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论文论自动化立体仓库原理
试论自动化立体仓库原理
摘要
自动化立体仓库是物料搬运、仓储科学的一门综合科学技术工程。
它以高层立体货架为主要标志，以成套先进的搬运设备为基础，以先进的计算机控制技术为主要手段，实现搬运、存储机械化、自动化，储存管理现代化的新型仓库。
它具有占地面积小、储存量大、周转快的优点，是集信息、管理、存储于一体的高技术密集型机电一体化产物。
立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。
关键词自动，高效，存储，发展
ABSTRACT
Automatedmulti-layeredstorehouseisthematerialhandling,storagescientificacomprehensivescienceandtechnologyproject.Itwithhigh-levelstereoshelvesformainmark,withcompletesetsofadvancedhandlingequipmentsasthefoundation,withadvancedcomputercontroltechnologyasthemainmeanstoachievehandling,storagemechanization,automation,storagemanagementmodernizationofnewwarehouse.Ithascoveranareaofanareasmall,largestoragecapacity,theadvantagesofquick,isthecollectionofinformation,managementandstorageintheintegrationofhightechnologyintensiveelectromechanicalproduct.
Duetothehighwarehousespaceutilization,strongRuChuKuability,usingacomputertocontrolmanagementandenterpriseimplementationofmodernmanagementcharacteristic,hasbecometheenterpriselogisticsandproductionmanagementindispensablestoragetechnology,moreandmorebeenterprisevalue.
Keywordsautomatic,efficient,storage,development
目录
引言4
1自动化立体仓库概述8
1.1自动化立体仓库的概念及原理8
1.2自动化立体仓库的分类8
1.3自动化立体仓库的组成部分12
1.4自动化立体仓库的特点8
2自动化立体仓库的设计与设备设施18
2.1自动化立体仓库的设计12
2.1.1自动化立体仓库的设计19
2.1.2建设自动化立体仓库需注意的问题19
2.2自动化立体仓库的设施12
2.2.1场房建筑18
2.2.2消防系统19
2.2.3照明系统21
2.2.4通风及采暖系统22
2.2.4动力系统21
2.2.5其它设备22
3自动化立体仓库的发展及优越性18
3.1自动化立体仓库发展的五个阶段12
3.2自动化立体仓库的优越性12
3.2.1提高空间利用率19
3.2.2便于形成先进的物流系统，提高企业生产管理水平21
3.2.4减少库存资金积压19
3.2.5现代化企业的标志19
4自动化立体仓库的发展及前景18
4.1自动化立体仓库的发展12
4.1.1自动化立体仓库的发展历史19
4.1.2自动化立体仓库的发展情况19
4.2海尔自动化立体仓库的应用效果12
4.3自动化立体仓库的开展趋向12
4.4自动化立体仓库的发展策略12
4.4.1适应国情适度发展19
4.4.2引进先进技术19
5总结24
6谢辞24
7参考文献24
·引言
自动化立体仓库是近年来国际上迅速发展起来的一种新型仓储设施。
利用高层立体货架储存成件货物，并使仓储管理机械化、自动化，被认为是物流技术领域里一项突出的科学技术革命。
用自动化功能齐全的立体仓库取代传统的普通房式仓库已成为世界仓储建设发展潮流，特别是“TDHI型和折皱式弧形TD屋面和墙面彩色钢板”在建筑领域里广泛应用，为自动化立体仓库外型美观、防腐、轻质、耐用提供了可靠保证。
自动化立体仓库在世界发达国家发展迅速，据不完全统计，美国拥有各种类型的自动化立体仓库2000多座；日本拥有4000多座：
