1、自动仓库,一、自动仓库的发展及其优势1、定义：自动化仓库系统（automated storage and retrieval system, AS/RS）是在不直接进行人工处理的情况下能自动存储和取出物料的系统。在物流术语（GB/T 18354-2006)中，自动化立体仓库也称为立体仓库、自动存储取货系统，是指由高层货架、巷道堆垛起重机（有轨堆垛机）、入出库输送机系统、自动化控制系统、计算机仓库管理系统及其周边设备组成，可对集装单元物品实现机械化自动存取和控制作业的仓库。,2、产生和发展的原因： 生产力的高度发展，对仓储业的效率提出了更高的要求 土地紧张，土地价格上涨的速度快， “向空间要货位
2、”、“向空间要仓库”。 计算机技术和自动化技术的不断发展，使自动仓库的出现成为可能。3、发展阶段： 人工仓储阶段 机械化仓储阶段 自动化仓储阶段 集成化仓储阶段 智能自动化仓储阶段。,人工仓储阶段：物资的输送、存储、管理和控制主要靠人工实现 。 机械化仓储阶段：物料可以通过各种各样的传带，工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运 。 自动化仓储阶段：自动化技术对仓储技术和发展起了重要的促进作用。 50年代末和60年代，相继研制和采用了自动导引（AVG）、自动贸架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。,集成化仓储阶段：虽然仓储自动化可以大大提高效率，但但这时只是各个设备的局部自
3、动化并各自独立应用，被称为“自动化孤岛”。随着计算机技术的发展，工作重点转向物资的控制和管理要求实时，协调和一体化， “自动化孤岛”需要集成化，于是便形成了“集成系统”的概念。在集成化系统中，整个系统的有机协作，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。,智能自动化仓库阶段：智能化自动仓库是未来的发展趋势，将利用人工智能技术，能根据实际情况，由计算机代替人类自动的制定存储计划，自动进行存储。70年代初期，我国开始研究采用巷道式堆垛机的立体仓库。 1980年，由北京机械工业自动化研究所等单位研制建成的我国第一座自动化立体仓库在北京汽车制造厂投产。从此以后，立体仓库在我国得到了迅速的
4、发展。据不完全统计，目前我国已建成的立体仓库近三百座，其中全自动的立体仓库有30多个。我国的自动化仓库技术已实现了与其他信息决策系统的集成，正在做智能控制和模糊控制的研究工作。,4、自动仓库的构成（1）高层货架货架是构成自动化立体仓库的最基本的单元，是立体仓库设计的一项重要内容，直接影响立体仓库面积和空间的利用率。当然，在很多非自动化立体仓库中，货架也是其构成的必需部分。高层货架是自动化仓库(AS/RS)和高层货架仓库的主要组成部分，是保管物料的场所。随着单元货物重量和仓库高度的提高，要求货架立柱、横梁的刚度和强度提高，随着仓库自动化程度的提高，要求货架制造和安装精度也相应提高，高层货架的高精
5、度是自动化仓库的主要保证之一。,其特点如下： (1)“高”：国外高层货架仓库一般均在10m以上，有的高达30m，货架高矮可以调整。立体仓库的使用大大提高了仓库单位面积的仓储能力。国内一些单位也已开始建造，目前投入使用的立体仓库有的高达18m。,(2) “快”：就是物资运输快。库房配备成套的装卸搬运机械，货架可以拆卸调整，升降机可通过多条巷道上下左右连续作业，装取任何一个货架的货物。 (3)“动”：现代化仓库不仅仅是物资储存的场所，是“静态”的慨念；而是一个物资配送中心，物资中转枢纽是“动态”的概念。 (4)“灵”：库存信息反馈灵。物资的入库、在库、出库都由计算机自动记忆，它可以及时查对库存，根
