自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、概述第二次世界大戰(zhàn)以后，科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)水平不斷提高，倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)也隨之快速發(fā)展。采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)于50年代初在美國(guó)出現(xiàn)，巷道式堆垛起重機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)也隨后出現(xiàn)了，1963年，美國(guó)將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于立體倉(cāng)庫(kù)中，建立了世界第一座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)。此后，在美國(guó)和歐洲自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)迅猛發(fā)展起來。20世紀(jì)60年代，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)得到廣泛使用，20世紀(jì)80年代初，世界自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的擁有量己超過4000座，日、美、西歐等國(guó)家居多。我國(guó)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的研究和應(yīng)用方面起步較早，1 963年北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所研制成第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)，1974年，鄭州紡織機(jī)械廠建成了我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的立體倉(cāng)庫(kù)。1977年，北京起重運(yùn)輸機(jī)研究所等單位研究制造出北京汽車制造廠自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，采用計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理，從此以后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在我國(guó)得到迅速發(fā)展。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展可分為五個(gè)階段：人工倉(cāng)儲(chǔ)階段、機(jī)械化倉(cāng)儲(chǔ)階段、自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)階段、集成化倉(cāng)儲(chǔ)階段和智能自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)階段。自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)是指?jìng)}庫(kù)功能自動(dòng)化。自動(dòng)化是以徹底的手段實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)所具有的功能自動(dòng)化，為創(chuàng)造生產(chǎn)物質(zhì)財(cái)富的時(shí)間和空間價(jià)值，最后必須為創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值作出貢獻(xiàn)。在倉(cāng)庫(kù)所具有的功能中，最重要的功能是保管功能。即倉(cāng)庫(kù)可以說是一個(gè)生產(chǎn)過程的終點(diǎn)，因此是生產(chǎn)活動(dòng)的暫時(shí)完了，為向下一個(gè)生產(chǎn)過程供給，或分送到需要地點(diǎn)參與新的活動(dòng)前的不定期在那里等待時(shí)機(jī)的功能。特別是為了完成這個(gè)主要功能，貨物的入庫(kù)、出庫(kù)、分類、包裝、打包等的物質(zhì)管理，以及與其相應(yīng)的信息管理功能是需要完備的。由于倉(cāng)庫(kù)空間和運(yùn)營(yíng)成本的限制，有效利用空間就是評(píng)價(jià)倉(cāng)庫(kù)性能一個(gè)非常重要的因素。一般采用高層堆貨建筑或高層貨架建筑的立體式存貯方式。另外，由于改善工作人員的勞動(dòng)環(huán)境和節(jié)約勞動(dòng)力成本等因素，省力化對(duì)自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)來說也是一個(gè)重要的因素。利用無人操作堆垛起重機(jī)裝卸貨物出入倉(cāng)庫(kù)，在自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)中是最普遍的方式之一。2、 自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)組成目前，在市場(chǎng)上的自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)大部分采用高層建筑式的存貯方式（如圖1）。