自动化立体仓库的规划与设计

1、自动化立体仓库的规划与自动化立体仓库的规划与设计设计案例案例: 海尔物流和立体库海尔物流和立体库 n海尔集团公司分析发现在整个生产过程中，最海尔集团公司分析发现在整个生产过程中，最受制约的就是仓储，就是原材料和零部件的仓受制约的就是仓储，就是原材料和零部件的仓储和配送，所以海尔选择了这个突破口。储和配送，所以海尔选择了这个突破口。n在青岛海尔信息园里面建了一座机械化的立体在青岛海尔信息园里面建了一座机械化的立体库，在黄岛开发区建了一座全自动的立体库。库，在黄岛开发区建了一座全自动的立体库。在国内人们因为人工成本便宜，地皮又大而质在国内人们因为人工成本便宜，地皮又大而质疑立体库的效果。疑立体库的

2、效果。n但海尔的事实是，黄岛立体库长但海尔的事实是，黄岛立体库长120米、宽米、宽60米，仓储面积米，仓储面积5 400m2，立体库有，立体库有9 168个标准个标准托盘位，托盘是托盘位，托盘是1.21米的；立体库的建筑高米的；立体库的建筑高度是度是16米，放货的高度可到米，放货的高度可到12.8米，每天进出米，每天进出的托盘达到的托盘达到1 200个，实际能力是个，实际能力是1 600个。个。案例案例: 海尔物流和立体库海尔物流和立体库 n5 400 m2取代了原来取代了原来65 000 m2的外租库，而且由于使的外租库，而且由于使用了计算机系统，管理人员从原来的用了计算机系统，管理人员从原

3、来的300多人降为多人降为48人。通过减少外租库的租金，外租库到车间的来回费人。通过减少外租库的租金，外租库到车间的来回费用，节省工人工资加起来一年是用，节省工人工资加起来一年是1 200万。万。n第二个作用是降低了物料的库存。因为海尔在计算机第二个作用是降低了物料的库存。因为海尔在计算机系统里都设定了，比如说只允许放系统里都设定了，比如说只允许放7天的料，超过天的料，超过7天天不让进，相对来说使整个库存量下降。库存量下降当不让进，相对来说使整个库存量下降。库存量下降当时空调事业部就是一个典型的例子，大约时空调事业部就是一个典型的例子，大约3个月，从个月，从9月到月到12月降了月降了1.4亿。

4、亿。n第三个作用是深化了企业物流系统的规划。因为立体库第三个作用是深化了企业物流系统的规划。因为立体库使用后是两翼推动，一是海尔要求所有的分供方按照照使用后是两翼推动，一是海尔要求所有的分供方按照照标准化的模式送货，所有的都是标准化的托盘，标准的标准化的模式送货，所有的都是标准化的托盘，标准的周转箱。周转箱。案例案例: 海尔物流和立体库海尔物流和立体库n以往都是纸箱，纸箱的坏处在于，产品的零部件容易压坏，以往都是纸箱，纸箱的坏处在于，产品的零部件容易压坏，上线的时候还要倒箱，多次倒箱增加了人工拣选，保证不上线的时候还要倒箱，多次倒箱增加了人工拣选，保证不了产品的质量。现在采用统一的产品包装，从

5、分供方的厂了产品的质量。现在采用统一的产品包装，从分供方的厂里到海尔的生产线整个过程不用倒箱。里到海尔的生产线整个过程不用倒箱。n对车间也是一样，以往车间的效果也是脏、乱、差，使用对车间也是一样，以往车间的效果也是脏、乱、差，使用标准箱之后，全部是叉车作业标准化。立体库对两方都产标准箱之后，全部是叉车作业标准化。立体库对两方都产生了有利的作用，对分供方也好，对海尔内部的整个物流生了有利的作用，对分供方也好，对海尔内部的整个物流推进也是很重要的。推进也是很重要的。n二是，立体库具有灵活性和扩展性，刚开始设计立体库二是，立体库具有灵活性和扩展性，刚开始设计立体库想的只是放空调的东西，但是通过计算机

6、系统管理以后，想的只是放空调的东西，但是通过计算机系统管理以后，只占很少的库容，公司马上把冰箱、洗衣机、电脑全部只占很少的库容，公司马上把冰箱、洗衣机、电脑全部放进去，一下减少了这些厂的外租库，整个效果非常明放进去，一下减少了这些厂的外租库，整个效果非常明显。显。n立体库就有这么多好处。并不一定非要建立体库，在车立体库就有这么多好处。并不一定非要建立体库，在车间旁边也可以搭立体货架，这样就节约了车间里面宝贵间旁边也可以搭立体货架，这样就节约了车间里面宝贵的生产面积，每一寸土地都得到充分的利用。的生产面积，每一寸土地都得到充分的利用。n讨论讨论1：什么是自动化立体仓库：什么是自动化立体仓库?n讨

7、论讨论2：自动化立体仓库有哪些部分构成：自动化立体仓库有哪些部分构成?（视频）（视频）n讨论讨论3：自动化立体仓库有哪些优点：自动化立体仓库有哪些优点?n自动化立体仓库，一般指采用几层、十几层自动化立体仓库，一般指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存货物，并且用专门乃至几十层高的货架储存货物，并且用专门的仓储作业设备进行货物出库或入库作业的的仓储作业设备进行货物出库或入库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间进行储仓库。由于这类仓库能充分利用空间进行储存，故形象地称为立体仓库。存，故形象地称为立体仓库。n自动化立体仓库是采用自动化存储系统自动化立体仓库是采用自动化存储系统(AS/RS，Aut

