理论教育 自动化立体仓库实现技术

自动化立体仓库实现技术

时间:2023-05-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:自动化立体仓库是机械和电气、强电控制和弱电控制相结合的产物。系统根据自动化立体仓库的不同情况,采取不同的控制方式。大幅度提高仓库空间利用率 自动化立体仓库采用高层货架存储,提高了空间利用率,减少了占地面积。

自动化立体仓库实现技术

自动化仓库(Automatic Warehouse)是指由电子计算机进行管理和控制,不需人工搬运作业而实现物资收发作业的仓库。立体仓库(Stereoscopic Warehouse)是指采用高层货架配以货箱或托盘储存货物,用巷道堆垛起重机及其他机械进行作业的仓库,一般是因为采用了几层、十几层乃至几十层的货架来储存单元货物,能充分利用空间储存货物,故常形象地将其称为“立体仓库”。两种仓库作业结合的仓库称为自动化立体仓库,又称立库、高层货架仓库、自动仓储系统(Automated Storage and Retrieval System,AS/RS)。

自动化立体仓库一般指采用高货架的自动仓库,它是采用高层立体货架储存物资,应用计算机系统管理和控制,用巷道堆垛机等起重、装卸、运输机械设备自动完成货物出库或入库作业的系统,主要通过高层货架充分利用空间存取货物,如图8-1所示。

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图8-1 自动化立体仓库

1.自动化立体仓库的构成

自动化仓库技术是现代物流技术的核心,它集高架仓库及规划、管理、机械、电气于一体,是一门综合性的技术。自动化立体仓库是机械和电气、强电控制和弱电控制相结合的产物。它主要由货物储存系统、货物存取和传送系统、控制和管理系统等三大系统所组成,还有与之配套的供电系统、空调系统、消防报警系统、称重计量系统、信息通信系统等。

(1)货物储存系统 由高层货架及托盘组成,高层货架是用于存储货物的钢结构货架,目前主要有焊接式货架和组合式货架两种基本形式;托盘是用于承载货物的器具。

(2)货物存取和传送系统 承担货物存取、出入仓库的功能,由巷道堆垛机、输送机和装卸机械等组成。

(3)控制和管理系统 自动化立体仓库货架采用集成化物流管理计算机控制系统,并应用激光定位技术、红外通信、现场总线控制技术、条形码扫描和射频识别(Radio Fre-quency,RF)系统等先进技术。系统根据自动化立体仓库的不同情况,采取不同的控制方式。操作系统软件的设定需要客户提供各种不同数据,再加以分析然后制定。有的只对存取堆垛机、出入库输送机的单台PLC控制,机与机无联系;有的进行联网控制;更高级的采用集中控制、分离式控制和分布式控制,即由管理计算机、中央控制计算机和堆垛机、出入库输送机等直接控制的可编程式控制器组成控制系统。

另外,还需要能存储货物的库房及消防系统、照明系统、通风系统、动力系统等其他配套设施。

2.自动化立体仓库的特点

自动化立体仓库发展迅速,主要是因为其突出的优点,在物流系统中具有重要的作用。

(1)大幅度提高仓库空间利用率 自动化立体仓库采用高层货架存储,提高了空间利用率,减少了占地面积。用人工存取货物的仓库,货架高约2m;使用叉车的仓库高度约为3~4m,但所需通道约3m,若用来储存机电零件,单位面积储存量一般为0.3~0.5t/m3。而目前,世界上最高的立体仓库高度已达50m,立体仓库单位面积的储存量可达7.5t/m3,是普通仓库的5~15倍。

(2)提高劳动生产率 自动化立体仓库使用机械和自动化设备自动存取,能较好地适应特殊场合的物品存储作业。同时,对信息的运行和处理速度快,提高了劳动生产率,改善了操作人员的工作环境,降低了劳动强度。

(3)加快储备资金周转 储存作为生产过程的中间环节,具有对原材料、在制品和成品的缓冲存储功能。在自动化系统的管理和控制下,能对物资进行科学管理,使物资存储过程中能合理利用各种资源,提高处理效率,适应多种存储要求。同时,自动化系统能够减少货物处理和信息处理过程中的差错,且便于清点和盘库,合理减少库存,实现科学储备,提高物资调节水平,加快储备资金周转,节约流动资金,从而提高仓库的管理水平。