德国拥有1000多座；英国有400多座：
前苏联有150多座，且向高度40m以上的巨型立体仓库发展。
仓库是物流企业生产、供应、运输分配系统中不可缺少的组成部分。
现代自动控制技术的发展和电子计算机的普及，使立体仓库的自动化迅速在我国发展成为可能由于城市用地日趋紧张、物流速度日益加快，建设自动化立体仓库是今后发展的必然趋势。
物流企业应用自动化立体仓库不仅便于管理和节约用地，还可取得降低储存成本、提高储存经济效益的良好效果。
1自动化立体仓库概述
1.1自动化立体仓库的概念及原理
自动仓储系统的广义的较为完整的概念，可以是：
可对集装单元货物实现自动化装卸车、自动化堆拆码、自动化存取并进行自动控制和信息管理的仓储系统。
国外发达国家由于实现了托盘和集装单元的标准化和社会化，运输和信息基础建设的进步，有装卸、堆拆码、存取、控制和信息五个自动化系统并实现系统集成的大型自动仓储系统，较为普遍。
中小型自动仓储系统则较少采用自动装卸车、自动堆拆码。
仓储与配送、分拣关系密切，平面和立体的库中拣选、库拣合一；立体仓库的在线在托盘拣选；储拣合一的堆垛机式、输送机式、重力式等自动缓存补货系统的实践，在物流规划设计过程中，分别纳入仓储或分拣进行系统设计；现代仓储技术改造提升传统生产工艺，现代物流技术进一步渗入自动流水线；这些，拓宽了自动仓储系统定义的内涵。
自动化立体仓库原理为：
自动立体仓库在工厂自动化，弹性制造系统及电脑整合制造系统的物流中占非常重要的位置。
其目的不仅是为了储存物料、零件、半成品、成品的仓储，更是密切配合制造工厂的产销计划与物 料需求计划，妥善安排生产所需合理数量的物料、零件，并尽量缩短其库存时间及避免了发生缺料、滞料，籍高架搬运车、输送机、无人搬运车等，然后保管成品而依销售预定准进正确出货，提升服务水平，事合了计划、库存、生产、出入物流的功能与管理，降低生产成本 。
1.2自动化立体仓库的分类
按货架由于生产系统的规模、结构、用途和技术水平的不同．使自动化立体仓库形式具备多样性。
1.按形式分类．有整体式和分离式两种。
整体式立体仓库的货架除了用于存放货物外．还用来支承屋架和屋顶重量悬挂侧壁．即货架与仓库建筑构成了一个整体整体式货架一般用于高度在12m以上的大型立体仓库。
有利于降低工程造价。
分离式立体仓库的货架仅用于存放货物．与建筑结构无任何连接．呈分离状态。
分离货架一般用于高度在12m以下的立体库．或利用原有建筑的一部分面积建造这类立体库有增设灵活、投资少、建造周期短等优点由于特别适用于老库改建．在国内外均得到迅速发展。
2.分离式立体库中还有一种移动式货架方式单向排列的货架下方设有地轨．货架可以在地轨上移动，可以节约进出货物的作业面积．使几个或几十个货架共用一个有轨巷道这种方式适用于低层且进出库作业不频繁的仓库。
3.按安装方式分类。
有焊接式和组合式两种组合式立体库的钢结构货架大多采用工厂预制的冷弯型钢．在现场用螺栓或卡钩等连接件进行组装。
这种方式的立体库具有耗钢量少、标准化程度高、建设工期短、可拆卸迁移等优点，一般用于高度在lOre以下的立体库焊接式立体库货架采用各种型钢。
按照设计图纸要求在现场焊接成型。
焊接式立体库因受型钢截面不能灵活多变的限制，耗钢量较大，且承载能力大，无需加工冷弯型钢、冲孔等成型设备．可用于各种立体库
4.此外，按货架排列方式可以分为单向排列和多向排列两种单向排列型立体库中所有货架和巷道一致，一般采用巷道车作业堆垛设备：
多向排列型立体库适用高架叉车作为堆垛设备按立体库的库容分类：
2000个货格以下为小型：
2000～5000个货格为中型：
5000个以上为大型。
按立体库高度分类：
6m以下为低层：
6-12m为中层：
超过12m以上为高层。
1.3自动化立体仓库的组成部分
自动化立体仓库一般由7部分组成：
仓库建设，高层货架，堆垛设备，输送机，检测、信息传输及自动控制，电子计算机控制和管理系统．环境及安全设施。
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，亦称工位器具。
3.道堆垛机:
用于自动存取货物的设备。
按结构形式分为单立柱和双立柱两种基本形式；按服务方式分为直道、弯道和转移车三种基本形式。
4.送机系统:
立体库的主要外围设备，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.GV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.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。