8、omated Storage and Retrieval System)，由高层货架，由高层货架(High Level Rock)、巷道堆垛起重机巷道堆垛起重机(Stacker Crane)、出入库输、出入库输送机系统送机系统(Output/ Input Conveyor)、自动化、自动化控制系统控制系统(Automatic Control System)、计、计算机仓库管理系统算机仓库管理系统(Warehouse Management System)及周边设备及周边设备(Peripheral Equipment)组成，可实现对集装单元货物自动化保管和计组成，可实现对集装单元货物自动化保管和计

9、算机管理的仓库。算机管理的仓库。 一、仓库布置设计一、仓库布置设计1空间利用空间利用（1）蜂窝损失）蜂窝损失n分类堆码时计算面积要考虑蜂窝损失。以图所示的分类堆分类堆码时计算面积要考虑蜂窝损失。以图所示的分类堆码为例，图码为例，图a为一个通道各有一排货物，每排货物有若干为一个通道各有一排货物，每排货物有若干列，而每一列堆码四层。列，而每一列堆码四层。n如果在一列货堆上取走一层或几层，只要不被取尽，所产如果在一列货堆上取走一层或几层，只要不被取尽，所产生的空缺不能被别的货物填补，留下的空位有如蜂窝，故生的空缺不能被别的货物填补，留下的空位有如蜂窝，故名蜂窝形空缺，它影响了库容量的充分利用。名蜂窝

10、形空缺，它影响了库容量的充分利用。单、双深堆码单、双深堆码 n蜂窝损失空缺系数的计算如下。蜂窝损失空缺系数的计算如下。n空缺系数空缺系数H的期望值为的期望值为n式中式中n 一列货位堆码货物件数；一列货位堆码货物件数；i = 0, 1, 2, 。101)(nininHEn例例 求图中的蜂窝损失空缺系数。求图中的蜂窝损失空缺系数。n例例 求图中的蜂窝损失空缺系数。求图中的蜂窝损失空缺系数。n解：图中一列货物可能有四种状态：只堆解：图中一列货物可能有四种状态：只堆1、2、3或或4层，因此相应的空缺数分别为层，因此相应的空缺数分别为3/4、2/4、1/4和和0。设。设4种状态的出现概率种状态的出现概率

11、都是都是1/4，则空缺系数，则空缺系数H的期望值的期望值n同理对右图中可算出为同理对右图中可算出为0.4375。 101)(nininHE375. 0041424341)(HE（2）通道损失）通道损失n通道损失则是由于通道占据了有效通道损失则是由于通道占据了有效的堆放面积，无论分类堆码，还是的堆放面积，无论分类堆码，还是货架储存，都存在通道损失。若不货架储存，都存在通道损失。若不考虑通道深度方向的情况，通道损考虑通道深度方向的情况，通道损失可用下式计算失可用下式计算nLa=Wa / (Wa +2d ) n式中式中WaWidth of asile通道宽度，通道宽度，ddepth货堆深度。货堆深度

12、。 （2）通道损失）通道损失n计算通道损失。计算通道损失。（2）通道损失）通道损失n如下图如下图a，托盘深度为，托盘深度为1m，叉车作业通道宽，叉车作业通道宽度为度为3m，则通道损失为，则通道损失为3/5，即，即60%。可见通。可见通道损失之多。道损失之多。n为降低此损失，可以增加货位深度，如图为降低此损失，可以增加货位深度，如图b堆堆两排，通道损失降到两排，通道损失降到3/（43）0.429，但，但此时增加了蜂窝损失。此时增加了蜂窝损失。n对于常见的选择式货架来说，堆垛深度最多两排，即双对于常见的选择式货架来说，堆垛深度最多两排，即双深式货架，此时可配用带伸缩叉的叉车。但出入库和装深式货架，

13、此时可配用带伸缩叉的叉车。但出入库和装卸搬运等操作不太方便，需要全面考虑，具体参见后面卸搬运等操作不太方便，需要全面考虑，具体参见后面案例。案例。n通过上述典型计算，在货物不同深度时的通道损失、蜂通过上述典型计算，在货物不同深度时的通道损失、蜂窝损失及总空间损失见下表窝损失及总空间损失见下表7-1。n可见，货堆越深，通道的损失越小，虽然蜂窝形的空缺可见，货堆越深，通道的损失越小，虽然蜂窝形的空缺损失增大，但总的库容量损失有所减少。损失增大，但总的库容量损失有所减少。n平面损失率很大，要提高空间利用率，只有往高度发展平面损失率很大，要提高空间利用率，只有往高度发展和降低通道宽度，这也是高层自动化

14、立体仓库发展的一和降低通道宽度，这也是高层自动化立体仓库发展的一个原因。个原因。 例例n某种货物某种货物C为木箱包装形式，尺寸（长为木箱包装形式，尺寸（长宽宽高）为高）为1000600700mm，箱底部平行宽，箱底部平行宽度方向有两根垫木，可用叉车搬运，在仓库中度方向有两根垫木，可用叉车搬运，在仓库中堆垛放置，最高可堆堆垛放置，最高可堆4层。层。C货物最大库存量货物最大库存量为为600件，请考虑通道损失（设叉车直角堆垛件，请考虑通道损失（设叉车直角堆垛最小通道宽度为最小通道宽度为3.6m）和蜂窝损失确定其需）和蜂窝损失确定其需要的存储面积。要的存储面积。n（一般叉车货叉长达（一般叉车货叉长达9

15、001000mm ）例例n解：货物堆垛解：货物堆垛4层，实际占地面积为层，实际占地面积为1.00.6600/4=90m2。n一般叉车货叉长达一般叉车货叉长达9001000mm，因此堆，因此堆码时一次可以叉码时一次可以叉两件两件C货物。则通道分类堆货物。则通道分类堆垛方式为每通道两边至少各有两排货物。垛方式为每通道两边至少各有两排货物。n若按货堆深度两排计算，此时若按货堆深度两排计算，此时通道损失通道损失La=3.6/(3.6+2(0.62)=0.6，但取出货，但取出货物时一般是一件一件取，则蜂窝损失为一物时一般是一件一件取，则蜂窝损失为一列列8件计，可算出蜂窝损失空缺系数件计，可算出蜂窝损失空

