m的高度为宜。仓库的高度和长度之间的比例关系一般在0.15至0.4；仓库的宽度和高度之间的比例关系一般在0.12至0.4。5）选择机械设备类型数量。选择机械设备类型和数量主要是为立体仓库选择堆垛机。堆垛机的数量主要取决于仓库的作业能力，即最大出、入库频率。一般情况下，货架的高和长的比值等于堆垛机的垂直运行速度和水平运行速度的壁纸是，堆垛机的效率中最高。另外机械设备的选用还包括输送设备、货物自动分拣设备及周边设备的选用。6）自动仓库的出入库流量设计主要和出入库搬运周期有关。自动化立体仓库的搬运周期一般取决于巷道堆垛机的作业循环时间。堆垛机的出入库搬运分为单一作业和复合作业两种，堆垛机的搬运周期越短，立体仓库的出入库作业向绿也越高。7）总体布局设计。在完成上述留个主要步骤后，便可以根据作业要求对自动化立体仓库进行总体布局设计。总体布局设计是应考虑立体货架与作业区的衔接方式和货物单元出入高层货架的方式。8）确定管理和控制方式。立体仓库的管理系统主要包括储位管理、储位编码与货物编号、储位指派方式的确定。立体仓库的控制技术主要包括电气控制技术、主计算机和堆垛机的通信等。9）仿真分析。为了验证所设计的自动化立体仓库是否达到设计要求，可以使用仿真的方法进行研究。利用仿真的方法可以建立立体仓库的模型，演示系统如何运行，鲤鱼分析方案的合理性，微系统的优化设计提供参考。第3章 自动化立体仓库的规划设计设计条件：参考九州通武汉物流中心和北京物流中心设计实例，设计立体仓库和楼房库连通的仓库系统，存储单元为托盘、纸箱、物流箱、容器。其中，立体仓库高22米，9个巷道，托盘货位不少于18000个；楼库设四层, 一层为入库区、出库区和拆零区，二层为整箱存放、拣选、发货作业区，三层为整箱出库区和补货用的地打存储区，四层为办公区等。立体仓库与楼库在2层半连通，实现立体仓库托盘货物整箱出库在线拣货，及立体仓库向楼房库整箱存储区补货。基于仓库系统布局构建的立体连续输送系统应满足日均吞吐量18000 箱, 峰值吞吐量28000 箱的能力要求。3.1 仓库形式和作业方式的确定货物单元出入高架仓库的形式有三种，即同端出入式、贯通式和旁流式。同端输入式是货物出入库都在巷道的同一端的布置形式。这种布置由于采用就近入库和出库的原则，能缩短出、入库周期；特别在仓库存货不满，储位随机安排时，优点较为明显。由于入库作业和出库作业在同一区域，也便于集中管理。因此，若无特别要求，一般采用同端出入方式。贯通式是货物从巷道的一端入库，从巷道的另一端出库。这种方式总体布置简单，便于操作和维修管理。但是对于每一个货物单元来说，要完成它的出库和入库的全过程，堆垛机需要穿过整条巷道，而且要不同程度地将库内物流分开。旁流式是高架仓库的货物是从仓库的一端入库，从侧面出库，这种物流方式要求货架中间分开，设立通道，同侧门相通。这样就减少了货格即减少了库存量。但可同时组织两条路线进行作业，方便不同方向的出入库。在调查分析的基础上，选用单元货格式仓库。作业方式采用单一作业方式和复合作业方式结合的作业模式。3.2 货物单元形式和货格尺寸的设计货物单元不仅影响仓库的投资，而且对于整个物流中心的配备、设施以及有关因素都有极其重要的影响。这是设计自动化立体仓库大小的基础，它最终影响到立体仓库的储存效率。托盘尺寸为1200×1000×150mm。货物单元尺寸为600×400×300mm。托盘堆码外形尺寸为1200×1000×1215mm。货格设计:图3.1 货格尺寸示意图在货物尺寸确定之后，货格的尺寸主要取决于各个间隙的大小。侧面间隙的确定。A3和A4的大小，取决于堆垛机的停车精度及堆垛机和货架的安装精度。精度越高，取值可以越小。对于横梁式货架，在堆放三个货物单元时，取A3=A4=100mm；在堆放两个货物单元时，取A3=A4=75mm。垂直方向间隙的确定。上部垂直间隙H2应保证堆垛机的货叉叉取货物过程中，微升起不与上部构件发生碰撞，一般要求H2>货叉的微行程+安全裕量，下部垂直间隙H4对于横梁式货架即为托盘高。安全裕量的设置要考虑：堆垛机载货平台升降的停车精度、垂直位置检查片的安装精度、货叉微升和微降行程的误差、货物高度误差、货叉伸出时的挠度和货架横梁的高度误差。一般取H2=100150mm。A0=2360mmA1=1000mmA2=2240mmA3=A4=80mmB1=1200mmB2=1100mmB3=50mmB4=100mmH1=1200mmH2=210mmH3=1620mmH4=150mmA0-货格宽度A1-单元货物长度A2-货格有效长度A3-侧向尺寸A4-货物间的水平间隙B0-货物长度B1-货格有效宽度B2-货物伸出货格长度B4-货物后部间隙H1-货物高度H2-货物上部间隙H3-货格层高H4-货物下部垂直间隙3.3 库存量和仓库总体尺寸采用静态法根据仓库最大规划确定有关尺寸。