7.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。
目前典型的自动化立体库系统均采用大型的数据库系统（如ORACLE，SYBASE等）如ERP系统等）联网或集成。
1.4在自动化立体仓库的特点
1.占地面积小，仓储容量大。
因为仓库向高层发展．同时堆垛机的作业宽度减小，因此大大提高了仓库的利用率和空间利用率。
2.提高贮存质量。
采用立体货架储存方式，由于每件货物分别存在不同货格内．互不堆压．取运手段采用机械化作业，提高了货物的完好性。
3.可方便、迅速地进行货物的出入库作业。
提高工作效率由于货物分别在货架的独立格内．在存取时互不干扰特别适用于库存品种繁多，且货物出入库次序无规律的仓库
4.便于实现仓库作业的机械化、自动化，可以节省劳动力．减轻劳动强度．提高出入库作业率和仓库周转能力
5.提高储存的经济效益自动化立体仓库可以提高库存管理的准确性和迅速性．从而相对减少库存量和库存资金。
降低储存成本
2自动化立体仓的设计与设备设施
2.1自动化立体仓库的设计
2.1.1自动化立体仓库的设计
1.货架的工艺布局应考虑出入库便利、能获得最大的面积和容积利用率、节省人力，出入库机械行程等因素以及确定巷道数、货架系统排数、列数、层数
2.由于立体仓库的存货方式采用货格组成高层货架设计的储存货物必须单元化．每个单元的尺寸是根据储存货物类别特点确定的
3.确定货物单元主量（包括托盘等）
4.确定立体货架格数根据仓库容量和货物单元重量即可计算出货架应有的货格总数
5.立体货架高度是立体仓库设计者最为关注的一个参数．它将影响到仓库的占地面积。
起重运输机械的装卸效率及其他技术指标立体货架的高度取决于仓库的设计容量前苏联研究者认为．当容量为1000～4000t时．最佳高度为12．6m美国、西欧等专家认为立体货架最佳高度在15～20m之间．投资最经济
6.货架长度最佳长度为80～120m
7.自动控制常见的基本功能和管理功能主要包括：
货物的识别和跟踪、人出库操作、库存管理、入出库算法、堆垛等搬运设备控制、入出库信息与数据记录、环境及安全自动报警等……
2.1.2建设自动化立体仓库需注意的问题
首先要合理确定库存规模。
确定库存规模要避免主观随意性或单纯按照当前库存量设计，避免过度的库存最小化或贪大求洋的两种倾向。
企业的库存需求取决于企业的网路结构和顾客服务期望的水平。
如以成品库存而言，库存的规模不仅直接影响到企业的实时服务水平；也影响到仓储模式与建设投资；同时还影响到库存持有成本等企业的运行费用。
所谓的“零库存”普遍包含有两层含义。
其一是强调“零”库存，即库存为零。
这种理解对于当今的中国国情可能就有所偏颇。
“零”库存应当是一个系统指标，建立在供应链系统非常完善的前提下，通过供应链中各个环节的紧密配合和无缝连接而达到整个系统的库存最少，成本最低。
而不应当是片面强调供应链条上的某一个环节（即单一企业）的零库存，以加大上游环节或下游环节的库存量为前提，甚至是为代价，而满足链条中的优势环节的“零库存”。
使得整个供应链系统的运行成本并没有降低，甚至还会有所提高，这就背离了“零库存”的概念，而只是意味着供应链中库存的转移，使“零库存”的概念表面化。
同时“零”库存也考验着优势环节的企业驾驭上游与下游的能力和管理水平，存在着加大缺货成本等风险。
其二是以“零库存”作为一个目标，强调库存的最小化。
这也是企业不断追求的目标。
企业在考虑库存的数量即库存规模时，应同时考虑满足客户服务水平、投资大小以及使库存持有成本、缺货成本最小化多个方面。
设置库存的目的是要以最低限度的存货来实现所期望的客户服务。
虽然大量的存货可以用来弥补物流网络中的不足，但在某种程度上却降低了物流管理的质量、加大了库房的投资、占用了更多地资金、更多的过期、老化、落后、呆滞和报废。
因此把过度的存货用作向顾客提供的服务，将最终导致更高的物流总成本。
企业的经营决策与成本、经营数量、利润有关，因此，合理确定库存的规模需要严谨的数据分析、科学的未来发展预测。
F.N.Harris在1915年提出一项简单而有用的库存控制数量模式，将数量分析方法大量应用于解决库存管理问题，之后更出现了许多新的模式和方法。
例如采用安全库存法计算安全库存量（如下图）。
经济订货时间、经济订货批量等（EOQ）也是普遍应用于计算库存的管理。
第二，要合理确定仓储模式。
对于我国多数地区、多数行业仍然需要充分利用现有传统仓储资源，不能盲目建设现代自动仓储系统。
对于我国优势地区、优势行业、物流量大、单元集装合理方便的优势企业应当通过科学论证，适度采用现代自动仓储系统。
有的领导、有的专家看到上世纪九十年代进口的自动仓储系统投资偏大、运行成本偏高、维修不便等问题，主张建设平库或多层楼房库。