16、缺系数E(H)=7/16=0.4375，考虑通道损失后的蜂，考虑通道损失后的蜂窝损失为窝损失为0.4375(1-0.6)=0.175，合计损，合计损失为失为0.6+0.175=0.775。故需要的存储面积。故需要的存储面积为为90/(1-0.775)=400 m2。例例 若货堆深度更多，如若货堆深度更多，如4排排例例 若货堆深度更多，如若货堆深度更多，如4排排n解：货物堆垛解：货物堆垛4层，实际占地面积为层，实际占地面积为1.00.6600/4=90m2。n若货堆深度更多，如若货堆深度更多，如4排排，则，则La=3.6/(3.6+2(0.64)=0.429，蜂窝损，蜂窝损失为一列失为一列16件

17、计，蜂窝损失空缺系数件计，蜂窝损失空缺系数E(H)=15/32=0.46875，合计损失为，合计损失为0.429+0.46875(1-0.429)=0.697，故需，故需要的存储面积为要的存储面积为90/(1-0.697)=297 m2。 2.库容量与仓库面积库容量与仓库面积（1）库容量）库容量n仓库规模主要取决于拟存货物的平均库存量。仓库规模主要取决于拟存货物的平均库存量。q货物平均库存量是一个动态指标，它随货物的货物平均库存量是一个动态指标，它随货物的收发经常发生变化。收发经常发生变化。q作为流通领域的经营性仓库，其库存量难以计作为流通领域的经营性仓库，其库存量难以计算，但可以确定一个最大

18、吞吐量指标；算，但可以确定一个最大吞吐量指标；q作为制造企业内仓库，可根据历史资料和生产作为制造企业内仓库，可根据历史资料和生产的发展，大体估算出平均库存量，一般应考虑的发展，大体估算出平均库存量，一般应考虑510年后预计达到的数量。库存量以实物形态年后预计达到的数量。库存量以实物形态的重量表示。的重量表示。（1）库容量）库容量n在库存量大体确定后，还要根据拟存货物的规格在库存量大体确定后，还要根据拟存货物的规格品种、体积、单位重量、形状和包装等确定每一品种、体积、单位重量、形状和包装等确定每一个货物单元的尺寸和重量，以此作为仓库的存储个货物单元的尺寸和重量，以此作为仓库的存储单元单元(Sto

19、ck Keeping Unit, SKU)。n仓库存储单元一般以托盘或货箱为载体，每个货仓库存储单元一般以托盘或货箱为载体，每个货物单元的重量多为物单元的重量多为200500kg，单元尺寸最好采，单元尺寸最好采用标准托盘尺寸。用标准托盘尺寸。n对托盘货架仓库以托盘为单位的库存量就是库容对托盘货架仓库以托盘为单位的库存量就是库容量，它可用来确定库房面积。量，它可用来确定库房面积。 （2）面积计算）面积计算n库房面积包括有效面积和辅助面积，库房面积包括有效面积和辅助面积，q有效面积指货架、料垛实际占用面积；有效面积指货架、料垛实际占用面积；q辅助面积指收发、分拣作业场地、通道、办公辅助面积指收发、

20、分拣作业场地、通道、办公室和卫生间等需要的面积。室和卫生间等需要的面积。n面积计算方法一般有两种：直接计算法和荷重面积计算方法一般有两种：直接计算法和荷重计算法。计算法。q直接计算法是直接计算出货架、堆垛所占的面直接计算法是直接计算出货架、堆垛所占的面积和辅助面积等，然后相加求出总面积。积和辅助面积等，然后相加求出总面积。q荷重计算法是一种经验算法，它根据库存量、荷重计算法是一种经验算法，它根据库存量、储备期和单位面积的荷重能力来确定仓库面积，储备期和单位面积的荷重能力来确定仓库面积，在我国计划经济时代应用较多，但因为现在储在我国计划经济时代应用较多，但因为现在储备期时间大为缩短和采用货架、托

21、盘后货物的备期时间大为缩短和采用货架、托盘后货物的单位面积荷重能力数据大为改变，应用较少。单位面积荷重能力数据大为改变，应用较少。（2）面积计算）面积计算n面积较难计算时，还可以类比同类仓库面面积较难计算时，还可以类比同类仓库面积，比较类推出所需面积。积，比较类推出所需面积。n直接计算法面积的计算与库内货物存储方直接计算法面积的计算与库内货物存储方式、存取策略、空间利用、装卸搬运机械式、存取策略、空间利用、装卸搬运机械的类型以及通道等有关，在设计时应根据的类型以及通道等有关，在设计时应根据实际情况具体计算。实际情况具体计算。例例n某金属材料仓库库存量为某金属材料仓库库存量为500吨，全部采用行

22、吨，全部采用行车搬运集中堆垛存储，垛长车搬运集中堆垛存储，垛长6m，垛宽，垛宽2m，垛，垛高高1.5m，考虑蜂窝损失后，空间利用率为，考虑蜂窝损失后，空间利用率为0.7，材料比重为材料比重为7.8t/m3。求面积。求面积。n解：计算料垛所占用的总面积为：解：计算料垛所占用的总面积为：nS=500/(1.50.77.8)=61m2n在同一库内的不同物料应分别计算，分类堆垛，在同一库内的不同物料应分别计算，分类堆垛，求和后，再考虑通道损失，得最后面积。求和后，再考虑通道损失，得最后面积。 案例案例n采用货架存储的直接计算以托盘为单位，要确定货采用货架存储的直接计算以托盘为单位，要确定货架货格尺寸，

