仓储物流及其自动化仓库

1仓储物流及其自动化仓库TOC\o"1-5"\h\z1.1自动化仓库简介3\o"CurrentDocument"1.1.1自动化仓库的发展及构成3\o"CurrentDocument"1.2自动化立体仓库的优越性7\o"CurrentDocument"1.3自动化仓库的分类7\o"CurrentDocument"1.4自动化仓库的应用范围72自动化仓库系统和功能分析2.1系统分析7\o"CurrentDocument"2.2功能分析83自动化仓库总体方案确定\o"CurrentDocument"3.1方案的拟定8\o"CurrentDocument"3.2方案分析8\o"CurrentDocument"3.3方案确定9\o"CurrentDocument"3.3.1自动化立体仓库辅助系统的确定10\o"CurrentDocument"3・4方案所解决的问题114.自动化仓库存储系统设计\o"CurrentDocument"4.1参数选择及确定13\o"CurrentDocument"4.1.1存储物品特性确定13\o"CurrentDocument"4.1.2托盘选型及设计13\o"CurrentDocument"4.1.3存储单位尺寸确定14\o"CurrentDocument"4.1.4仓库规模确定14\o"CurrentDocument"4.2立体仓库构造尺寸确定14\o"CurrentDocument"4.2.1货架层尺寸确定及计算14\o"CurrentDocument"4.3仓库货架力学分析17致谢21参考文献221.仓储物流及自动化仓库1.1自动化仓库简介自动化立体仓库是用于物料搬运、仓储科学的一门综合技术工程。高层立体货架为其主要标志，以成套先进的搬运设备为辅助基础，以计算机控制技术为主要手段，使搬运和存取机械化、自动化。储存管理自动化的新型仓库。其优点是节省空间、提升储存量、信息存储速度快，管理电一体化技术密集型产品。随着科学技术和工业生产的急速发展，现代物流技术领域出现了新型仓库自动化立体仓库。它是以高层货物为主体，一套运输设备为基础，以计算机控制技术为手段的高效物流，大容量储存的机械化一体化，科学技术集成系统。它是机器、电子、计算机、通讯、网络、传感器、自动控制等多种技术，运输等多种技术，运输系统。以反机械化、控制、缩微化、信息网络为特征，现代化设计中产品生产及储蓄中心。自动化立体仓库又是自动化仓库、现代智能仓库、高层货物仓库等，近几年来，在国际迅速发展的新型仓库设施、不直接人工干涉的情况下，可以提取自动存款及材料的系统。自动化立体仓库在现代物流系统上起作用是显而易见的。自动化仓库技术应用于物流领域，充分利用自动化仓库的优势和特性，以实现仓库信息管理和自动化和物品出入工作的自动化，为提高货物的流通效率起到重要作用。国内外各企业采用自动化仓库的情况下自动化仓库，自动自动自动售出。使用立体仓库，充分证明可以产生巨大的社会效率和经济效益。如果在货物流通领域采用自动化仓库技术，会得到巨大的经济效益。1.1.1自动化仓库的发展及构成高层货物仓库简称为高架仓库。一般采用几层，十几层，几十层高的货物，使用相应的颜料运输设备，使用货物进货和出库工作的仓库。这种仓库可以充分利用空间储存品，所以经常使用形象称为立体仓库。（如图1.1）

