智能仓储与配送 课件 5.2 智能仓设备配置

智能仓储与配送高等职业教育改革与创新新形态教材项目五智能仓配规划智能仓的含义智能仓作业场景的种类智能仓AGV机器人的配置条件准确匹配智能仓的应用场景智能仓AGV机器人配备算法知识部分实施部分任务二

知识目标技能目标素质目标

智能仓设备配置掌握智能仓货架数量设置方法。掌握智能仓机器人的数量设置方法。掌握智能仓工作站的数量设置方法。掌握智能仓相关配套设备的数量计算方法。能根据企业要求，用科学的方法计算出智能仓内各种设备的合理数量。能根据仓库运行效率确定配套设备数量。培养规范管理的能力。培养细致严谨的工作态度。任务情景

北京衣型服装股份有限公司是一家以线上经营为主的服装企业，企业引入AGV智能仓，采用GTP货到人模式进行作业。根据前期制订的智能仓解决方案，接下来需要具体分析设备配置。该企业要求综合考虑成本和效率两方面的要素，进行设备数量配置规划公司给出了仓库、货架、AGV机器人等设备设施的基本参数。(1)智能仓基本参数及条件：1)仓库的尺寸为长17m、宽17m，仓库工作时间为8h/天。2)所有商品的尺寸都满足货架格尺寸，商品的平均总体积(平均单件体)为340362mm3。3)当前库存平均出库量为1727.65单，平均库存周转天数为12天。4

)根据企业需求确定库存基准日为2022年8月6日，其出入库信息如表5-3所示。表5-3库存基准日出入库信息日期出库订单数出库订单行数出库品项数(SKU)出库量(件)2022.8.61876264413092647日期入库订单数入库订单行数入库品项数(SKU)入库量(件)2022.8.66559617332498

（2）根据经验，AGV机器人在仓库面积范围内各作业环节分解的作业时间基本参数如下：AGV到达货架的平均时间：14sAGV顶举货架时间：3sAGV放下货架时间：5sAGV机器人承重：500kgAGV平均行驶速度：1m/sAGV平均转弯时间：2s/次AGV平均转弯次数：4次

(3

)每组货架30个货格，每层两面，每面3个货格，共五层(底层可负载300kg，其余每层可负载150kg)。货架参数如下：货架存储空间系数：0.7货架规格(L×W×H)：880mm×880mm×2400mm货格规格(L×W×H)：430mm×280mm×300mm货架自重：30kg(4)根据经验，入库站点单次SKU作业时间(即一个SKU在入库站点的入库时间)和出库站点单次SKU作业时间(即一个SKU在出库站点的拣选时间)如下：入库站点单SKU作业时间：5s作业处站点切换时间：6s出库站点单SKU作业时间：7s货架旋转时间：5s请结合以上信息，按照以下规划步骤，最终配置出设备数量：

1)根据已知商品信息，并计算仓库货架数量。2)计算仓内拣选工作站、入库工作站的数量。3)根据仓库基本要求，确定AGV机器人的数量。

4)根据计算得出的AGV数量，计算AGV充电桩及等待位的数量。知识链接

在一个典型的智能仓中，除存储、搬运设备等必须考虑的要素外，还需考虑在智能仓内部署的作业位(停车点)、等待位、充电桩的数量。因此在进行规划时，行业内通常把计算工作站、AGV机器人等设备的数量作为智能仓规划与运作的关键。智能仓设备配置问题要按照货架数量分析、工作站数量分析、工作站机器人数量分析以及配套设备数量分析四个步骤完成。一、智能仓内货架数量分析1．数量确定方法在给出货架规格、目标存储量以及所有物料的体积和重量等既定条件的前提下，行业内通常会按照以下步骤来计算智能仓内货架的数量。(1)在所有货物的规格列表中，以货架货格的规格为标准，筛除体积过大的商品信息，并对剩余商品进行平均单件体积的计算。(2

)根据货架总体积，计算货架容量，公式为货架容量(件)=

(货架总体积×货架存储空间系数)/平均单件体积(式5-1)(3)计算货架数量，公式为

目标存储量=平均库存周转天数×平均出库量(式5-2)

货架数=目标存储量/货架容量(式5-3)2．分析货架占用空间

确定仓库内货架数量后，结合货架面积(见式5-4)与仓库面积的大小，分析货架在仓库内的空间占用情况。若货架面积大于仓库面积，则无法容下；若货架面积小于仓库面积，则需考虑其他设施在仓库内的占比情况，综合判断。

货架占用面积=货架数量×单个货架的面积(式5-4)例1已知条件：某智能仓尺寸为长10m、宽10m，假设所有商品的尺寸都满足货架格尺寸，商品的平均单件体积为3000000mm3，货架规格(L×W×H)为920mm×920mm×2400mm，货架存储空间系数为0.7，当前库存平均出库量为

1800件，平均库存周转天数为10天。问题解决：智能仓内货架数量及货架占用面积。分析过程：(1)题目中已知所有商品的尺寸都满足货架格尺寸，因此不用对商品进行筛选。(2)确定货架容量。货架容量(件)

