立体仓库模拟装置的设计与实施

① 如何才能设计好一个立体仓库货架

要想设计好立体仓库货架，必须得有足够多的经验总结，还有就是遵循一定的原则，根据柯瑞德货架总结，设计立体仓库货架的原则及注意事项如下：

立体仓库货架设计原则——需求

立体仓库设计的时候要注重需求设计，只有根据需求，才能设计出高价值的仓库。仓库设计需求：长宽高，横列、纵列的平衡度等，每一个需求都不能忽视，如果其中有一个设计不合理，那会导致整体的设计存在问题，影响其使用。

立体仓库货架设计原则——功能

立体仓库设计的功能要尽可能完善，才能给企业仓储带来便利。立体仓库设计的功能不仅仅是存储货物，而是能将货物的信息实现共享，从而让管理者清楚的了解到货物存储情况。如果仓库不能达到这样的要求，那选择仓库的人会很少，同时仓库设计就没有任何意义。

立体仓库货架设计原则——标准

立体仓库设计一定要注重标准，只有达到标准的仓库设计，才能满足使用要求。标准化的设计不仅仅体现在仓库设计数据上，同时在材质使用上也要注重标准，这样才能保证立体仓库的质量。在这里提醒各位，选择立体仓库一定要选择标准化的仓库，否则会影响仓储。

另外，设计立体仓库货架前，一定要确定的参数：

确定货物单元的形式、尺寸和重量

货物单元是指进行出入库作业和储存的集装单元，由集装单元化器具和货物二部分组成。因为单元式立体仓库是以单元化搬运为前提的，所以确定货物单元的形式、尺寸及重量显得尤为重要。一般需要确定两个方面的内容:集装单元化器具的类型;货物单元的外形尺寸和重量。

立体仓库常用的集装单元化器具有托盘和集装箱，且以托盘最为常见。托盘的类型又有许多种，如平托盘、箱式托盘、柱式托盘和轮式托盘等，一般要根据所储存货物的特征来选择。当采用堆垛机作业时，不同结构的货架，对托盘的支腿有不同的要求，在设计时尤其要注意。

为了合理确定货物单元的尺寸和重量，需要对所有入库的货物进行ABC分析，以流通量大而种类较少的A
类货物为主要矛盾，选择合适的货物单元的外形尺寸和重量。对于少数形状和尺寸比较特殊以及很重的货物，可以单独进行储存。

立体仓库是以单元化搬运为前提的，所以确定货物单元的形式、尺寸及重量是一个重要的问题。它不仅影响仓库的投资，而月对于整个物流和仓储系统的配备、设施以及有关因素都有极为重要的影响。因此，为了合理确定货物单元的形式、尺寸和重量，需要对所有入库的货物，抓住在流通中的关键环节，对货物单元的品种进行ABC
分析，
选择最为经济合理的方案。对于少数形状和尺寸比较特殊以及很重的货物，可以单独处理。例如，汽车上的前桥、后桥、车身等大件，形状不规则，尺寸又大，难以形成单元，就不一定非要与其它零件同入一个立体仓库.它们的储存问题可以用推式悬挂输送机或者其它方式单独处理.

确定堆垛机械和配套设备的主参数

立体库常用的堆垛机械为有轨巷道堆垛机、无轨堆垛机(高架叉车)、桥式堆垛机和普通叉车等。在总体设计时，要根据仓库的高度、自动化程度和货物的特征等合理选择其规格结构，并确定其主要性能参数(包括外形尺寸、工作速度、起重量及工作级别等)。

立体库配套设备的配备应根据系统的流程和工艺统筹考虑，并根据立体库的出入库频率、货物单元的尺寸和重量等确定各配套机械及设备的性能参数.如对于输送机，则根据货物单元尺寸确定输送机的宽度，根据立体库的频率要求确定输送机的速度。

总体设计时，要根据仓库的规模、货物的品种、出入库频率等选择最合适的机械设备，并确定其主要参数;根据出入库频率确定各个机构的工作速度:根据货物单元的重量选定起重、装卸和堆垛设备的起重量;对于输送机，则根据货物单元尺寸确定输送机的宽度，并确定使整个系统协调工作的输送机的速度。