■iJt1i^i,_w_ii■■iJt1i^i,_w_ii■・=-■r!i-r5,『・-0B,■■.La£自20世纪60年代在美国首次出现以来，自动化仓库经历了大约四次发展，并已发展到第五代。1950年，美国安装了第一台手动控制的桥式起重机，用于在顶部横梁（支柱）、门和旋转装置上运输货物。同时，提出了一种新的高层商品概念，即在自动化仓库中的鸡。1960年，美国出现了一种没有大梁的靠人工操作的巷道式堆垛机。随着立体仓库的发展，随着立体仓库的发展巷道式堆垛机代替了桥式堆垛机。1963年，美国一家食品厂在其仓库使用电子计算机，成为了20世纪上最早的自动化仓库。20世纪60年代第一代机械仓储系统中，靠人工操作一些按钮来实现运输机械化。自1963年开始，欧洲国家计划建造2530米的高层自动化仓库，以节省空间。在日本1967年以来建成了2025米高的高层堆垛机，1969年出现了联机全自动化仓库。此后，日本自动化仓储技术和设备数量发展迅速，各部门纷纷建立了各种各样的堆垛机。1970年，出现了一台40米高的堆垛机，由机架支撑改为地面支撑。20世纪70年代，美国还提出了使用50米高的堆料机的可能性。到70年代末，随着可编程逻辑控制器（PLC）、自动存取、自动导向车、条形码阅读器等设备在立体仓库的应用，第二代自动化仓库系统逐步实现了控制自动化。到80年代末，计算机技术的出现及其在自动化仓储系统中的成功应用，催生了第三代集成立体仓储系统，形成了由管理层、监控层和控制层组成的三级分布式控制结构。上位机协调了整个仓库系统的控制、仓库操作和库存管理，并与上位机协调。连接工厂计算机信息管理网络，实现管理的计算机化。进入90年代后，堆垛机在使用范围和性能上取得了很大的进步，出现了第四代智能立体仓库系统。这种仓库系统不仅实现了出库、人工仓库任务和仓库信息的自动处理，还可以根据生产计划的报表形式，分析制定所需的材料和人工，并根据现有的材料库存提出外包建议。建议当部分物料库存不能满足生产需要时，系统还可以根据仓库现有物料修改生产计划，并上报工厂相关部门。这种人工智能已逐渐融入立体仓库系统。此外，随着电子数据交换技术的进步。目前，自动化仓储系统正逐步向第五代“智能化、集成化、信息化”仓储系统过渡。美国学者J.A.White将仓储领域（包括立体仓库）自动化技术的发展分为五个阶段【19】：人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成仓储阶段和智能化阶段。智能自动化仓储将是20世纪90年代末和21世纪几年仓储自动化技术的主要发展方向。第一阶段是人工仓储技术阶段。在这一阶段，物料的运输、储存、管理和控制主要依靠人工实施。到目前为止，国内外生产和服务业的许多环节都是这一技术的实例。它具有直观、易于连接、减少过程的问题等优点。第二阶段是机械化仓储技术阶段，包括通过各种输送带、工业输送带、机械手、起重机、堆垛机和升降机搬运和运输物料，用货架、托盘和移动货架储存物料，手动进出设备，控制设备的运行。配有限位开关、螺旋式机械制动器和机械监视器的设备。这个阶段持续很长时间。第三阶段是自动化仓储技术阶段，它只是每台设备的部分自动化及其独立应用。随着计算机技术的发展，工作重心转移到了材料的控制和管理上，需要实时、协调和集成。信息自动化技术逐渐成为仓储自动化技术的核心。第四阶段是综合自动化阶段。70年代末、80年代，自动化技术越来越多地应用于生产和销售领域，集成了“自动化岛”。在集成系统中，整个系统的有机协作使整体效益和生产响应能力大大超过了各部分独立效益的总和。第五阶段是智能自动化仓储技术阶段。人工智能技术的发展，将自动化推向智能自动化的更高阶段。目前，智能自动化仓储技术仍处于发展的初级阶段。到21世纪，智能仓储技术将有更广阔的发展前景。1.1.2国外立体仓库的发展现状目前，自动立体仓库发达国家很常见。但一般仓库3次元仓库已经充分地进入了自动仓库建设趋势。根据不完整的统计，美国的自动仓库达2万多达38、日本德国、日本已经超过1万4千、全、苏联已经超过了1500人。