=(货架总体积×货架存储空间系数)/平均单件体积

=(920×920×2400×0.7)/3000000

≈473.98(件)(4

)分析货架占用空间。货架占用面积=货架数量×单个货架的面积=38×920×920

=32163200(mm3)

=32.1632(m3)

因为，仓库面积=10×10

=100(m3)>32.1632(m3)；所以，能容下。(3)确定货架数量。目标存储量=平均库存周转天数×平均出库量=10×1800=18000(件)

货架数=目标存储量/货架容量

=18000/473.98≈38(个)二、智能仓内工作站数量分析

在智能仓内的作业人员，只需在工作站等待货架被运送至工作站，随后进行商品拣选作业。智能仓内的拣选出库、补货入库等主要作业均在工作站处完成，工作站数量的多少、效率的高低直接影响仓内整体的作业效率以及订单的完成情况，因此需要根据订单数据信息以及AGV机器人在智能仓内的作业情况，综合分析出智能仓内所需要的各类工作站的数量。(1)在智能仓内，主要是在工作站处完成订单的拣选及入库作业，工作站数量的确定与其自身的作业效率息息相关，因此需要根据基准日的订单出入库数量与工作站的拣选/入库作业效率，推测出所需的工作站数量。(2)根据出库量以及订单行数，确定每行订单所包含的商品数量，推测货架单次作业的命中数量(命中件数)，即货架每达到工作站，可拣选的商品种类及拣选数量。推算货架单次命中数量(命中件数)：行件数=

出(入)库量/订单行数。行件数：即平均每行订单所包含的件数，若行件数数值为1，说明每行订单大约包含一件商品，每次拣选动作只需完成一件商品的拣选。行件数可代表拣选效率的高低。(3

)结合机器人及货架在工作站处的作业时间情况，分析出单次拣选或入库的耗时。单个机器人在工作站耗时=旋转货架时间+站点切换时间+单件拣货时间×命中件数。(4)综合作业耗时情况以及命中数量，推测工作站作业效率。1)工作站点每分钟可拣选(或入库)数量=

(60s/单机器人在工作站耗时)×命中件数。2)站点作业效率(件/h)=每分钟可拣选(入库)的数量×60min。(5)利用作业效率、作业时间、作业量来推测智能仓内的工作站数量。智能仓中工作站分为入库工作站和拣选工作站(出库工作站)。在AGV智能仓内，入库工作站入库环节可理解为对出库货品的补货作业，其效率在一般情况下大于出库作业的效率。拣选工作站也就是出库工作站，一般理解为出库拣选作业。1)拣选工作站(出库工作站)的数量=

出库数量/(拣选效率×每日工作时间)。2)入库工作站的数量=入库数量/(入库效率×每日工作时间)。例2

已知条件：某智能仓根据企业需求确定库存基准天数为2021年10月6日，其余参数如表5-4所示。拣选(出库)站点和入库站点的工作参数如表5-5所示。智能仓内每天工作时间8h。问题解决：确定智能仓工作站数量。

表5-4某智能仓库存基准日出入库信息日期出库订单数出库订单行数出库品项数(SKU)出库量(件)2023.3.61800260013002600日期入库订单数入库订单行数入库品项数(SKU)入库量(件)2023.3.66009007002400表5-5某智能仓拣选(出库)站点和入库站点的工作参数作业环节拣选(出库)工作站点拣选耗时(s)入库工作站点入库耗时(s)AGV机器人在作业处切换站点

5

5旋转货架时间

4

4单间拣选时间(SKU作业时间)

6

4分析过程：(1)根据智能仓库存基准天数的信息(见表5-4)推算货架单次命中数量(命中件数）。出库行件数=

出库量/订单行数=2600/2600=1即：平均每个出库订单行有1件商品，由此假定单个货架平均每次拣选命中1件商品。入库行件数=入库量/订单行数=2400/900≈2.67即：平均每个入库订单行约包含2.6件商品，由此假定单个货架平均每次入库命中3件商品。

通过AGV仓储机器人在拣选(出库)工作站处的动

作分解及其用时，可以推算出：

单个机器人在拣选(出库)工作站耗时=旋转货架

时间+站点切换时间+单件拣货时间×拣选命中件数=4+5+6×

1=15(s)(2

)根据表5-5中拣选(出库)站点和入库站点的工作参数，分析出单次拣选(出库)或入库的耗时

。

通过AGV仓储机器人在入库工作站处的动作分解及其用时，可以推算出：

单个机器人在入库工作站耗时=旋转货架时间+站点切换时间+单件拣货时间×入库命中件数=4+5+4×3=21(s)(3)综合作业耗时情况以及命中数量，推测工作站作业效率。①拣选(出库)工作站点每分钟可拣选数量=(60s/单机器人在拣选工作站耗时)×拣选命中件数=(60/15)×

1=4(件)②拣选(出库)站点作业效率=

每分钟可拣选的数×60min=4×60=240(件/h)即：单个拣选(出库)工作站满负荷运转下可满足240件/h的拣选效率①入库工作站点每分钟可拣选数量=

(60s/单机器人在入库工作站耗时)×入库命中件数=

(60/21)×3≈8.57(件)②入库站点作业效率=每分钟可入库的数量×60min=8.57×60=514.2(件/h)即：单个入库工作站满负荷运转下可满足514.2件/h的拣选效率(