在這類自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)中，是以計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)為中心的控制系統(tǒng)和以堆垛起重機(jī)、輸送機(jī)為中心的搬運(yùn)貨物機(jī)械相結(jié)合根據(jù)計(jì)算機(jī)發(fā)出的入出庫(kù)指令而自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，伴隨貨物的入出庫(kù)，計(jì)算機(jī)也可進(jìn)行傳票處理、編制庫(kù)存文件、資料管理等倉(cāng)庫(kù)管理信息處理。自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)大致由下述三個(gè)部分組成：(1)高層建筑式的存貯部分(堆貨建筑、貨架目等)；(2)出入庫(kù)用的搬運(yùn)貨物機(jī)械裝置(堆垛起重機(jī)、輸送機(jī)等)；(3)信息處理裝置(計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信裝置等)、控制用的電子裝置。圖1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)平面圖2.1 貨物的存貯方式倉(cāng)庫(kù)保管貨物時(shí)，托盤的堆積高度是有限度的，另外，在進(jìn)行先入先出時(shí)，取出下層托盤時(shí)裝卸貨的效率較低。這種情況，一般設(shè)有貨格，對(duì)貨物的堆放是有利的。但是為了提高一定面積倉(cāng)庫(kù)的存貯效率，利用圖2那樣立體的空間。也就是，將貨物存于高層貨架，可以說是最好的方法。一般貨架是以方形的型鋼為立體的骨架結(jié)構(gòu)。出入庫(kù)作業(yè)使用的起重機(jī)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)任意貨格位置貨物的裝入和取出，可用數(shù)字來表示貨格位置（如圖3所示），貨格的縱向(起重機(jī)的行走方向)、貨格的橫向、貨格的高度分別以X、Y、Z為軸的三維直角坐標(biāo)系。在設(shè)計(jì)自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)時(shí)，高層建筑存貯部分的費(fèi)用約占全部費(fèi)用的一半，所以，確定最佳形狀是一個(gè)重要的技術(shù)問題。設(shè)計(jì)高層建筑存貯部分要考慮的因素大致可分為以下三種：（1）貯存容積、貯存物的形狀和重量、貯存物的出入庫(kù)次數(shù)等與貯存物有關(guān)的數(shù)據(jù)；（2）建設(shè)預(yù)定地點(diǎn)的土地限制、建筑率、土地價(jià)格等，與建設(shè)預(yù)定地點(diǎn)有關(guān)的限制條件；（3）設(shè)計(jì)費(fèi)用，使用成本等數(shù)據(jù)。圖2 高層堆貨建筑圖3 高層存貯建筑的坐標(biāo)軸2.2 裝卸機(jī)械作為倉(cāng)庫(kù)堆垛用的裝卸機(jī)械，有橋式起重機(jī)、叉車、堆垛起重機(jī)等。但是，由于某些作業(yè)不方便、以托盤為單位的搬運(yùn)必要性、高堆垛貯存的必要性，這些裝卸機(jī)械在功能上不能滿足要求。作為高層堆貨建筑式倉(cāng)庫(kù)的裝卸機(jī)械，要在高處有可靠的安全性，而且要求貯存面積效率和作業(yè)效率高的裝卸機(jī)械。特別是利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行庫(kù)存管理時(shí)，使出入庫(kù)作業(yè)自動(dòng)化而操作者又不介入，滿足這種功能的裝卸機(jī)械才是符合生產(chǎn)要求的裝卸機(jī)械。自動(dòng)式單軌堆垛起重機(jī)的結(jié)構(gòu)（圖5），在頂棚上或地面上安裝一根導(dǎo)軌，由在其上行走的臺(tái)車和在臺(tái)車的二根立柱上裝有導(dǎo)向的升降車，以及可在水平方向伸出（或收回）的貨叉組成。從圖上還可以知道，起重機(jī)為了“貨物縱移”和能在“貨架間隔”的通道內(nèi)作高速（80130m/min）行走，由于需要確保安全性和庫(kù)存管理的可靠也一般為無人駕駛，也就是利用計(jì)算機(jī)指令進(jìn)行遠(yuǎn)距離自動(dòng)操縱(遙控)。圖4單軌堆垛起重機(jī)2.3信息處理和控制系統(tǒng)在高層堆垛建筑中，存貯多品種大批量的零件和產(chǎn)品等，將熟臺(tái)自動(dòng)式單軌堆垛起重機(jī)與在其周圍配置的輸送機(jī)等聯(lián)系起來，高效地進(jìn)行庫(kù)存管理和出入庫(kù)作業(yè)，使物和信息保持正確一致是非常重要的。將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組合使用是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)高效管理的良好方法。自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的作用可歸納為二點(diǎn)：（1）物流的控制功能；（2）信息流的控制功能。物流的控制功能是，從貨物入庫(kù)到存貯于高層貨格或由高層貨格出庫(kù)和對(duì)再入庫(kù)貯存的貨物進(jìn)行搬運(yùn)的必要控制信息，將這些信息交給輸送機(jī)、堆垛起重機(jī)等裝卸機(jī)械進(jìn)行控制，并對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視。信息流的控制功能是，處理隨同出入庫(kù)作業(yè)的管理信息、處理以貨格文件為中心的庫(kù)存管理信息、提供自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)經(jīng)營(yíng)管理信息、以及與上級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)信息通信（交換）等主要功能。