越来越多的40余人。大米仓库。到目前为止，设计、技术、生产、自动控制电脑管理及自动化仓库越来越成熟。大体设计房间在哪里？已确定的外国车床、车道、车道、大小、前车床上有几等仓库运营系统的变数限制，根据，评价仓库电脑功能技术技术技术。对外国连载规范。许多研究（包括破坏实验）进行（能力等行李架）及电脑节目架子计算可使用。积蓄产品是系列化、低音、各种安全保护装置控制性能良好的速度。一般来说，它是完善的货物位置和货物大小测量。程序控制海外立体仓库普通的载明能力和确切的工作控制仓库储藏系统、出入境系统、计算机系统对存储和管理库存管理管理管理。控制仓库管理电脑网络高层管理及接收数值控制系统监视器。目前已通过发达国家的大量外国投资，在自动仓库技术、各方面输入新技术工程仓库自动化，即保存和生产。这一新技术有：自动导向小车系统、磁性导轨装置、激光扫描仪、条形码识别、命令拣选系统、储运机器人、机械手、智能卡车。1.1.3立体仓库在我国的发展我国立体仓库的发展是70年代初期开始的，在德国专有技术的基础上开发出来的。我国80年代以来，一些交通运输，和物资储存部门和一些企业对老式仓库进行了技术改造，开始使用自动化仓库。1995年建成的仪征化纤工业联合公司涤纶长丝自动化立体仓库是日前由国内独立设计和制造的综合自动化程度最高的立体仓库。这种立体仓库广泛使用在机器制造业、电器制造业、航空港、轻工和化工企业、商储业、军需部门等行业。目前我国有能力承接立体仓库设计任务的单位已达数十家。近年来，自动仓库技术我国的发展很快。实现了与其它信息决策系统的集成，并正在做智能控制和模糊控制的研究工作。但是，至今在我国己建成的集成化仓储系统还不多。与发达国家相比无论是从数量上还是从建设水平上都有着比较大的差距。研究开发和创新能力还不强。1.1.4未来的发展趋势随着自动化程度不断提高，近年来使用可编程控制器(PLC)和微机控制搬运设备的仓库与采用计算机管理与PLC联网控制的全自动化仓库在全部立体仓库中的比重不断增加。大型自动化仓库系统己不再是主要发展方向。为了适应工业发展的新形势，出现了规模更小，反应速度更快，用途更广的自动化仓库系统。例如小型物流仓库。在堆垛机方面，不断推出新的物理外形和更高性能的设备。最新的开发包括提高电子和控制技术，在使堆垛机具有更高定位精度，提高搜索能力和运行速度，获得更短的操作周期和更大的生产能力。应用领域日趋广泛了起来，从制造工厂、商场、机场、港口、军需部门到地下室冷库等各行各业均有采用。仓库存储货物品种也日益多样化，储存品种越来越多。提高仓库运转的可靠性与安全性是必然不可少的。在仓库自动控制与信息传输中采用高可靠性的硬件、软件，增强抗干扰的能力。国外自动化仓库这方面发展的一个方向是普遍采用扫描技术，使货物的存取和发送信息做到快速、实时、可靠和准确。在拣选作业自动化方面，各国正加紧研究开发可供实用的拣选自动化设备和系统，但未真正达到能可靠实用阶段。在一些生产企业，立体仓库已经不仅仅单作为物料的储存的仓库，而且与生产企业的工艺流程紧密结合，成为生产流水的一个组成部分。如柔性加工系统(FIMS)中的自动化仓库就是一个典型例子。随着计算机技术的不断发展，人工智能技术在自动化仓库中的应用日益增多。自动化立体库的基本组成：自动化立体仓库基本由以下部分组成：层货架: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。托盘：用于承载货物的器具，亦称工位器具。巷道堆垛机: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、弯道和转移台车上行走三种形式。