4

)结合工作站的作业效率、工作时间以及作业量，可推测出在既定作业量的情况下所需工作站的数量。

拣选(出库)工作站的数量=出库数量/(拣选效率×每日工作时间)=2600/(240×8)=

1.35≈2(个)即：需要设置2个拣选(出库)工作站

入库工作站的数量=入库数量/(入库效率×每日工作时间)=2400/(514.2×8)=0.58≈1(个)即：需要设置1个入库工作站三、智能仓内工作站机器人数量分析

通过对AGV仓储机器人在仓库内作业行走路程的分析，可依据不同的计算标准来计算仓内所需AGV机器人数量。在AGV机器人进行作业时，一般会将区域分为入库区域和出库区域，且两个区域的AGV机器人通常不会混用，即用于出库的机器人只适用于出库作业，因此在计算时需要分别计算用于出库和入库的机器人数量。(1)根据图5-7可以看出，货架单次作业往返时间包括机器人到达货架位时间、顶举与释放货架时间、到达站点时间和返回货架位时间。经AGV机器人动作拆解(见图5-8)得出，到达站点时间与返回货架位时间等于货架的移动时间可细化分为直行和转弯两个部分。1)直行时间=

(1/2仓库的长+1/4仓库的宽)/AGV机器人的行驶速度。2

)转弯时间=每次转弯的时间×每次转弯的次数。即：根据行业经验，AGV机器人在智能仓内的转弯次数一般为4~5次，每次的时间约为2~3s。3)到达站点时间=返回货架位时间=直行时间+转弯时间=

(1/2仓库的长+1/4仓库的宽）/AGV机器人的行驶速度+(每次转弯的时间×每次转弯的次数)。图5-7AGV机器人工作往返图

图5-8AGV机器人工作拆解图

(2)通过对货架单次作业的流程进行动作拆解，确定货架单次作业往返时间。货架单次作业往返时间=机器人到达货架位时间+顶举货架时间+到达站点时间+返回货架位时间+释放货架时间。(3)

确定站点单次作业耗时。站点单次作业耗时=旋转货架时间+站点切换时间+单件拣货时间×命中件数。(4)确定智慧仓内工作站点机器人数。工作站点所需机器人数量=

(货架单次作业往返时间/站点单次作业耗时)+

1。例3已知条件：某智能仓的尺寸为长20m、宽20m，工作站数量和站点单次作业耗时采用本任务例2中已经算出的数据，即出库工作站2个，入库工作站1个;出库站点单次作业耗时15s，入库站点单次作业耗时21s。根据经验，AGV机器人在仓库面积范围内各作业环节分解的作业时间以及基本参数如下：

AGV平均转弯次数：5次问题解决：确定此智能仓内工作站点机器人数。AGV到达货架的平均时间：14sAGV顶举货架时间：3sAGV放下货架时间：5sAGV机器人承重：500kgAGV平均行驶速度：1m/sAGV平均转弯时间：3s/次分析过程：(1)确定AGV机器人在仓库内到达站点时间和返回货架位时间。

1

)直行时间=

(1/2仓库的长+1/4仓库的宽)/AGV机器人的行驶速度=

(1/2×20+1/4×20)/1=

15(s)。

2)转弯时间=每次转弯的时间×每次转弯的次数=3×

5=15(s)。

3

)到达站点时间=返回货架位时间=直行时间+转弯时间=15+15=30(s)。(2)确定货架单次作业往返时间。货架单次作业往返时间=机器人到达货架位时间+顶举货架时间+到达站点时间+返回货架位时间+释放货架时间=14+3+2×30+5=82(s)。(3)确定智慧仓内工作站点机器人数。①出库工作站点所需机器人数量=(货架单次作业往返时间/出库站点单次作业耗时)+1=

(82/15)+1≈6.47≈7(辆)②拣选(出库)工作站中所需机器人数量=7×2=14(辆)①入库工作站点所需机器人数量=(货架单次作业往返时间/入库站点单次作业耗时)+1=(82/21)+1≈4.9≈5(辆)②入库工作站中所需机器人数量=7×1=7(辆)四、智能仓内配套设备数量分析在以AGV仓储机器人为主的智慧仓内，除货架、机器人、工作站外，还需考虑等待位、充电桩等辅助设备设施的配置。为确保仓内AGV机器人能够不受自身电量影响顺利完成拣选作业，通常会在仓库内设置专门的充电区域，配套适量的充电桩。为保证库内出库、入库作业的有效运行，通常会在拣选处设置若干等待位，其中，等待位、充电桩的设置均与仓内AGV仓储机器人的数量相关。1．确定等待位的数量在以“货到人”模式为主的智能仓中，受出入库货流量以及AGV仓储机器人数量的影响，为保证库内出入库作业的有效运行，通常会在拣选处设置若干等待位。拣选位上的AGV机器人正在进行拣选作业时，后面的机器人从“入站”处进入作业区域，并在等