23、货架排列和层数，再确定面积。架货格尺寸，货架排列和层数，再确定面积。n某仓库拟存储某仓库拟存储A、B两类货物，包装尺寸（长两类货物，包装尺寸（长宽宽高）分别为高）分别为500280180mm和和400300205mm，采用在，采用在1 2001 000150mm的标准托盘上堆垛，高度不的标准托盘上堆垛，高度不超过超过900mm，两类货物最高库存量分别是，两类货物最高库存量分别是19 200和和7 500件，采用选取式重型货架堆垛，货架每一件，采用选取式重型货架堆垛，货架每一货格存放两个托盘货物。货格存放两个托盘货物。n作业叉车为电动堆垛叉车，提升高度为作业叉车为电动堆垛叉车，提升高度为3 52

24、4mm，直角堆垛最小通道宽度为直角堆垛最小通道宽度为2235mm。n试确定货架长宽高、层数和排数（叉车、货架详细试确定货架长宽高、层数和排数（叉车、货架详细参数见图），并计算货架区面积。参数见图），并计算货架区面积。 主主视视图图n解：解：1）计算）计算A、B两类货物所需的托盘存储单元数。两类货物所需的托盘存储单元数。n对对A类货物，类货物，12001000托盘每层可放托盘每层可放8件（不件（不超出托盘尺寸），可堆层数为超出托盘尺寸），可堆层数为(900-150)/180=4.17，取整即，取整即4层，故一托盘可堆垛层，故一托盘可堆垛32件。库存量折合件。库存量折合SKU为为19200/32=

25、600托盘。托盘。n同理对同理对B类货物，每托盘可堆垛类货物，每托盘可堆垛30件，共需件，共需250托盘。托盘。A、B共需共需850托盘。托盘。n2）确定货格尺寸（图）确定货格尺寸（图）n因每货格放因每货格放2托盘，按托盘货架尺寸要求，确定托盘，按托盘货架尺寸要求，确定货格尺寸为货格尺寸为120025031002 750mm （含立柱宽度（含立柱宽度50）长，）长，1 000mm深，深，1 100mm高（含横梁高度高（含横梁高度100）。）。n3）确定货架层数）确定货架层数n由叉车的提升高度由叉车的提升高度3 524mm，确定货架层数为，确定货架层数为4层，含层，含地上层。地上层。 n4）确定

26、叉车货架作业单）确定叉车货架作业单元元n由于叉车两面作业，故由于叉车两面作业，故可以确定叉车货架作业可以确定叉车货架作业单元，见图。该单元共单元，见图。该单元共有有16个托盘，长度为个托盘，长度为2.75m，深度为两排货，深度为两排货架深度架深度+背靠背间隙背靠背间隙100mm+叉车直角堆垛叉车直角堆垛最小通道宽度最小通道宽度 n即即D=21m+0.1m+2.235m=4.335m取取4.4mn面积面积S0=2.754.4=12.1m2。n5）确定面积）确定面积n由总由总SKU数除以叉车货架作业单元得所需单元数除以叉车货架作业单元得所需单元数，再乘单元面积即可得货架区面积（包括作数，再乘单元面

27、积即可得货架区面积（包括作业通道面积），即业通道面积），即n单元数单元数=850/16=53.125取不小于的整数得取不小于的整数得54个个n故面积故面积S=54S0=5412=648 m2。n6）确定货架排数）确定货架排数n货架总长和排数与具体的面积形状有关。对新货架总长和排数与具体的面积形状有关。对新建仓库则可以此作为确定仓库大体形状的基础。建仓库则可以此作为确定仓库大体形状的基础。本例本例54个单元，按个单元，按69得货架长得货架长9个单元，即长个单元，即长92.7=24.3m，共，共6个巷道，个巷道，12排货架，深排货架，深64.4=26.4m。深度比长度大，不符合货架沿。深度比长度大

28、，不符合货架沿长方向布置的原则。可考虑用长方向布置的原则。可考虑用4巷道，取巷道，取414=56，此时长度为，此时长度为37.8m，深度为，深度为17.6m，如下图所示。设计时还要进一步放为整数，如如下图所示。设计时还要进一步放为整数，如39m18m。 货架布置不能仅考虑存储和节省面积，还要考虑货架布置不能仅考虑存储和节省面积，还要考虑出货速度。从货架中间设置一个贯穿各排货架的出货速度。从货架中间设置一个贯穿各排货架的竖向交叉通道，还能增加货架的稳定性。竖向交叉通道，还能增加货架的稳定性。3.库房布置设计库房布置设计（1）库房设计）库房设计n由上述直接计算法得出存储的有效面积后，加由上述直接计

29、算法得出存储的有效面积后，加上必要的辅助面积，就可得仓库总面积，以此上必要的辅助面积，就可得仓库总面积，以此可作库房设计。库房的长度与宽度（跨度）与可作库房设计。库房的长度与宽度（跨度）与库房面积有关，在确定的面积下，长宽可以有库房面积有关，在确定的面积下，长宽可以有无数种组合，但设计要按优先比例选取，一般无数种组合，但设计要按优先比例选取，一般如下表所示。如下表所示。 （1）库房设计）库房设计n确定了宽长比后，选定宽度，再定长度。如库确定了宽长比后，选定宽度，再定长度。如库房需要面积房需要面积800m2，取宽长比，取宽长比1:4，则算出宽度，则算出宽度取取14m，长，长56m。n长宽尺寸还要