输送机系统: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，皮带机等。AGV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。自动控制系统：驱动自动化立体仓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。1.2自动化立体仓库的优越性自动化立体仓库其优越性：提高仓库的管理水平提高仓库的出入库频率提高仓库单位面积的库存量提高空间利用率便于形成先进的物流系统，提高企业生产管理水平加快货物的存取节奏，减轻劳动强度，提高生产效率1.3自动化仓库的分类按货物存取形式分为单元货架式，移动货架式和拣选货架式。按货物存取形式分为单元货架式，移动货架式和拣选货架式按货物存取形式分为单元货架式，移动货架式和拣选货架式。按建筑形式分为整体(>12m)和分离式(<10m)。1.4自动化仓库的应用范围自动化立体仓库应用范围很广，几乎遍布所有行业。在第二汽车制造厂立体库、上海虹桥机场国际货运立体库、天水长城开关厂FMS板材立体库、上海宝钢总厂备件立体库、国家863计划中CIMS实验工程立体库、济南第一机床厂中央立体库、株洲南方航空动力机械有限公司物流系统、仪征化纤股份公司涤纶长丝立体库、广东震德塑料机械厂有限公司零部件自动化立体库等四十余座均有用到，这些自动化仓库都达到了当时的国内最高水平，有的达到了国际先进水平。2.自动化仓库系统和功能分析2.1系统分析自动化仓库系统:堆垛机系统;输送机系统;信息识别系统;管理系统；输送系统输送能力大，运距长，结构简单。输送和装卸的不同运动阶段之间互相转换的桥梁，正是输送把物的运动的各个阶段联成为连续的“流”，使物流的概念名副其实。信息识别可以通过声，光磁，电子等多种介质存储。在自动化输送设备的关键部位配制自动化识别装置。将每一处所获取的信息通过计算机网络系统传输，并进行统一的处理。以实现在整个自动化仓库对货物的信息跟踪。管理系统主要功能是：出入库处理，库存管理等。2.2功能分析存储和保管功能仓库有一定的存放货物的空间。现代仓库往往不仅是一个储存货物的地方，而且也是一个储存货物的地方。例如，一些存放会挥发性溶剂的仓库必须有通风设备，以防止空气中挥发性物质过多引起爆炸；一些精密仪器的仓库需要防潮、防尘、恒温，因此应设置空调和恒温控制设备；以及防止搬运和堆放过程中损坏。随着搬运设备和操作方法的不断改进，物品的防护措施和手段也越来越完善，真正起到了储存和保管的作用。调节供需现代化的大规模生产形式多种多样。从生产和消费的连续性来看，各种产品都有不同的特点。有些产品是以平衡的方式生产的，有些产品是以不平衡的方式生产的，而消费则是不断平衡的。为了协调生产和消费，仓库需要发挥“水库”的作用。自动化仓库它明显的节省仓库用地面积和充分利用空间，容易实现现代化的控制和管理，较好地适合特殊场合的需要.自动化仓库提高了仓库存取作业自动化程度，物流系统更加方便和合理.扩大了存储系统的综合利用和作业范围，，能够全面为生产和商业流通服务.自动化仓库使原来的“静态仓库”变成了“动态仓库”。3.自动化仓库总体设计方案确定随着经济全球化进程的加快，物流供应链的巨大潜力越来越受到关注。物流中心是物流供应链中最重要的枢纽之一。它是一个接收和处理下游用户订单，集中存储和处理上游供应商的大量货物，并分批向下游运输的设施和机构。实现这些功能的直接执行机构包括：自动仓储设备（自动立体仓库）、其他货架（平板货架和移动货架）、各种输送机（滚筒输送机、链式输送机、带式输送机、升降机、电梯等）、各种分拣设备的无人手推车（AGV、RGV、LGV）。