由于仓库的长、宽、高等尺寸受建筑用地的限制，货架参数的选取并非任意，在库容量一定的条件下，则货架的长、宽、高三者中的一个会成为相关变量。货架总体尺寸的计算要根据以上约束条件及货格尺寸，货架的摆放方式、库顶间隙、库内设施及墙体的安全距离及货架前区尺寸来确定。货架第一层平面距地面高度受堆垛机载货台的最小高度限制，其值应该大于600mm。1）确定货架层数（仓库HW高22米）： (3.1)C=(22000-1625)/1620=12.512层2）当巷道数N=9时，仓储的货物单元数为M，货架的列数为： (3.2)LH=18000/(2×9×12)=83.384列3）货架的总长度： (3.3)L=2.36×42=99.12mm式中：H货架顶面到仓库屋顶下弦的垂直距离，对于横梁式货架，可取为H=H1+H4+200mm一般情况下，一个巷道的货位数不超过15002000个为宜。根据货架的巷道数为9个，每个巷道的货位数为42×2×18=1512，满足条件。货架的主要参数如表1所示。表2.1 货架主要参数货架参数巷道数量9存放物料药品实托盘、空托盘组巷道宽度1700mm货架结构形式横梁式货格形式双货位层数12排数18列数42×2货位数18144货格宽度2360mm货格高度1620mm货架总长度99.12m货架总宽度36.9m货架总高度2004m3.4 出入库搬运周期及出入库能力验算取堆垛机的单一作业循环概率1与复合作业周期概率2分别为80%和20%。单一作业循环制堆垛机从原始位置开始完成单一存或取货物的全部过程，复合作业循环是指堆垛机从原始位置开始完成存、取货物的全部过程。日峰值吞吐量为28000箱，一天工作时间为10小时，则出入库频率为2800箱/小时，即140托盘/小时。P1(L/5，2H/3),P2(2L/3，H/5)，L=99.12m;H=20.02m。根据欧洲FEM9.851标准和库区总体布置情况，分别计算出P1,P2的作业时间和堆垛机的出入库能力。P1:(19.82,13.36);P2:(66.08,4.01)平均单一作业循环时间: (3.4) (3.5)TP1=17.81s (3.6)TP2=22.03s因此TS=139.65s，则单一作业堆垛机出入库能力为M1=3600/139.65=25.8托盘/小时平均复合作业循环时间: (3.7) (3.8)T=15.42s因此Td=115.26s，则复合作业堆垛机出入库能力为M2=3600/115.26=31.23托盘/小时综合出入库作业能力 (3.9)M=26.89托盘/小时堆垛机的利用率为16托盘/小时/26.89托盘/小时=59.5%3.5 作业区与立体仓库区的衔接方式的确定在确定了立体仓库系统的主要作业设备以后，可根据系统布局及土建设计情况，确定作业区与立体仓库的衔接方式，主要是输送机的布局方式和选型，输送机的运行效率也对系统作业效率有很大的影响。具体的衔接方式有如下几种。1） 叉车、或自动导引小车出、入库台方式采用这种方式时，在货架的端部设立入库台和出库台。入库时用叉车、或自动导引小车将货物单元从入库作业区运到入库台，再由货架区内的堆垛机取走送入货位。出入库时，哟偶堆垛机从货位取出货物单元，放到出库台，由叉车、自动导引小车取走，送到出库作业区。2） 叉车、或自动导引小车、或轨道小车、输送机出、入库台方式用叉车、或自动导引小车、或轨道小车将货物单元送到输送机，再由输送机将货物送到入库台，然后由堆垛机将货物单元从入库台上取走送入货位。出库时反向运行。采用这种方式的优点在于货架区作业的堆垛机是一种间歇式作业机械，同样往输送机上放置货物的叉车、自动导引小车或轨道小车也是间歇式作业机械，这就要求解决好两者在工作节拍上的衔接，而这一协调任务可通过积放式输送机解决。该布局形式还可以反向安排，即输送机轨道小车、或自动导引小车，在与货架区相连。3） 输送系统出、入库台方式高架仓库的货架区与作业区的衔接还可以采用出入库台装卸系统与积放式输送机系统相连的方式解决，可根据需要设计成不同的形式。根据实际需求，本设计采取叉车、输送机方式出入库台。3.6 自动化立体仓库的控制方式和管理方式堆垛机的控制方式可分为手动控制、单机自动控制、联机自动控制3种，控制水平的选择必须从仓库的实际出发。手动控制方式设备简单，操作和维修都较方便，设备价格便宜，对土建、货架的要求也较低。