我们在十多个物流项目的规划设计中，通过仓储模式专项论证，推荐了巷道堆垛机高架库模式，得到了认可。
在此，我们大声呼吁：
我国优势地区、优势行业、物流量大的优势企业应当通过科学论证，适度采用巷道堆垛机高架库。
其理由如下：
（这里，一定要注意具备三个“优势”、物流量大、单元集装合理方便、科学论证、适度等前提
2.2自动化立体仓库的设备与设施
自动化立体仓库的基本设施包括，土地及公用工程设施、机械设施和电器与电子设施。
这些设施相互依存、相互制约，在使用维护和管理中应分别采取相应的措施。
2.2.1场房建筑
1地坪
地坪的作用主要是承受货物、货架以及人和机械设备等的荷载。
因此，地坪必须有足够的强度以保证安全使用。
根据使用的建筑材料可分为土质地坪、三合土、沥青、混凝土以及钢筋混凝土等。
对地坪的基本要求是平坦坚实、耐摩擦和冲击、表面光洁不起灰尘。
2墙体
墙体是库房建筑的主要组成部分，起着承重、维护和分割等作用。
墙体一般可分为内墙和外墙；按承重与否可分为承重墙和非承重墙。
3屋顶
屋顶由承重和覆盖两部分构成。
对屋顶的要求一般是防水，保温隔热，并具有一定的防火性能，符合自重要轻、兼顾耐用等要求。
2.2.2消防系统
自动化立体仓库的库房比较大，货物及设备多且密度大，又由于仓库的管理和操作人员较少，自动化立体仓库的消防系统大都采用自动化消防系统。
2.2.3照明系统
为了使仓库的管理操作和维护人员能进行生产活动，在立体仓库外围的工作区和辅助区必须有良好的照明系统。
自动化立体仓库的照明系统由日常照明、维修照明、应急照明三部分组成。
2.2.4通风及采暖系统
自动化立体仓库的环境温度一般在5~45℃即可，可采用自然通风和机械通风，在厂房屋顶上及侧面安装风机、通风窗，满足通风和调温的要求；通过在室内安装中央空调、暖气或制冷系统等设施可以自动控制库内温度；而对散发有害气体的仓库，可以设置离心通风机将有害气体排出库外。
2.2.5动力系统
自动化立体仓库一般需要动力电源，配电系统多采用三相四线配电，中性点可以直接接地。
配电系统主要设备有：
动力配电箱、电力电缆、控制电缆、电缆桥架等。
2.2.6其他设施
其他设施包括：
排水设施、避雷接地设施和环境保护设施等。
3自动化立体仓库的发展及优越性
3.1自动化立体仓库发展的五个阶段
自动化技术在仓储领域（包括主体仓库）中的发展可分为五个阶段：
人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成化仓储阶段和智能自动化仓储阶段。
在90年代后期及21世纪的若干年内，智能自动化仓储将是自动化技术的主要发展方向。
分独立效益的总和。
第一阶段，物资的输送、存储、管理和控制主要靠人工实现，其实时性和直观性是明显的优点。
人工仓储技术在初期设备投资的经济指标也具有优越性。
第二阶段，物料可以通过各种各样的传带，工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运，用货架托盘和可移动货架存储物料，通过人工操作机械存取设备，用限位开关，螺旋机械制动和机械监视器等控制设备的运行。
机械化满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求。
第三阶段是自动化仓储技术阶段，自动化技术对仓储技术和发展起了重要的促进作用。
50年代末和60年代，相继研制和采用了自动导引小车（AGV）、自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。
70年代和80年代，旋转体式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制的行列，但这时只是各个设备的局部自动化并各自独立应用，被称为"自动化孤岛"。
随着计算机技术的发展，工作重点转向物资的控制和管理，要求实时，协调和一体化，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主计算机之间的通信可以及时地汇总信息，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。
信息技术的应用已成为仓储技术的重要支柱。
第四阶段是集成自动化仓储技术阶段，在70年代末和80年代，自动化技术被越来越多地用到生产和分配领域，显然，“自动化孤岛”需要集成化，于是便形成了“集成系统”的概念。
在集成化系统中，整个系统的有机协作，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部
第五阶段是智能自动化仓储阶段