确定仓库总体尺寸

确定仓库的总体尺寸，关键是确定仓库货架的长宽高总体尺寸。立体仓库的设计规模主要取决于其库容量，即同一时间内储存在仓库内的货物单元数。如果已经给出库容量，就可以直接应用这个参数;如果没有给出，就要根据拟存入库内的货物数里，出入库的规律等，通过预测技术来确定库容量.根据库容量、货物单元尺寸和所采用的作业设备的性能参数以及其它空间限制条件，即可确定仓库的总体尺寸。

② 自动化立体仓库的解决方案怎么做

自动化立体仓库有哪些比较典型的解决方案？跟能达仓储了解一下

1. 自动穿梭式货架方案

这是相对基础的自动化立体仓库解决方案，在传统仓储货架上，将穿梭车与此结合，形成一套可以自动运货、集中存放的存储模式。通常我们将其称之为穿梭式货架，基本上这可以视为立体仓库的初期阶段，叉车只需要在货架的一头进行放货即可。穿梭车立体库的基本特点有采购成本相对低、比人工入库率高、库房利用率更高等。

解决方案怎么做？当然是交给专业的供应商来做了。由于立体仓库本身的复杂程度，需要多种硬件、软件，需要多方协作方能完成，但其中必须有个牵头的，才能顺利高质量的完成。

③ 我国自动化立体仓库的建设与发展

中国立体仓库的前进
一、背景介绍

立体仓库的产生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，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出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用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为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不晚，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2003年为止，我国自动化立体仓库数量已超过200座。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。随着科学技术、信息技术、自动化生产技术及商品化经济的迅速发展, 生产中所需原材料、半成品、成品及流通环节中的各种物料的搬运、储存、配送及相应的信息已经不是一个孤立的事物。事实上, 从制造资源计划(MRPⅡ)到企业资源计划(ERP)的发展过程中, 物流的各个环节已完成其集成化过程。自动化仓储、物流及信息流已成为组织生产、连接生产、销售、管理各网络中的关键节点, 并且作为降低物流费用的重要手段在国民经济中起着越来越重要的作用。我国第一座全自动化立体仓库──北京汽车制造厂自动化立体库, 是北京起重运输机械研究所研制生产的。20世纪80年代, 自动化立体库在我国得到应用后, 在20世纪90年代得到迅速发展和广泛应用。二十多年来, 北京起重所设计制造了各种形式的自动化立体仓库100余套, 产品广泛应用于机械、冶金、化工、医药、军工、食品、运输和电子等行业, 领导和推进了我国物流技术的发展和应用。2000年,北京起重所又完成了我国迄今国产规模最大、技术水平最高的大型全自动化立体库仑库──联想电脑公司集成化物流系统。联想公司物流系统集成了当前国际上最新的立体仓库技术, 全系统采用了约30余项新技术。巷道堆垛机是立体仓库系统的关键设备之一, 其中的运行调速技术、激光测距技术、货叉调速技术、起升机构的认址技术, 变截面立柱技术等10余种新技术均为我国的最新研究应用成果或国际先进技术。输送机设备采用了组合式结构、悬臂式升降台等多项新技术和托盘自动收集技术。分配车在运行调整、认址等方面均采用了最新的研究成果。双车避让技术的采用使分配车达到了比设计要求更高的能力。货架结构采用有限元分析。表面处理采用表面喷塑新工艺, 美观耐用。控制系统采用了PROFIBUS现场总线控制技术, 与R/3系统的高度集成体现了该立体仓库系统在与大型信息系统集成方面取得的突破成绩。联想公司自动化物流系统是我国自行研制的具有国际先进水平的物, 该系统的成功运行标志着我国物流自动化技术水平又上一个新台阶。