30、符合建筑标准长宽尺寸还要符合建筑标准GBJ-2-86建筑模建筑模数协调统一标准数协调统一标准，该标准规定了基本模数，该标准规定了基本模数M0 =100mm，倍模、分模优选，倍模、分模优选M0 /10， M0 /5， M0 /2，1 M0 ，3 M0 ，6 M0 ，15 M0 ，30 M0 ，60 M0 。如库房柱距应采用。如库房柱距应采用6m，当库房跨度，当库房跨度18m时，跨度应为时，跨度应为3 m的倍数，当库房跨度的倍数，当库房跨度18 m时，跨度应为时，跨度应为6m的倍数。故常用库房跨的倍数。故常用库房跨度度6m, 9m, 12m, 15m, 18m, 24m, 30m。n如上例面积如上

31、例面积648 m2 ，按建筑模数修正为，按建筑模数修正为15m54m或或15m60m ，总面积超出一点是，总面积超出一点是可以的，因为还有许多其他因素没有考虑，应可以的，因为还有许多其他因素没有考虑，应留有余地。留有余地。 （2）收发站台设计）收发站台设计n收发站台收发站台(dock)主要用于货物的装卸暂放。而主要用于货物的装卸暂放。而且因为仓库是一个动态系统，进出频繁，需要且因为仓库是一个动态系统，进出频繁，需要专门考虑系统进出两端，也即收发站台的设计。专门考虑系统进出两端，也即收发站台的设计。n现代仓库和物流中心进出货频繁，收发货作业现代仓库和物流中心进出货频繁，收发货作业离不开门，库门也

32、是站台设计布置时必须考虑离不开门，库门也是站台设计布置时必须考虑的问题。为满足收发作业要求，我们还要考虑的问题。为满足收发作业要求，我们还要考虑门的数量，请见下例。门的数量，请见下例。 例例n某仓库每年处理货物某仓库每年处理货物6百万箱，其中百万箱，其中70%的进货是由卡车运输的，而的进货是由卡车运输的，而90%的出货的出货是由卡车运输的。是由卡车运输的。n仓库每周工作仓库每周工作5天，每天天，每天2班。对于进货班。对于进货卡车，卸货速度是每工人小时卡车，卸货速度是每工人小时200箱，而箱，而出货上货的速度是出货上货的速度是175箱箱/人时。进出货人时。进出货卡车满载都是卡车满载都是500箱。

33、箱。n考虑进出货并不均匀，设计加上考虑进出货并不均匀，设计加上25%的的安全系数。试确定仓库收发货门数。安全系数。试确定仓库收发货门数。 解：解：1）确定进货需求）确定进货需求a. 年卡车进货量为卡车进货百分比乘总进货年卡车进货量为卡车进货百分比乘总进货量，即量，即70%6 000 000=4 200 000箱箱b. 则年进货卡车次数（假定满载）为则年进货卡车次数（假定满载）为4 200 000/500=8 400次次c. 每一卡车货卸货作业时间为每一卡车货卸货作业时间为500/200=2.5小时小时d. 则年总进货卡车次数所需作业时间为则年总进货卡车次数所需作业时间为84002.5=21 0

34、00小时小时2）确定出货需求）确定出货需求解：解：2）确定出货需求）确定出货需求a. 年卡车出货量为卡车出货百分比乘总出货年卡车出货量为卡车出货百分比乘总出货量，即量，即90%6 000 000=5 400 000箱箱b. 则年出货卡车次数（假定满载）为则年出货卡车次数（假定满载）为5 400 000/500=10 800次次c. 每一卡车货上货作业时间为每一卡车货上货作业时间为500/175=2.85小时小时d. 则年总进货卡车次数所需作业时间为则年总进货卡车次数所需作业时间为10 8002.85=30 780小时小时3）计算总共作业时间）计算总共作业时间进、出货合计作业时间为进、出货合计作

35、业时间为21 000+30 780=51 780小时，小时，加上加上25%安全系数为安全系数为51 780(1+25%)=64 725小时小时4）每年工作时数）每年工作时数52周乘每周工作天数乘每天工作时数，即周乘每周工作天数乘每天工作时数，即52582=4 160小时小时5）需要门数为总作业时间除年工作时数，即）需要门数为总作业时间除年工作时数，即64 725/4 160=15.516 故仓库需要故仓库需要16个收发货个收发货门。门。 （3）通道设计）通道设计n通道设计也是仓库规划的重要内容。通道布置通道设计也是仓库规划的重要内容。通道布置的合理与否，将影响仓库作业和物流合理化，的合理与否，

36、将影响仓库作业和物流合理化，以及生产率的提高。通道设计不合理，会造成以及生产率的提高。通道设计不合理，会造成作业场地的拥挤、阻塞、生产不安全、甚至影作业场地的拥挤、阻塞、生产不安全、甚至影响机械作业率。响机械作业率。n出入库通道连接仓库收发站台和外部道路，是出入库通道连接仓库收发站台和外部道路，是仓库的出入口。根据运输方式不同，对有铁路仓库的出入口。根据运输方式不同，对有铁路专用线的入库区，铁路专线的长度应根据出入专用线的入库区，铁路专线的长度应根据出入库物料的数量和频度来确定，线路的宽度及两库物料的数量和频度来确定，线路的宽度及两边的留量应根据铁路有关规定执行。对一般的边的留量应根据铁路有关

37、规定执行。对一般的汽车通道，应根据运输量、日出入库的车辆数汽车通道，应根据运输量、日出入库的车辆数量、机动车辆的载重量、型号等来设计道路的量、机动车辆的载重量、型号等来设计道路的宽度、地面承载能力等。库区的出入口，即站宽度、地面承载能力等。库区的出入口，即站台，应按作业流程设计，做到物流合理化。台，应按作业流程设计，做到物流合理化。（3）通道设计）通道设计n库房通道。一般库房通道应设有纵向库房通道。一般库房通道应设有纵向或横向的进出库通道，大型库房还应或横向的进出库通道，大型库房还应同时设纵向和横向进出库通道。同时设纵向和横向进出库通道。n库房内各作业区之间还应留有作业通库房内各作业区之间还应