3.2自动化立体仓库的优越性
自动化立体仓库其优越性是多方面的，对于企业来说,可从以下几个方面得到体现：
3.2.1 提高空间利用率
早期立体仓库的构想，其基本出发点就是提高空间利用率，充分节约有限且宝贵的土地。
在西方有些发达国家，提高空间利用率的观点已有更广泛深刻的含义，节约土地，已与节约能源、环境保护等更多的方面联系起来。
有些甚至把空间的利用率作为系统合理性和先进性考核的重要指标来对待。
立体库的空间利用率与其规划紧密相连。
一般来说，自动化高架仓库其空间利用率为普通平库的2-5倍。
这是相当可观的。
便于形成先
3.2.2 进的物流系统，提高企业生产管理水平
传统仓库只是货物储存的场所，保存货物是其唯一的功能，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进行有机的连接，并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。
企业外购件和自制生产件进入自动化仓库储存是整个生产的一个环节，短时储存是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成一个自动化的物流系统，这是一种“动态储存”，也是当今自动化仓库发展的一个明显的技术趋势。
以上所述的物流系统又是整个企业生产管理大系统（从订货、必要的设计和规划、计划编制和生产安排、制造、装配、试验、发运等）的一个子系统，建立物流系统与企业大系统间的实时连接，是目前自动化高架仓库发展的另一个明显的技术趋势。
现代化企业对管理提出了更高的要求，“管理出效益”的思维方式已成为大多数的现代企业管理者的共识。
生产管理是企业管理的一个重要组成部分，主要包括产品规划，生产组织，物流规划，外购外设，产品质量，成本测算等内容。
自动化高架库系统作为生产过程的一个中心环节，几乎参与了生产管理的全过程。
3.2.3 加快货物的存取节奏，减轻劳动强度，提高生产效率
建立以自动化立体仓库为中心的物流系统，其优越性还表现在自动化高架库具有的快速的入出库能力，能快速妥善地将货物存入高架库中（入库），也能快速及时并自动地将生产所需零部件和原材料送达生产线。
这一特点是普通平库所不能达到的。
同时，自动化立体仓库的实现是减轻工人劳动强度的最典型的例子。
这种劳动强度的减轻是综合的，具体包括:
1）采用自动巷道堆垛机取代人工存放货物和人工取货，既快捷又省力。
由于工人不必进入仓库内工作，工作环境大为改善。
2）采用计算机管理系统对货物进行管理，大大增强了货物的管理能力，使仓库管理科学化，准确性和可靠性有质的提高，入出库管理、盘库、报表等工作量变得简单快捷，工人的劳动强度大大降低。
3）立体库系统辅以库前辅助输送设备，使入出库变得简单方便。
4）自动化立体库系统所需要的操作人员和系统维护人员很少，既节省了人力物力，节约了资金，又改善了工作环境，一举多得。
3.2.4减少库存资金积压
经过对一些大型企业的调查了解，由于历史原因造成管理手段落后，物资管理零散，使生产管理和生产环节的紧密联系难以到位，为了到达预期的生产能力和满足生产要求，就必须准备充足的原材料和零部件。
这样库存积压就成为一个较大的问题。
如何降低库存资金积压和充分满足生产需要，已成为大型企业不得不面对的一个大问题。
高架库系统是解决这一问题的最有效的手段之一。
1）以自动化立库为中心的工厂物流系统，解决了生产各环节的流通问题和供求矛盾。
使原材料的供给和零部件的生产数量和生产所需的数量可以达到一个最佳值。
2）计算机网络系统的建立使原材料和零部件外购件的采购更及时和满足实际需求。
3）计算机管理系统的建立加强了宏观调控功能，使生产中各环节生产量更能满足实际需求。
4）建立成品库和半成品库，以解决市场供需的暂时的不一致，充分发挥企业的生产潜力。
3.2.5 现代化企业的标志
现代化企业采用的是集约化大规模生产模式。
这就要求生产过程中各环节紧密相连，成为一个有机整体。
要求生产管理科学实用。
做到决策科学化。
为此，建立自动化高架仓库系统是其有力的措施之一
如前所述，自动化物流系统在最大限度利用空间，最大限度地满足生产要求，减轻工人劳动强度，提高生产效率，加强生产和物资管理，减少库存积压资金等方面具有无可比拟的优势，这正是一个现代化企业所要求的和追求的。
由于采用计算机管理和网络技术，使企业领导宏观快速地掌握各种物资信息和使工程技术人员、生产管理人员、生产技术人员及时了解库存信息以便合理安排生产工艺、提高生产效率成为可能。
国际互联网（Internet）和企业内部网络（In
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