二、技术现状

一个比较完善的自动化立体仓库系统主要包括:
(1)货物的存放、周转—高层货架及托盘、货箱;
(2)入、出库作业—堆垛起重机;
(3)入、出库分配系统—辊式、链式输送机、分配车、升降机等;
(4)自控系统—包括由计算机控制的入、出库设备、分配系统以及各种检测、保险机构的全部电控装置;
(5)计算机管理系统—仓库的账目管理、数据分析、合理管理货位、设备运行又库存情况的状态显示等。管理系统与控制系统联网。
(6)入、出库频率不高的立体库几个巷道可共用一台堆垛机，此时应配备堆垛机转轨设备(如转轨车)。

我国自动化立体仓库各主要设备的技术现状大致如下:

1.高层货架及托盘、货箱

高层货架是自动化立体仓库的主体结构部分。一般是钢结构采用焊接或组装而成。每排货架分若干列、层单元货格，每货格中一般存放1－－3个托盘(货箱)。目前国内制造的高层货架一般在20米以下，以10－－15米居多。货架所用型钢，焊接式货架多采用热轧型钢。组装式货架多采用薄型冷轧型钢。焊接式结构牢固、耐用，但笨重。组装式外形美观，拆装性能好，运输方便。因冷轧薄壁钢截面力学性能好，因此重量轻省钢材，降低成本，潜力很大。如接插部件设十分合理亦很牢固.是高层货架的发展方向。货架结构型式设计一般是当托盘(货箱对泛寸较大时采用牛腿式结构，每货格存放一个托盘(货箱)。托盘尺寸较小时采用横梁式结构。每货格可存放1-3个托盘(货箱)单元。目前横梁式货架结构的使用用户多于牛腿式.并有进一步增加趋势。托盘(货箱)目前使用较多的是钢结构或钢木结构，但随着轻型塑料工业和注塑技术的发展.塑料托盘(货箱)以其美观、耐腐蚀、重量轻等优点，在较小尺寸及重量的托盘(货箱)中将占重要地位。

2.堆垛起重机

堆垛机是自动化立体仓库中存、取货物作业的主要执行设备。它在货架的巷道中可承载货物水平运行、升降、左右伸叉，完成入库、出库、倒库等各种作业功能。为使堆垛机认址准确。水平、垂直、伸叉运动均设置正常运行速度和慢速两种以上速度(或用变频无级调速).以减少停车时冲击.并能准确到位，达到水平运行士lOmm、垂直升降士lOmm，左右伸叉士5mm的停准精度要求。堆垛机设置货位和载货台虚实检测装置，防止由于控制(或管理)失误，在货位已被占用的情况下重复入库造成事故。堆垛机设置原位及停准指示.如因惯性或其它原因未停准，堆垛机将按照PC;程序控制自动“纠偏’。此外，堆垛机还设置运行、起止的终端限速、限位开关，并在最终端设机械车挡.防止堆垛机各机构运行超过极限位置。为确保带司机室的堆垛机司机和货物的安全，载货台设断绳保护装置或限速防坠装置。堆垛机电器系统还设有常规的电器互锁，失压保护、零位保护、过载保护等功能目前堆垛机各机构运行速度为:水平运行80m/min:升降10-16m/min:货叉8-15m/min。

3.人出库分配系统

在自动控制的立体仓库中。入、出库分配系统按照计算机指令将入库货物分配至某一巷道口，再由该巷道堆垛机按照指令送到指定的排、列、层货位。出库时按照相反方向输出。在货物的入口处可设置称重装置。超高、超宽尺寸检测装置使进入库区的货物不会出现超载超重或超尺寸引发事故。

目前输送货物大多根据货物、托盘或货箱的结构、重量确定用辊式或链式输送机。输送货物的交叉路口处往往使用升降机解决高差问题。另外，应设一个输送通道，使重量、尺寸不合格的货物(托盘)输送到指定点整理后再进入库区。也可用于拣选入、出库时(散件入、出库)，将单元货物送入该处，拣选后返回。 当入、出库频率要求不高时，可考虑几个巷道共用一台堆垛机。此时应配备转轨车或其它转轨设备。以便使堆垛机转入另一巷道。