对于一般规模不大、出入库频率不高的仓库很适用，他是目前立体仓库中使用最广泛的一种。对于拣选是仓库来说更是占了绝大多数。单机自动控制、联机自动控制适用于出入库频率较高、规模较大，特别是高度较高的仓库，可以减轻工人劳动强度，提高堆垛机的工作速度和生产率。立体仓库的管理方式一般可分为台账管理、穿孔卡结合台账管理和计算机管理3种。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。第4章 输送系统的设计规划4.1 输送系统的组成结构1）链式输送机链式输送机是现代化立体仓库中最基本的用于连续运输三元话务的输送设备之一，其输送速度适中，通过轨道支承传送链条，构造简单，维护容易，成本低廉，但噪音偏大。除输送方形规则物外，其他货品必须以承载托盘输送。链式输送机主要用在自动化立体仓库入库区、装配和包装区、在线拣选区、出库区等。一般输送系统为提高作业组度，合理安排货物存放位置，在输送系统中一般设计有很多缓冲积放区，主要是通过合理布置链式输送机来完成这一任务。链式输送机根据在输送系通过中的位置和作用可分为单速和双速两种。在国内目前一般设计为高速16米/分钟，低速4米/分钟。2）辊子输送机辊子输送机也是现代物流自动化仓库中最基本的连续式运送货物的输送设备之一，单元货物连续输送、积存、分拣；可沿水平或曲线路径进行输送。其结构简单，安装、使用、维修方便，对不规则的物品了放在托盘货者托板上进行输送。在自动化立体仓库中与链式输送机共同承担输送系统中的单元货物运输，主要完成直线运输。辊子输送机主要应用于自动化立体仓库入库区、装配和包装区、在线拣选区、出库区等，也可起到缓冲积放的作用。辊子输送机根据在输送系统中的位置和起到的作用也可分为单速和双速两种。一般设计为高速16米/分钟左右，低速4米/分钟。3）链式辊子组合式降台在近年的输送系统设计中，为了提高作业速度，对间歇性输送设备的型式进行了新的设计和改型，链式辊子组合式升降台就是在这一时期出现的新产品。其主要应用于输送系统中连式输送机和辊子输送机有交叉的部位，它是在一套设备中既有连式输送机又有辊子输送机机，并通过一套升降装置使两个输送机形成高度差，以实现单元货物运送方向的90度转变。根据通过方式不同分为丁字形和十字形两种。设备改型前要完成单元货物运行放行的90度改变，出了链式输送机和辊子输送机外，还要有升降台，上面安装辊子输送机或者链式输送机，完成动作时间长，改型后将升降机构安装在链式输送机底部，货物一到其上方停下，升降机构运动，顶起以一定角度倾斜放置的链式输送机的头部升降段，链式输送机开始运送货物。整个过程输送速度得到了提高。4） 皮带式输送机皮带式输送机是用输送带做承载和牵引构件的输送机，用来输送各种规则或不规则形状的货物。皮带输送机可水平输送，也可倾斜输送。带式输送机由于是通过摩擦力带动货物运行，因此比较适宜输送小件零散的货物，常应用于物流中心或配送中心的拣选作业。平带输送机可用来输送各种规则或不规则形状的货物，用在要求精确定位或需要伸缩的场合。带式输送机可水平输送，也可倾斜输送，倾斜的角度不大于15°。平带输送机按其支承方式可分为滑板式和辊子式。滑板式平带输送机通常用在中等速度下搬运轻载货物。辊子式输送机采用的是平托辊，托辊安装在槽钢或角钢的支架上，输送带在其上运行。水平输送时要求每件货物的下面至少有两根托辊支承，倾斜输送时则要求至少达到三根以上，这种输送机所需的功率较小，输送带寿命较长，输送负载能力较大。5）带链式输送机或辊子输送机的轨道穿梭车在输送系统中通过轨道穿梭车，可实现一条或多条输送线与多条输送线的连接，完成货物分流工作，是非连续的分流系统的重要组成部分。多安装在货架仓库中出入库区的前面，将入库货物送到各巷道一端的入库区输送机上或从各出库区输送机上接收货物，送到出库口。或者是应用在拣选不频繁的在线拣选去与出入库区之间，由轨道穿梭车按照系统指令，有出库区取出货物，并将货物送到几台拣货输送机上的一个上，同时可以把拣货完毕的托盘送到入库区式托盘重新入库。目前国内的穿梭车的运行机构一般采用变频电机，直线速度可达到120米/分钟。6）自动搬运车自动搬运车是指装有自动导引装置，能够沿规定的路径形式，在车体上还具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移栽功能的搬运车辆。对长距离搬运或大面积系统而言，安装费用较低：弹性可调整的作业路径使之得到用户的青睐，系统扩充也非常容易；由于不需各地埋线，所有课安装于洁净室内；安装时库内无须停机；定位精确。自动搬运车主要用于入