38、留有作业通道，通道的宽窄应根据装卸搬运机械道，通道的宽窄应根据装卸搬运机械的类型确定。的类型确定。例例n玛丽玫瑰化妆品公司的成品仓库采用的是玛丽玫瑰化妆品公司的成品仓库采用的是6米高的托盘货架，由平衡重式叉车来存米高的托盘货架，由平衡重式叉车来存取货，货架通道宽度是取货，货架通道宽度是3.6米。请问在不米。请问在不扩建仓库的情况下，可采用什么方法来增扩建仓库的情况下，可采用什么方法来增加库容量，以满足公司产品增加的要求？加库容量，以满足公司产品增加的要求？解解n换用通道要求更窄的叉车，如窄通道叉车，可换用通道要求更窄的叉车，如窄通道叉车，可同时相应提高货架堆垛层数和高度同时相应提高货架堆垛层数

39、和高度（4）物流动线）物流动线n仓库布置要考虑物流模式，我们在前面仓库布置要考虑物流模式，我们在前面所介绍的直线型、所介绍的直线型、L型、型、U型和型和S型还适型还适用。用。n为更好地表示仓库作业时物料、设备和为更好地表示仓库作业时物料、设备和人员移动的方式，我们用动线表示商品、人员移动的方式，我们用动线表示商品、设备（包括货品箱、托盘、料箱等）、设备（包括货品箱、托盘、料箱等）、废弃物和人员的移动路线。废弃物和人员的移动路线。n布置要求全部动线完整、合理，物料、布置要求全部动线完整、合理，物料、设备和人员等不能发生阻断、迂回、绕设备和人员等不能发生阻断、迂回、绕远和相互干扰等现象。远和相互干

40、扰等现象。n根据这一要求，可以在仓库或物流中心根据这一要求，可以在仓库或物流中心平面布置图上布置动线，就成为下图所平面布置图上布置动线，就成为下图所示的动线图。示的动线图。 U形仓库布置及动线图形仓库布置及动线图一、仓库布置设计一、仓库布置设计1.空间利用空间利用（1）蜂窝损失）蜂窝损失（2）通道损失）通道损失 确定其需要的存储面积。确定其需要的存储面积。2.库容量与仓库面积库容量与仓库面积（1）库容量）库容量（2）面积计算）面积计算 货架长宽高、层数和排数货架长宽高、层数和排数3.库房布置设计库房布置设计（1）库房设计）库房设计（2）收发站台设计）收发站台设计 确定仓库收发货门数确定仓库收发

41、货门数（3）通道设计）通道设计（4）物流动线）物流动线作业题作业题3n 某库房实际需要库容量为某库房实际需要库容量为5 000个货位，个货位，为为减少通道占用面积，采用一个通为为减少通道占用面积，采用一个通道两侧各有两排货物的布置形式，即道两侧各有两排货物的布置形式，即双深式，蜂窝空缺和通道所造成的库双深式，蜂窝空缺和通道所造成的库容量损失为容量损失为0.569，试问该库房设计的，试问该库房设计的库容量为多少货位？库容量为多少货位？n设计库容量5000/(1-0.569)=11601例例n乔治公司仓库的有效空间是乔治公司仓库的有效空间是15027530英尺，容量可以满足目前英尺，容量可以满足目

42、前公司年产量公司年产量25000件的需要。该公司成品件的需要。该公司成品外尺寸为外尺寸为152512英寸（英寸（1英尺英尺=12英英寸），最大堆码高度为寸），最大堆码高度为6层，仓库没有采层，仓库没有采用货架。现在公司产能提高了一倍，估计用货架。现在公司产能提高了一倍，估计产成品也将增加一倍。请提出一个办法解产成品也将增加一倍。请提出一个办法解决在仓库空间不变的情况下，翻番的成品决在仓库空间不变的情况下，翻番的成品库存问题。库存问题。解解这里没有特别说明长宽高，应按默认先后这里没有特别说明长宽高，应按默认先后3 个数个数据分别是长、宽、高（否则库房不可能高据分别是长、宽、高（否则库房不可能高1

43、50 英尺（约英尺（约50 米）按米）按6 层堆码，以全部仓库面层堆码，以全部仓库面积积150*275*12*12 除单层货物数除单层货物数15*25*50000/6 得得1.9。按本章表。按本章表7-1 来看，考虑来看，考虑蜂窝损失和通道损失，难以堆放，故应改用蜂窝损失和通道损失，难以堆放，故应改用货架货架-叉车形式，货架布置详见叉车形式，货架布置详见Le7_ExAns.pdf 文件。文件。二、自动化立体仓库的分拣作业设计二、自动化立体仓库的分拣作业设计n讨论讨论1：拣货方式主要有哪几种？：拣货方式主要有哪几种？拣货方式有拣货方式有4 种，即：种，即： 摘果式摘果式(Discreet pic

44、king)。一次将一个订单的。一次将一个订单的所有货物从头到尾拣取。所有货物从头到尾拣取。n优点：优点：q一次完成，不必再分选、合并，作业方法简单；一次完成，不必再分选、合并，作业方法简单；q弹性大，调整容易弹性大，调整容易q适合客户少，大量订单处理，订单数量变化频适合客户少，大量订单处理，订单数量变化频繁，有季节性趋势。繁，有季节性趋势。n缺点：缺点：q品种多时，拣选路径加长，拣选效率降低；品种多时，拣选路径加长，拣选效率降低；q多个工人拣选不同的大数量订单时，会通道拥多个工人拣选不同的大数量订单时，会通道拥挤；挤；q拣选区域大时，搬运系统设计困难。拣选区域大时，搬运系统设计困难。n播种式播