4.自控系统

库区全部可运行设备，如堆垛机、输送机、升降机、分配车、转轨车等，以及这些设备的运行保障系统，均应由计算机统一程序控制。控制系统有对机、电及其它故障的报警及诊断显示功能。并对某些报警可自行处理。各设备运行实现自动衔接，动作可靠。一般选用高质量的可编程控制器(PC)。为确保各机构运行平稳可靠、认址准确，亦应选用高质量的变频器、光电元件及其它优质控制元件。

5.计算机管理系统

计算机管理系统应能对全部货位和全部库存货物完成以下主要管理功能:
(1)按照要求实现货物的先进先出、某巷道优先、均匀分布等管理功能，进行入、出库货位管理;
(2)按照货位和货物品种盘库、查询;
(3)打印各种统计报表;
(4)库存情况分析;
(5)修改数据文件各项内容。

管理机可选用486,586各档微机，能与下级监控、控制机实现联机通信。通信方式可采用电缆或封闭型安全滑线，最好采用红外线信号传输系统。安装简便，传输可靠寿命长。根据需要可在库区显要位置和机房内设置设备运行和作业目标的数字、文字或图形模拟显示装置以便监控全部作业过程。

综上所述我国立体仓库行业已形成一定规模和开发能力日前立库市场的主流是:单机自动控制、变频调速运行机构(因水平运行和货又伸缩不能同时动作。可使用同一变频器)、封闭滑触线供电、载重量600公斤以下，高度10-15米的堆垛机.配以冷轧薄壁型钢组合式货架，入、出库输送机或手推车。可配备一个管理机负责库房账目管理的立体仓库。但与发达国家相比还有很大差距

目前，美、日等发达国家立库高度已达几十米。建库数均达数千座。堆垛机运行速度超过100m/min，具有形式繁多的入、出库物流分配系统和安全保障系统。立库设备的形式根据用途多种多样。重力式货架已在成功使用，而国内基本上还是空白。

三、发展好于预期

1.市场发展情况

据不完全统计，截止到2006年底，全国自动化立体库的保有量已超过500座。2006年建设的自动化立体库在80座以上，主要集中在机械制造、汽车、烟草、食品加工、服装生产、医药生产及流通等行业，与2005年相比，整个市场有了很大发展。主要表现在:
(1) 烟草行业建设的自动化立体库数量有所下降，新建立体库约10座。目前，烟草制造行业还有上一轮全面技改项目中部分尚未完成的项目。烟草销售企业多采用简易平库或叉车立体库，基本不采用自动化立体库。如希望烟草行业出现大的市场需求，则要等待烟草制造、经销企业的进一步升级改造和设备更新换代;
(2)医药行业:医药生产企业对自动化立体库的需求依然稳定，2006年建设的自动化立体库为1020座，像三九制药、扬子江制药等企业随着生产规模的扩大都建设了自动化立体库。在GSP认证的推动下，医药经销企业对自动化立体库的需求依然很大，2006年新建自动化立体仓库超过10座;
(3)机械行业中的一些标准件、紧固件生产企业、阀门、水泵制造企业纷纷建设自动化立体库;
(4)汽车生产企业虽然在车身及配套件存储方面均采用了自动化立体库，但基本采用国外产品，每年汽车行业新建自动化立体库在10-20座之间;
(5)伊利、蒙牛等大型乳品企业建设自动化立体库的热情高涨，2006年该行业建设的自动化立体库超过15座，而且普遍规模较大，2007年规划建设的项目还很多，其中包含一定数量的冷冻库;
(6)虽然家电制造业对自动化立体库的需求依然不旺，但家电销售企业如苏宁等企业纷纷建设自动化物流配送中心，扩大了自动化立体库的市场;
(7)2006年服装行业巨头雅戈尔公司率先建设了服饰自动化物流中心，其中包含1座自动化立体库。随着使用效果的凸显和企业间的传播，其他企业必然效仿，该行业孕育着巨大的市场;
(8)军队自动化立体仓库建设速度加快，近两年全军列入建设计划的自动化立体库有几十座，各供应厂商格外重视该市场领域，今后的竞争将日趋激烈。