3、 自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：（1）貯藏貨物種類：通用服務(wù)零件(以包裝箱為單位)品種數(shù)：約3000種尺寸：寬度1100mm長(zhǎng)度1100mm高度2400mm重量500kg(最大)（2）出入庫(kù)能力：180個(gè)/小時(shí)（出庫(kù)90個(gè)/小時(shí)，入庫(kù)90個(gè)/小時(shí)）（3）建筑參數(shù)面積（貨架部分）：1405m2最大高度：16.7m設(shè)計(jì)方案選擇：（1） 按建筑形式分為整體式和分離式兩種。整體式指貨架除了存儲(chǔ)貨物以外，還作為建筑物的支撐結(jié)構(gòu)，構(gòu)成建筑物的一部分，即庫(kù)房貨架一體化結(jié)構(gòu)。這種倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)重量輕、整體性好、抗震好。分離式與整體式不同，是在建筑物內(nèi)放入貨架，不用時(shí)可將貨架搬出，建筑物內(nèi)可隨時(shí)添加或移除貨架。（2） 按照貨物存取形式分為單元貨架式、移動(dòng)貨架式和揀選貨架式。單元貨架式是常見的倉(cāng)庫(kù)形式，貨物先放在托盤或集裝箱內(nèi)，再裝入單元貨架倉(cāng)庫(kù)貨架的貨格中；移動(dòng)貨架式由電動(dòng)貨架組成，貨架可以在軌道上行走，由控制裝置控制貨架合攏或分離；揀選貨架式倉(cāng)庫(kù)的分揀機(jī)構(gòu)是其核心部分，分為巷道內(nèi)分揀和巷道外分揀兩種方式。（3）按照貨架構(gòu)造形式分類可分為單元貨格式、貫通式、水平旋轉(zhuǎn)式和垂直旋轉(zhuǎn)式。單元貨格式倉(cāng)庫(kù)中巷道占去了三分之一左右的面積；貫通式倉(cāng)庫(kù)是指將個(gè)體貨架合并在一起，使每一層、同一列的貨物互相貫通的倉(cāng)庫(kù)；水平旋轉(zhuǎn)式倉(cāng)庫(kù)的貨架本身可以在水平面內(nèi)沿環(huán)形路線來回運(yùn)行，每組貨架由若干獨(dú)立的貨柜組成，每個(gè)貨柜下方有支撐滾輪，上部有導(dǎo)向滾輪，這種貨架對(duì)于小件物品的揀選作業(yè)十分合適。它簡(jiǎn)便實(shí)用，充分利用倉(cāng)庫(kù)空間，在作業(yè)頻率要求不太高的場(chǎng)合是很實(shí)用的；垂直旋轉(zhuǎn)貨架式倉(cāng)庫(kù)與水平循環(huán)貨架式倉(cāng)庫(kù)相似，只是把水平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)改為垂直面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，這種貨架特別適用于存放長(zhǎng)卷狀貨物，如地毯、地板革、電纜卷等。（4）按所起的作用可以分為生產(chǎn)性倉(cāng)庫(kù)和流通性倉(cāng)庫(kù)。生產(chǎn)性倉(cāng)庫(kù)是工廠內(nèi)部為了協(xié)調(diào)工序和工序、車間和車間、外購(gòu)件和自制件流的不平衡而建立的倉(cāng)庫(kù)；流通性倉(cāng)庫(kù)是一種服務(wù)性倉(cāng)厙，是為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)廠和用戶間的供需平衡而建立的倉(cāng)庫(kù)。這種倉(cāng)庫(kù)進(jìn)出貨物比較頻繁，吞吐量較大。（5）作為倉(cāng)庫(kù)堆垛用的裝卸機(jī)械，有橋式起重機(jī)、叉車、堆垛起重機(jī)等。（6）將操作方式按自動(dòng)化程度進(jìn)行分類，可分為手動(dòng)操作方式（M型）、近距離自動(dòng)操作方式（R型）和與計(jì)算機(jī)結(jié)合的自動(dòng)操作方式（G型）。手動(dòng)操作方式（M型）是操作者在機(jī)械旁邊或在機(jī)械上邊對(duì)機(jī)械裝置進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)操作；近距離自動(dòng)操作方式（R型）是指給機(jī)械裝置的指令設(shè)定(例如，貨格地址的設(shè)定)是手動(dòng)的，但以后的運(yùn)轉(zhuǎn)操作是自動(dòng)的；與計(jì)算機(jī)結(jié)合的自動(dòng)操作方式（G型）是指給機(jī)械裝置的指令設(shè)定、運(yùn)轉(zhuǎn)操作等全部是自動(dòng)進(jìn)行。1234建筑形式（A）整體式分離式貨物存取形式（B）單元貨架式移動(dòng)貨架式揀選貨架式貨架構(gòu)造形式（C）單元貨格式貫通式水平旋轉(zhuǎn)式垂直旋轉(zhuǎn)式倉(cāng)庫(kù)作用（D）生產(chǎn)性倉(cāng)庫(kù)流通性倉(cāng)庫(kù)裝卸機(jī)械（E）叉車橋式起重機(jī)堆垛起重機(jī)操作方式（F）M型R型G型方案選擇1、 對(duì)于建筑形式的選擇，考慮到倉(cāng)庫(kù)僅用于流通貨物，且倉(cāng)庫(kù)在建造時(shí)，有條件考慮其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，故采用整體式。2、 由于貨物的包裝方式采用的箱性包裝，是比較規(guī)則的形式，但是貨物的品種比較多，而且有較高的出入庫(kù)頻率，故貨架構(gòu)造采用單元貨格式，貨物存取采用揀選貨架式。3、 由于采用揀選貨架式，其配套的裝卸機(jī)械就需要相應(yīng)的性能要求，包括滿足操作者的安全性和使用的高效性，綜合考慮后采用堆垛起重機(jī)和輸送機(jī)配合使用。使用5臺(tái)堆垛起重機(jī)和3套輸送機(jī)，輸送機(jī)分別為上、下層布置形式，即一臺(tái)向上層輸送貨物，主要應(yīng)用于貨物入庫(kù)，一臺(tái)在下層輸送貨物，主要應(yīng)用于貨物出庫(kù)；一臺(tái)主要應(yīng)用于貨物的揀選。4、