设备和其他辅助设备。自动化立体仓库是核心的重要组成部分，它直接影响企业领导制定的战略和计划，指导和调整企业的行动。3.1方案的拟定A前移式叉车方案；B巷道式有轨堆垛机方案；C水平移动式货架3.2方案分析货架设计是立体仓库设计的重要组成部分，直接影响立体仓库的面积和空间利用。货架的形式有很多，而在自动化立体仓库的货架一般有：横梁式货架、牛腿式货架、流动式货架等。在设计时，可根据货物单元的形状尺寸、重量等相关因素合理选择。托盘货架是最常用的选择货架，它可以自由选择货架上任何位置存储的托盘货物。托盘货架的主要特点是：可任意调整，安装简单，成本效益高。这种货架在仓库中被广泛使用，甚至一些仓储超市也将其用于展示和储存；储存的形式是托盘。水平移动搁板控制方便，安全可靠。每排货架由电动机驱动，安装在货架下的滚筒沿地面铺设的轨道移动。其突出的优点是提高空间利用率，一组货架只需要一个通道，而固定托盘货架通道只服务于通道两侧的两排货架。因此，在同一空间内，移动货架的存储容量远高于一般固定货架。移动货架的特点是：节省场地面积，使用地面高达80%；不受先进先出的限制，直接存取每件货物；使用高度高达12米，单位面积的存储量可比托盘货架增加2倍左右；机电设备多，维护困难；H施工成本高，施工速度慢。叉车是一种用于装卸、搬运和堆放单位货物的车辆。具有适用性强、灵活性强、效率高等优点。叉车的结构特点可分为平衡重式、前移式、插腿式、侧移式等。其中，前移式叉车的龙门架可以前后移动。运行时，龙门架向后移动，使货物重心在前后轮之间，运行平稳。它不需要平衡重，自重轻。减小了直角通道和直角堆垛的宽度。适用于车间、仓库工作。根据操作的不同，可分为站式驾驶和坐式驾驶。叉车采用电池供电，不污染周围空气。由于地面条件好，一般采用实心轮胎，车轮直径较小。当拾起或卸载时，货叉随机架一起移出前轮。但在运行时，门架缩回叉车车体，使叉车整体平衡重量。车体尺寸小，转弯半径小。在巷道中作业时，巷道宽度比平衡叉车要小得多，可以提高仓库面积的利用率。堆垛机是整个自动化仓库的核心设备。它可以通过手动、半自动或全自动操作将货物从一个地方运送到另一个地方。它由车架（上横梁、下横梁、立柱）、水平行走机构、升降机构、货台、货叉和电气控制系统组成。堆垛机的形式确定：堆垛机有多种类型，有单轨巷道式堆垛机、双轨巷道式堆垛机、转巷道式堆株机、单立柱型堆垛机、双立柱型堆垛机等等。确定堆垛机的速度：根据仓库的流量要求，计算堆垛机的水平速度、提升速度和叉速。其他参数及配置：根据仓库现场情况及用户要求，选择堆垛机的定位方式和通讯方式。根据具体情况，堆垛机的配置可以是高或低。3.3方案确定我想设计一个小型物流存取仓库，综上所述：B方案适合在车间等环境中工作，也符合仓库设计。我把置物架设计成中间镂空的形状便于存取货物。如图

3.3.1自动化立体仓库辅助系统的确定根据物流图，合理选择输送机的类型，包括：辊道输送机、链条输送机、皮带输送机、升降移载机、提升机等。同时，还要根据仓库的瞬时流量合理确定输送系统的速度。码垛机是单柱巷道式堆垛机行走机构如下图升起机构如下图3.4方案所解决的问题将自动化立体仓库的总体设计方案确定如下:本次设计主要解决的问题有：自动化立体仓库的构造尺寸及基本布局。自动化立体仓库的强度校核解决的思路与方法如下：a对自动化立体仓库构造尺寸及基本布局的设计。根据自动化立体仓库存放的货物的特性选用合适的存储容器，本次准备设计的是可以存储快递的置物架，然后根据相关的设计经验来设计放置快递的地方。对于货架的结构和尺寸也采用相关的经验来设计，(参照现有的货架来设计)再对进行相应的受力分析来最终定型。