45、种式(Batch picking)。先将所有订单所要。先将所有订单所要的同一种货物拣出，在暂存区再按各用户的需的同一种货物拣出，在暂存区再按各用户的需求二次分配。求二次分配。n优点：优点：q缩短拣选距离；缩短拣选距离；q适合订单数量庞大的系统，订单大小变化小，适合订单数量庞大的系统，订单大小变化小，订单数量稳定。订单数量稳定。n缺点：缺点：q订单响应慢；订单响应慢；q拣取后还要分拣，如数量多，则费时。拣取后还要分拣，如数量多，则费时。 分区式分区式(Zone picking)。每个拣货员负责一片。每个拣货员负责一片存储区内货物的拣货，在一个拣货通道内，先存储区内货物的拣货，在一个拣货通道内，先

46、将订单上所要货物中该通道内有的全部拣出，将订单上所要货物中该通道内有的全部拣出，汇集一起后再分配。这是一种分区播种式，但汇集一起后再分配。这是一种分区播种式，但要多个拣货员才能完成拣货任务。要多个拣货员才能完成拣货任务。n优点：优点：q每区可采用不同的技术和设备。每区可采用不同的技术和设备。n缺点：缺点：q难平衡各区工人的工作量和速度。难平衡各区工人的工作量和速度。 波浪式波浪式(Wave picking)。按照某种特征。按照某种特征将要发货的订单分组，如同一承运商的将要发货的订单分组，如同一承运商的所有订单为一组，一次完成这一组订单，所有订单为一组，一次完成这一组订单，下一波再拣选另一组的。

47、例如下一波再拣选另一组的。例如UPS 自动自动仓库分拣系统就是采用这种方式。仓库分拣系统就是采用这种方式。n只适合自动拣选机械的拣选。只适合自动拣选机械的拣选。n讨论讨论2：自动化立体仓库按货物存取方式：自动化立体仓库按货物存取方式可分为哪两种类型？可分为哪两种类型？n自动库按货物存取形式可以分为单元货架式、自动库按货物存取形式可以分为单元货架式、拣选货架式。拣选货架式。 分拣系统流程图分拣系统流程图接接受受订订单单在在规规定定的的时时间间内内累累计计订订单单合合并并订订单单生生成成区区域域拣拣货货单单判判断断订订单单类类型型整整货货单单散散货货单单交交到到存存储储区区进进行行拣拣货货将将好好

48、的的货货物物用用A AG GV V运运至至自自动动分分拣拣机机处处交交到到分分拣拣区区进进行行拣拣货货将将分分拣拣出出的的物物品品放放到到传传送送带带上上运运送送到到自自动动分分拣拣机机处处自自动动分分拣拣机机进进行行分分拣拣用用A AG GV V将将分分拣拣好好的的货货物物运运送送至至暂暂存存区区将将拣拣选选完完的的货货物物打打包包并并贴贴好好标标贴贴ABC分类法分类法 ABC分析法又称帕雷托分析法又称帕雷托(Pareto)分析法分析法 等。它是根据事物有关方面等。它是根据事物有关方面的特征，进行分类、排队，重点和的特征，进行分类、排队，重点和一般，以有区别地实施管理的一种一般，以有区别地实

49、施管理的一种分析方法分析方法 ，为了能更好的结合实际，为了能更好的结合实际，专家提出以下的公式专家提出以下的公式 ，p总的权重，总的权重，pi各属性值，各属性值，k各属性系数各属性系数 。1pni iipk节约算法优化分拣路径节约算法优化分拣路径在分拣的过程中，分拣路径是很在分拣的过程中，分拣路径是很重要的因素，特别是在人工拣选重要的因素，特别是在人工拣选的时候，在很大程度上影响着拣的时候，在很大程度上影响着拣选的时间和效率。节约算法可以选的时间和效率。节约算法可以缩短拣选的路径，很合理的安排缩短拣选的路径，很合理的安排出拣选的先后顺序出拣选的先后顺序。节约算法节约算法节约量公式节约量公式 节

50、约算法又称节约算法又称C-W 算法。它的基本思想算法。它的基本思想是首先把各点单独与源点是首先把各点单独与源点0(车场车场)相连，构成相连，构成1条仅含条仅含一个点的线路。总费用为两倍的从原点到各点的距离一个点的线路。总费用为两倍的从原点到各点的距离的费用的费用 。然后计算将点。然后计算将点i和和j连接在一条线路上费用的连接在一条线路上费用的“节约值节约值” S(i,j) 越大，说明把越大，说明把i和和i连接在一起时总路程减少越多。连接在一起时总路程减少越多。 ijoioiijsddds(, )()ojoiiojoojioijjooiiji jcccccc cccc n图中的路线是普通的情图中

51、的路线是普通的情况下，工作人员接到订况下，工作人员接到订单的时候要沿着货架顺单的时候要沿着货架顺序拣选一遍，这样拣选序拣选一遍，这样拣选很浪费时间。很浪费时间。n一共一共2500厘米，历时厘米，历时2分钟分钟 这是每种货物间的距离，根据这是每种货物间的距离，根据节约算法的公式，将下列数据节约算法的公式，将下列数据带入，可以得出节约的路程。带入，可以得出节约的路程。开始开始开始开始Oa25ab5025bc503520cd4540255de6535552025ef453560454045fg50456550454010gh6545253535103530hi1004015303010505020i