2.技术和产品发展情况

面向冷饮生产企业、工作温度在一20℃以下的自动化立体库在国内有一定需求，目前国内供应商还不能提供完全符合要求的解决方案和相关产品，只是简单置换为适用于低温条件的元器件，或者采取一些局部加热保温措施，勉强满足用户使用要求，但效果不理想，急需供应商攻关研究，从总体设计和设备研制上全面着手，提供适合行业需要的整体解决方案。

3.供应商发展情况

行业企业总体数量变化不大，除有个别企业经营不善淡出市场外，也有几家国外厂家加入国内市场竞争，同时出现了国外企业并购国内企业的现象2007年市场需求看好。

2006年自动化立体仓库市场总体发展是稳健快速虽然总体利润下降，但各厂家均生产订单饱满售结果好于预期。预计2007年形势会更好，全年自动化立体库建设规模将接近100座。今后 ，随着中国企业规模的扩大和数量的增加，以及重视与合理应用土地这一稀缺资源的意识不断增强，具有节约土地资源优势、提高企业管理水平的自动化立体库必将得到更广泛使用。应用领域的进一步扩大，将对相应设备和技术提出新的、更高的要求，中国企业必须进行全面技术创新和产品升级，才能抓住时代赋予的机遇。

四、适应国情，适度发展

目前我国已基本确立市场经济。技术的发展无疑受市场的促进或制约。但由于市场还不十分完善和规范，它又往往不只取决于是否需求。尤其对于立体库这样的较大项目(少则几十万，多则几百万或更多)。资金往往成为关键。 但随着各行各业的发展，我国的立体仓库事业也必将获得长足进步。今后几年，管理机与堆垛机及入、出库分配系统联网实现全自控的立体仓库将日益增多.成为立体仓库市场的主流。随着市场的扩大，新型式、更高档次管理、控制系统的立体仓库将不断出现，设计、制造适用于各种货物的专用堆垛机和物流输送系统将成为立体仓库生产厂家的重要任务之一。更加轻型、组装性能更好、稳定性更好的货架生产工艺和货架型材轧制工艺也将得到开发和完善。总之，我国自动化仓库技术将随着国内市场变化而不断更新发展.同时.立体仓库设计制造单位的专业经验亦将引导促进我国立体仓库事业的进步。

五、引进先进技术，迈上新台阶

从立体仓库设计、制造和使用的现状来看。发达国家走在我们的前面。引进、消化、吸收国外先进产品与技术，最终国产化成为自己的产品，这无疑是一条捷径。先决条件是要引进先进的、并适合国内市场的项目。决非盲目引进。目前针对立体库主要设备进行全套技术引进的在国内很少，某种意义上讲，谁先走一步。谁将有可能领先一步，占领市场。引进应掌握以下几点:
(1) 要引进先进的实用产品的全面技术，即不仅引进产品、还应引设计、工艺技术。新颖的设计与先进的工艺手段同样重要，而工艺技术的提高往往更为耗资费力。
(2)消化吸收要快.尽快掌握成为自己的技术。
(3)尽快国产化.不能长期靠进口配件维持。但要掌握一个原则.即国产替代配套件的质量不应低于进口配件.否则又部分地失去了引进的意义。
(4)引进技术不仅要看到当前市场需求，还要看到未来市场的发展。消化吸收后，产品应是当前市场的先进产品。确立一个较高起点，在此基础上培养出自己的开发能力。市场变化后，仍处于领先地位。如能达到以上几点，引进就是成功的。

