穿梭式仓库与传统堆垛机仓库的定量对比分析

1、穿梭式仓库与传统堆垛机仓库的定量对比分析一、穿梭式仓库简介穿梭式仓库主要由穿梭式小车、穿梭车货架、举升设备（如：升降机、堆垛机、叉车等等）、输送系统等组成。最大的特点是系统柔性高，可随意组合。穿梭板货架是一种高效、高密度、低成本的存储方式，与贯通货架相比，存储能力相当，但安全可靠，货架不容易损坏，需要与穿梭车配合使用，其通过在货架深度方向设置穿梭小车导轨，存货时只需将货物放在导轨的最前端，导轨上的无线遥控穿梭车会自动承载托盘在导轨上运行，利用提升平板和定位传感器，将其放置于导轨最深的货物处；取货时穿梭车会将托盘放置于导轨最前端，叉车取走即可。穿梭板是一种运用于密集式存储立体仓库的托盘搬运设备，

2、由于采用了贯穿式货架消除了工作巷道，仅需要在货架两头留两个可以通行高位叉车的通道，故平面利用率比普通自动化立体仓库可以提高20%33%，能够最大限度地将仓库空间利用率提高到90以上，并能满足先入先出（FIFO）和先入后出（FILO）的作业要求。穿梭板作业方式灵活，可与叉车配合实现立体仓库的半自动化作业，或与堆垛机配合组成全自动化立体仓库系统。穿梭式货架的结构特点：主要由货架部分、穿梭车及叉车三个部分构成。穿梭车可以自行将托盘提升并沿着货架巷道内的轨道运行，将货物从入口处运送到巷道里面或者从巷道里面运送到出口处。穿梭式货架的优点：穿梭式货架集合了多优点，穿梭式货架集合了多入式货架的叉车操作要求低

3、，比压入式、重力式货架的存储率高，比移动式货架的效率高。适用范围广泛。没有明显的缺点就是其最大优点。又可以实现货物在货架内的自动运输，适应性良好，架内的自动运输，适应性良好，架内的自动运输，适应性良好，进先出或先进后出功能；并且由于其运输货物实现自动化，非常于其运输货物实现自动化，非常减少人员活动，提高人员工作效率及作业安全性。穿梭式货架的技术难点及缺点：为保证穿梭车稳定地运行，对货架、导轨的精度及地坪均有较高的要求。穿梭车是该系统的核心构件，其品质直接关系到未来用户售后费用的高低。该系统投资成本及后续维护成本比较高，需要有专业可靠的服务团队负责维修维护。进口穿梭车与国产穿梭车相比在价格上存在

4、劣势，目前国外穿梭车(3240万元台)比国产穿梭车(1520万元台)要贵不少。案例：天津大洋冷库大量使用了穿梭式货架，实现了功能性与经济性的良好结合；广州中远物流公司同样使用了这种新兴的货架。上述客户在与货架配合的穿梭车选择上，均采用了国外进口的品质上乘的永恒力穿梭车。此外，嘉里物流集团也配备了此种货架，同样获得了良好的使用效果。二、堆垛机仓库简介堆垛机仓库主要由堆垛机、堆垛机巷道、货架和输送系统组成。其最大的缺点是整个系统的灵活性差，一旦确定位置，不容易改变。堆垛机是自动化立体仓库巷道式堆垛起重机的简称，是在自动化立体仓库中用来存取货架存储单元里货物的码垛设备，是自动化立体仓库中应用最广泛的

5、货物搬运设备，也是物流仓储系统的最重要设备。堆垛机是物流的载体，它在高层货架巷道往返运行，将货物存入或取出，从而实现物资的流动。它是自动化立体仓库的关键设备。为实现物流的高效率，必须提高堆垛机的存取速度。自动化立体仓库（AS/RS）是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分，它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。与厂级计算机管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）必不可少的关键环节。它是物流技术的革命性成

6、果，是一种多层储存物品的高架仓库系统，它一般由自动控制系统、监控系统、仓库管理系统（WMS)、高层货架、巷道堆垛机、自动出入库系统、机器人码垛系统等。通过出入输送系统将货物送至仓库货架前，由巷道堆垛机实现自动出库和入库，整个过程通过计算机网络化管理和自动控制系统完成。运用一流的集成化物流理念，采用先进的控制、总线、通讯和信息技术，通过以上设备的协调动作，按照用户的需要完成指定货物的自动有序、快速准确、高效的入库出库作业。表1 自动化立体仓库的分类：自动化立体化仓库的分类按货架高度分类高层立体仓库（15米以上）按货架构造分类单元货格式立体仓库按建筑物构造分类一体型立体仓库按装取货物机械种类分类货

7、架叉车立体库按操作方式分类人工寻址、人工装取方式按功能分类储存式立体仓库贯通式立体仓库中层立体仓库（515米）自动寻址，人工装取方式自动化柜式立体仓库分离型立体仓库巷道堆垛机立体库拣选式立体仓库低层立体仓库（5米以下）自动寻址、自动装取方式条型货架立体仓库自动化立体仓库已在国民经济中发挥着重要作用，它不但提高了物资收发的自动化程度和收发准备效率，而且节省了土地面积。但目前的立体仓库型式多采用巷道式货架，一般具有多条巷道，每条巷道里有一台堆垛机，两边各有一排货架。然而，堆垛机巷道占用了库房大量的使用面积严重地浪费了立体库内的宝贵空间；而且多台堆垛机同时工作的机会较少，导致设备闲置，而且造成了投资