b自动化立体仓库的强度校核通过solidworks对仓库的材料进行强度校核，得到其抗压程度具体是怎样的结合上述的思路，将总体布局图表示如图3.1••理HisLcry回Scnson•尊前视•&上押隧i-jStSfe<I-(PefsullCJe鬲滁可-临寂h寻花二，l：Dh禽(■):不中,站3:、1、鼻斗Z|零廿驮立t腊毒］点龛畀#，立幡哇IE:I：fc殖｛-)［宰件？立&库!■=!>(E混(-3［羽牛5占立怔•会嗥］*1>•嚅H1定1切•立1样;峰］■=!>■>喊(■；蚤伽血町•西I团定卖走乂呢遂5。南⑴隐asmI字件脖立场食库j-.i>嚼|.：,起刑诋血r畸<域此七源哗;根据需要可以把做成左右对开的形式，使用两个货架中间留下一条供码垛机运行的通道摆放，并且货架放置物品的高度可以进行调节。可以增加货物存放数量，减少占用空间的大小。可以根据制作不同长度的横架与横梁加上调节置物架的位置，来满足对货架所需放置物品的不同大小的需求。4.自动化仓库存储系统设计4.1参数选择及确定本次设计依据参考资料中的一些常用的技术参数和标准来进行设计。4.1.1存储物品特性确定存储物品种类：成品存储物品性质：一般物品存储物品包装：纸箱4.1.2托盘选型及设计考虑到托盘的用途拟采用四口型的平托盘，取其为标准化规格。其规格为：WxL=320x750,单位：(mm)其载重量定为：500(kg)托盘的构造简图如下：图4.1托盘的构造简图对托盘有如下要求：要求托盘的长度和宽度的制造误差为：±3(mm)，两对角线误差-8(mm)-对其基本尺寸可以参考资料自动化立体仓库设计对其插口高度定为：h=l00(mm)；其托盘高度定为：l50(mm)；托盘的材料选用合金钢制托盘。为了防止损坏物品上还有一层塑料垫如图4.1.3存储单位尺寸确定容器重量：（托盘）因托盘并不是实的，故在计算其质量的时候可以乘以一个系数来确定。m=kpv=7600x1.1x1.1x0.15x0.36r500（kg），（这里取托盘的充实系数k为：0.36）存储物的尺寸范围：最大：LxWxH=1200x1200x900最小：LxWxH=800x800x700每一库存平均单位重量：1000（kg）4.1.4仓库规模确定构造形式为：分离式性质：存储性仓库初步拟定货架的规模为：8（排）x6（层）=48（个托盘）4.2立体仓库构造尺寸确定对存储单元的货态尺寸进行分析后，可以仿照立体仓库货架的构型来进行设计.（按存储物的尺寸的最大值来进行设计）4.2.1货架层尺寸确定及计算根据货物的最大高度L=450（mm））货物高度和货架层的关系可以知道货架的总高度为：3500（mm）其实我们可以自己根据需求来调节所需要的高度根据需要可以把做成左右对开的形式，使用两个货架中间留下一条供码垛机运行的通道摆放，并且货架放置物品的高度可以进行调节。可以增加货物存放数量，减少占用空间的大小。

并且可以根据制作不同长度的横架与横梁加上调节置物架的位置，来满足对货架所需放置物品的不同大小的需求。现将货架层高度尺寸的布局表示如下:十十M2据最大货物的宽度来计算其相关的尺寸如下:货架长：Wt=5000(mm)货架的宽：W广500(mm)货架高：3500(mm)货架框架柱长：112.5mm宽：50mm高：3500mm4.3仓库货架力学分析.一个货物对地的重力qN:qN=1000x9.8067=9806.7(N)取.g=9.8067(m/s2).货架立柱截面积相关数据的计算：(如图4.8)立柱的截面积气：A=HxB-hxb=100x80-94x74=1044(mm2)1立柱的截面惯性矩Jx及Jy:J=—(BH3—bh3)=1544732(mm4)x12J=—(HB3-hb3)=109