④ 知道出入库能力后怎样设计立体库

建立自动化立体仓库需要从整个物流中心的作业流程、设备配套规划、计算机管理及监控相结合的一体化建设，因此必须考虑如下内容：

1.立体仓库的工作流程

2.立体库主要设施

3.计算机管理及监控调度系统

主要性能参数

1 、库存容量：立体仓库的容量，包括所有需储存和暂存在该立体仓库中的物品总量；

2 、系统工作能力：立体仓库物流系统出库、入库和操作的能力；

3 、信息处理：立体仓库信息处理的能力，包括信息采集、信息加工、信息查询、信息通信、甚至业务信息处理等方面的能力；

4 、周边物流处理：如何将货物卸车、检验、组盘、运送到高层货架的巷道口，货物从高层货架取出后拆盘、合并、拣选、搬运、装车等处理；

5 、人机衔接能力：操作人员与该系统的衔接、人机界面，信息录入、检验不合格品的处理、进入自动搬运线等；

规划设计步骤

为完成一个自动化立体仓库的设计，应组织相关有经验的技术人员进行如下工作：

1 、需求分析：对买方提出的要求和数据进行归纳、分析和整理，确定设计目标和设计标准，还应认真研究工作的可行性、时间进度、组织措施及影响设计的其他因素；

2 、确定货物单元形式及规格：根据调查和统计结果，并综合考虑多种因素，确定合理的单元形式及规格。这一步很重要，因为它是以下各步设计和实施的基础；

3 、确定自动化仓库的形式、作业方式和机械设备参数：立体仓库的形式有很多种，一般多采用单元货格形式。根据工艺要求确定作业方式，选择或设计合适的物流搬运设备，确定它们的参数；

4 、建立模型：确定各物流设备的数量、尺寸、安放位置、运行范围等仓库内的布置，以及相互间的衔接；

5 、确定工艺流程，对仓库系统工作能力进行仿真计算：确定仓库存取模式，以及工艺流程。通过物流仿真软件和计算，得出物流系统作业周期和能力的数据；

根据仿真计算的结果，调整各有关参数和配置（重复第②～⑤步），直到满足要求为止。

6、确定控制方式和仓库管理方式：控制方式有多种，主要是根据以上的设备选择合理的方式，并满足买方需求。一般是通过计算机信息系统进行仓库管理，确定涉及哪些业务部门、计算机网络及数据处理的方式、相互之间的接口和操作等；

7 、确定自动化系统的技术参数和配置：根据设计确定自动化设备的配置和技术参数，例如，选择什么样的计算机、控制器等问题；

8 、确定边界条件：明确有关各方的工作范围，工作界面以及界面间的衔接；

9 、提出对土建及公用工程的要求：提出对基础承载、动力供电、照明、通风采暖、给排水、报警、温湿度、洁净度等方面的要求；

10 、形成完整的系统技术方案：考虑其他各种有关因素，与买方讨论，综合调整方案，最后形成切实可行的初步技术方案；

采购要求

采购者事先应明确对设备的具体要求，如第二节所列各项内容。

1 、功能要求：入库、出库、搬运、信息处理、人员操作维护等；

2 、自动化程度的要求：手动、半自动、全自动等；

3 、辅助要求：视频监视、温湿度测控、门禁、人工搬运车辆等；

4 、系统工作范围和采购范围：为完成立体仓库的采购，买卖双方一定要签订合同，因此一定要明确双方的工作范围，明确卖方的供货范围；

5 、边界条件：场地条件（长、宽、高等）、供电、地面基础等；

6 、工期要求：从采购者的心理来讲工期越短越好，但事情往往要有个过程，况且是多专业、多工种、具有一定规模的立体仓库。签合同以后要经历设计、采购、制造、加工、组装、控制及管理等软件的开发、检验、包装、运输、现场安装、调试、验收和培训等多个环节，时间太短难以保证较高的质量；

7 、服务要求：售前、售中、售后，培训、保修、系统升级问题、服务响应时间等；

应注意的几个问题

1 、不要过分追求单台（种）设备的高性能，而忽视了整体系统的性能；

2 、各种要求应适当，关键是要满足自己的使用要求。要求太低满足不了使用需要，过高地要求将可能使系统造价过高、可靠性降低、实施困难、维护不便或灵活性变差等；

3 、确定工期要实事求是，过短的工期可能会造成系统质量的下降，或不可能按期交工；

4 、系统日常维护十分重要，和我们保养汽车的道理一样，应经常对系统进行保养，使系统保持良好的工作状态，延长系统使用寿命，及时发现故障隐患；

5、为使用好自动化立体仓库，需有高素质的管理和维护人才，需要有相应的配套措施；

希望我的回答对你有帮助！