8、浪费。随着巷道数的增加，堆垛机的数量则越显过多，投资效率则急剧下降。可在有限场地内，允许利用立体空间，布置7到10层甚至更多的高层货架（总高近24米），利用计算机系统控制巷道式堆垛机完成出入库工作，并凭借其高效率的垂直空间利用率、任意取货的作业方式和无人的作业环境，受到企业青睐，在食品和轻工行业应用广泛。虽然巷道式自动化立体仓库可以将货架延伸至高20米以上的空间，极大的提高了垂直空间利用率，但其20%33%的平面位置必须被巷道式堆垛机占用而不能布置货架，故总体空间利用率尤其是平面利用率未达到最高理想状态。堆垛机发展至今，其功能和结构已经非常成熟，单机生产成本的控制空间已非常有限。但在某些特殊领

9、域，如果一台堆垛机能在两个或者多个巷道自动运行并满足系统需求，将在很大程度上降低自动化立体仓库的成本投入。基于这样的背景，转轨堆垛机系统应运而生。事实上，它更多的是一种堆垛机全新的应用理念，而不仅是堆垛机单机的发展与创新。表2 巷道堆垛机的分类、特点和用途：类目类型特点用途按结构分类单立柱型巷道堆垛机1.机架结构是由1根立柱、上横梁和下横梁组成的1个矩形框架2.结构刚度比双立柱差适用于起重量在2吨以下，起升高度在16米以下的仓库双立柱型巷道堆垛机1.机架结构是由2根立柱、上横梁和下横梁组成的1个矩形框架2.结构刚度比较好3.质量比单立柱大1.适用于各种起升高度的仓库2.一般起重量可达5吨，必要

10、时还可以更大3.可用于高速运行按支撑方式分类地面支承型巷道堆垛机1.支承在地面铺设的轨道上，用下部的车轮支承和驱动2.上部导轮用来防止堆垛机倾倒3.机械装置集中布置在下横梁，易保养和维修1.适用于各种高度的立体库2.适用于起重量较大的仓库3.应用广泛悬挂型巷道堆垛机1.在悬挂于仓库屋架下弦装设的轨道下翼沿上运行2.在货架下部两侧铺设下部导轨，防止堆垛机摆动1.适用于起重量和起升高度较小的小型立体仓库2.使用较少3.便于转巷道货架支承型巷道堆垛机1.支承在货架顶部铺设的轨道上2.在货架下部两侧铺设下部导轨，防止堆垛机摆动3.货架应具有较大的强度和刚度1.适用于起重量和起升高度较小的小型立体仓库2

11、.使用较少按用途分类单元型巷道堆垛机1.以托盘单元或货箱单元进行出入库2.自动控制时，堆垛机上无司机1.适用于各种控制方式，应用最广2.可用于货到人式检选作业拣选型巷道堆垛机1.在堆垛机上的操作人员从货架内的托盘单元或货物单元中取少量货物，进行出库作业2.堆垛机上装有司机室1.一般为手动或半自动控制2.用于人到货式拣选作业三、两种仓库的定量对比分析3.1穿梭板作业效率：满载最大运行速度58m/min，满载最小运行速度5m/min，加速度0.6m/s2，直线平均运行速度37米，延时等待时间为1秒。1）穿梭板加速时间：T1=58/0.6/60=1.61秒2）穿梭板减速时间：T2=T1=1.61秒3

12、）穿梭板加速距离：S1=0.61.612 / 2=0.78米4）穿梭板减速距离：S2=S1=0.78米5）穿梭板从最近点到最远点距离：S3=37米6）穿梭板高速运行距离：S4=S3-S1-S2=37-0.78-0.78=35.44米7）穿梭板告诉运行时间：T3=S4/5860=36.78）工序衔接时间：由于穿梭板要有如下运行步骤：从接口处取上货物、加速运载货物、高速运载货物、减速运载货物、向货架区放下货物，其工序衔接总等待时间：T4=1秒综上，穿梭板入库/出库的作业周期T=T1+T2+T3+T4=41秒，单台穿梭板每小时作业效率为：3600/41=87盘/小时。3.2堆垛机作业效率：堆垛机的作

13、业效率是指堆垛机每小时平均入库或者出库的货物单元数。其计算公式为：N=3600T其中， 是系统运行效率；T(S) 是单台堆垛机单次入库或出库需要的时间，按堆垛机单一作业和复合作业方式，分为单一循环作业周期Tms和复合作业周期Tmd。堆垛机效率的计算即堆垛机作业时间的计算。1）单一作业周期TmsTms=Ta（堆垛机作业的附加时间）+ 2Tf（堆垛机货叉叉取（货存放）作业时间）+ 2Top（两点间的行程时间）2）复合作业周期TmdTmd=2Ta（堆垛机作业的附加时间）+ 4Tf（堆垛机货叉叉取（货存放）作业时间）+ Top1（起点到第一目的点运行的时间）+Tp1p2（两目地点间运行时间）+Tp2o（末点到起点间运行的时间）单台堆垛机的平均作业效率为：47托盘/小时3.2.1.平均单循环时间图1 堆垛机单循环工作方式3.2.2.平均复合循环时间图2 出/入库为一个工作台 图3 出/入库工作台分开图4 出/入库工作台在不同层上图5 堆垛机水平运行速度图6 堆垛机垂直运行速度3.3两种类型仓库定量对比分析：表3 穿梭式仓库与传统堆垛机仓库对比对比项 仓库穿梭式货架仓库传统堆垛机仓库空间利用率高（90%以上）穿梭板+堆垛机（高平面和垂直利用率）叉车+穿梭板（高平面利用率，低垂直利用率）中（70%）巷道式堆垛机立体仓库（平面利用率低，垂直利用率高）