52、j75654550553530454025j根据公式得到以下的数据，按照节根据公式得到以下的数据，按照节约算法的思想，将节约最多的两个约算法的思想，将节约最多的两个地点一定要联合一起拣选。地点一定要联合一起拣选。aab50bc2575cd156580df551515fg605151545gh307560553040he5010085803040100ei50758075303590115ij04535252515657580j可以得出如下的路径可以得出如下的路径agfdcbehij n图中的拣选的路径中共经历了图中的拣选的路径中共经历了1800厘米，节厘米，节省距离省距离700厘米，节省时间厘

53、米，节省时间0.25秒，上图是分秒，上图是分拣区的货架的一个缩影，如果运用在实际当中，拣区的货架的一个缩影，如果运用在实际当中，节省的拣选路径和时间都要相对的增多，对分节省的拣选路径和时间都要相对的增多，对分拣过程也会有很大的影响。拣过程也会有很大的影响。n这个例子里的货物较多，当货物的种类很少的这个例子里的货物较多，当货物的种类很少的时候缩短的时间会更加的明显。时候缩短的时间会更加的明显。 Em-plant的介绍的介绍他是面向对象的仿真软件；建模和仿真他是面向对象的仿真软件；建模和仿真的图形化和集成的用户环境；层次结构的图形化和集成的用户环境；层次结构化；继承性；对象概念；程序驱动的建化；继

54、承性；对象概念；程序驱动的建模；模型的可变性和可维护性；接口与模；模型的可变性和可维护性；接口与集成。他可以动态的仿真出流程的运作集成。他可以动态的仿真出流程的运作过程，并且可以通过仿真过后的数据来过程，并且可以通过仿真过后的数据来找出瓶颈问题，并且加以优化。找出瓶颈问题，并且加以优化。本案例中所选用的主要设备本案例中所选用的主要设备n巷道堆垛机巷道堆垛机n高层货架高层货架n射频设备射频设备n自动分拣设备自动分拣设备nAGVn输送设备输送设备仿真中运用到的模块仿真中运用到的模块nstore ，仿真货架，可以通过改变，仿真货架，可以通过改变xy轴轴的值来确定货架的排数和列数的值来确定货架的排数和

55、列数nline ，仿真输送设备，可以设定长度和，仿真输送设备，可以设定长度和输送的速度。输送的速度。ntrack ，仿真轨道，可以设定长度和输送，仿真轨道，可以设定长度和输送的速度，他主要是用来的速度，他主要是用来 输送堆垛机输送堆垛机nProc，仿真操作台，前面的是单独的操，仿真操作台，前面的是单独的操作台，后面的是多个操作台和合并作台，后面的是多个操作台和合并ntransport ，仿真堆垛机，仿真堆垛机，AGV等等输送设备。输送设备。仿真模型中的控制部分仿真模型中的控制部分n这是仿真中的比较重要的部分，他主这是仿真中的比较重要的部分，他主要是写一些控制语句，用来控制系统要是写一些控制语句

56、，用来控制系统中的物件的移动等方面。中的物件的移动等方面。仿真的订单仿真的订单客户名字客户名字货物名字货物名字货物数量货物数量1A15拣货单号码：拣货单号码：1 1拣货时间：拣货时间：2009.5.62009.5.6顾客名称：顾客名称：1 1、2 2拣货人员：拣货人员：1 1审核人员：审核人员：1 1出货日期：出货日期：20092009年年5 5月月 6 6日日序号序号储位号码储位号码商品商品名名称称商品商品编编码码包装单位包装单位拣取数量拣取数量备注备注整托整托盘盘箱箱单件单件1 100010001A A001001是是4 440404 4客户名字客户名字货物名字货物名字货物数货物数量量2A

57、32堆垛机分拣仿真模块堆垛机分拣仿真模块 整箱货物运载到整箱货物运载到AGV上的控制语句上的控制语句isobj ： object；found ： boolean；counter ： integer；doif not Storezhengxiang.empty() then found ：= false； counter ：= 1；while not found and counter = Storezhengxiang.xDim loopobj := Storezhengxiang.pe(counter,1).cont；if（obj /= void） thenfound ：= true；end

58、； counter ：= counter + 1；end； if found thenobj.move（）；）； end；end； end；将装载货物的将装载货物的AGV运送到下个环节运送到下个环节isdo if not .empty then zhengxiangskid：=； zhengxiangskid.cont.move（A1）；）；zhengxiangskid.move（pnftrack）；）；else .move（pnftrack）；）；end；end；仿真的结果仿真的结果设备名称设备名称工作率工作率等待率等待率堵塞堵塞率率空闲率空闲率相对工作率相对工作率line0.25%99.7

59、5%0.00%99.75%0.05%line10.44%99.56%0.00%99.56%0.08%A12.51%97.49%0.00%97.49%2.51%B165.83%34.17%0.00%34.17%65.8355%line31.41%98.59%0.00%98.59%0.40%line44.69%95.31%0.00%95.31%0.23%jiancha111.25%88.75%0.00%88.75%11.25%jiancha29.37%83.32%7.31%83.32%16.68%Dabao133.74%66.26%0.00%66.26%33.74%Dabao228.11%71.8

60、9%0.00%71.89%28.11%Dabiaoqian76.6523.350.00%23.35%25.82仿真的结果仿真的结果为了让仿真结果更加的真实，覆盖的范围为了让仿真结果更加的真实，覆盖的范围更加的广泛，又增加了两组数据更加的广泛，又增加了两组数据客户名称客户名称货物的名称货物的名称货物数量货物数量3A734A82客户名称客户名称货物的名称货物的名称货物数量货物数量5A3676A267n%设备名称设备名称工作率工作率等待率等待率堵塞堵塞率率空闲率空闲率相对工作相对工作率率lineline1.07%1.07%98.93%98.93%0.00%0.00%98.93%98.93%0.19%