(4)提高货物储存质量 采用高层货架储存并结合计算机管理,可以容易地实现先入先出,防止货物的自然老化、变质、生锈或发霉,且高架仓库的存储也利于防止货物装卸搬运过程中的破损和丢失。

(5)提高企业市场应变能力 自动化仓库的流通加工功能可以提高原材料利用率,方便用户,提高设备利用率。同时,通过该功能也能把生产与需要有机地结合起来,企业充分利用了已有资源,提高了企业对市场的应变能力,增加了企业效益。

(6)为企业的生产指挥和决策提供有效的依据 自动化仓库的信息系统可以与企业的生产信息系统集成,实现企业信息管理的自动化。企业的领导者也可根据库存信息制定相应的战略和计划,指挥、监测和调整企业的行动。

此外,自动化仓库系统适于建立仓库网络群,协调区域性甚至全国范围的物流,利于建立和推行国家商品物资仓储标准体系,促进业务的开展和客户的开发,提高企业的竞争力。但是,自动化立体仓库也存在一些缺点,如结构复杂,配套设备多,软件系统、基建工程和设备投资高;货架安装精度要求高,施工周期长;对管理和技术人员要求高;一旦建成,系统的更新改造比较困难等。

3.高架仓库的分类(www.daowen.com)

(1)按照高层货架仓库的建筑形式分类 按照高架仓库的建筑形式可分为整体式和分离式两种。

1)整体式货架。货架既是储存货物的构件,又是建筑承重构件,它上部支撑屋盖,四面围上保温墙板就形成了仓库建筑物,如图8-2所示。

这种结构无论在材料消耗、施工量还是仓库空间利用方面,都是比较经济合理的。这种结构重量轻、整体性好,对抗振也特别有利。

2)分离式货架。在仓库建筑物内独立地建起货架,货架与建筑物是分开的,如图8-3所示。

这种形式适用于利用原有建筑物作为库房,当仓库高度在12m以下和地面载荷不大时,采用这种形式还是比较方便的。由于这种仓库可以先建库房后立货架,所以施工安装比较灵活方便。

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图8-2 整体式货架

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图8-3 分离式货架

(2)按库房的高度分类 可分为高层、中层和低层三种。一般12m以上称为高层,5~12m为中层,5m以下为低层。

在立体库高度上,国外一般认为10~20m较佳,最高可达40~45m。美国绝大多数仓库高度为13.7~18.3m,18.3m以上的只占10%。为了减少建库投资,瑞典各公司倾向于建造8m高的高架库。日本由于多地震的原因,立体库一般比较矮,规模也比较小。

我国现行建筑设计防火规范将货架高度超过7m的机械化或自动化控制的高架库定义为高架仓库(即立体仓库)。

(3)按照库房容量分类 高层货架仓库的库容量一般以所能储存货物的单元托盘数表示。库容量在5000个托盘以上的为大型库,库容量在2000~5000个托盘的称为中型库,库容量在2000个托盘以下的为小型库。目前,高层货架仓库的最大库容量已超过100000个托盘。

(4)按照仓库存取方式分类 按照货物存取形式分为单元货架式仓库、移动货架式仓库和拣选货架式仓库。

1)单元货架式仓库。单元货架式仓库是常见的仓库形式。货物先放在托盘或集装箱等标准容器内,再装入单元货架的货位上。出入库都是以整个单元完成。

2)移动货架式仓库。移动货架式仓库是单元货架式仓库的一种,由电动货架组成,货架可以在轨道上行走,由控制装置控制货架合拢和分离。作业时货架分开,在巷道中可进行作业;不作业时可将货架合拢,只留一条作业巷道,从而提高空间的利用率。

3)拣选货架式仓库。物流作业时,货物常常以单元化方式入库和储存,但出库时并非整个单元一起出,而是根据出库提货单要求从货物单元中拣选一部分出库。根据拣选方式的不同,可分为“人到货前拣选”和“货到人处拣选”两种。

“人到货前拣选”是拣选人员乘拣选式堆垛机到货格前,从货格中拣选所需数量的货物出库。“货到人处拣选”是将存有所需货物的托盘或货箱由堆垛机送至拣选区,拣选人员按提货单的要求拣出所需货物,再将剩余的货物送回原地。

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