6、据库存多少，安排进货计划避免积压。仓库物资没有固定货位，根据计算机记忆叼5里有空位，哪里距离最近，计算机操纵的举货机就向哪里存放或提取。仓库现代化在一些经济发达的国家已成为现实。它不仅包括仓库管理、作业手段现代化，还包括作业技术、仓储设施的维修使用和安全技术现代化。,货架形式:货架的形式有很多，而用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。设计时可根据货物单元的外形尺寸、重量及其他相关因素来合理选取。,结构特点： 牛腿式货架主要用于自动化仓库中。此类货架系统所使用的托盘承载能力强，刚性好，如托盘承载很小可取消横梁，或货格较小而不用横梁，直接用塑料箱等置于牛腿之上，由堆垛
7、机对货物进行自动存取作业。 应用范围： 牛腿式货架主要用于如烟草、电子、机械制造等行业。,（2）堆垛机它是一种完成单元货物人库到货格和从货格中取出的操作设备，是整个自动化立体仓库的核心设备。它通过手动操作、半自动操作或全自动操作把货物从一处搬运到另一处。它由机架（上横梁、下横梁、立柱）、水平行走机构、提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。,堆垛机的形式： 堆垛机按照结构可以分为下列两大类：桥式堆垛机：这种起重机支承在两侧高架轨道上运行，主要用来还可堆运较重和较长物件。主要用于高度在12米以下、跨度在20米以内的仓库。,巷道式堆垛机：巷道式堆垛起重机 专用于高架仓库。采用这种起重机的仓库高度
8、已达45米左右。起重机在货架之间的巷道内运行，主要用于搬运装在托盘上或货箱内的单元货物；也可开到相应的货格前，由机上人员按出库要求拣选货物出库。,一、双立柱巷道堆垛机： 双立柱结构的堆垛机机架由两根立柱和上横梁、下横梁组成一个长方形框架。双立柱堆垛机的最大优点就是强度和刚性都比较好，并且运行平稳。一般对于起重高度较高、起重量较大和水平运行速度高的立体仓库堆垛机多采用双立柱结构。 二、单立柱巷道堆垛机： 单立柱结构的堆垛机机架由一根立柱和下横梁组成。整机重量较轻，消耗材料少，因此制造成本相对较低，但刚性稍差。由于载货台及货物对立柱的偏心作用，以及行走、制动时产生的水平惯性力作用，使单立柱堆垛机在
9、使用上有局限性。不适用于起重重量大和水平运行速度高的项目。,(3)输送系统输送系统主要负责自动化立体仓库外围的自动输送，其设备有数十种之多，主要设备有辊子输送机，自动导向小车（AGV）辊子输送机：具有结构简单、运行可靠、维护方便、可输送高温物品、节能等特点，适合于运送成件物品。辊子输送机分动力型和无动力型，可以实现直线、曲线、水平、倾斜运行，并能完成分流、合流等要求，实现物品在机上加工、装配、试验、包装、挑选等工艺。,无人搬运车(Automated Guided Vehicle，简称AGV)，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业
10、应用中不需驾驶员的搬运车，AGV自动从控制台接受运行任务并能自动避碰,以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为 。优点：（1）自动化程度高 ；（2）充电自动化；（3）美观，提高观赏度，从而提高企业的形象；（4）方便，减少占地面积；生产车间的AGV小车可以在各个车间穿梭往复。 缺点：成本过高。,AGV,AGV的结构图,穿梭车一般来说,沿固定轨道行走的输送设备称为穿梭车(RGV),无轨的称为自动导引车（AGV）从轨道形式上,穿梭车可分为往复式直行穿梭车和环行穿梭车,环行穿梭车能在同一轨道上运行多辆车体,可大大提高搬运能力,是穿梭车的发展趋势。,（4）计算机控制管理（WM
11、S）系统,1) WMS系统主要部件:服务器、微型计算机、WMS系统软件、条码扫描枪、RF无线手持终端、无线路由器、交换机。 2) WMS系统简介:随着企业规模扩大，产成品结构越来越复杂，且整个市场对产品的个性化要求也日益提高，随之而来的问题是如何存储这些产品，如何在需要这些产品的时候迅速地找到它们，如何采用有限的仓储面积存储更多的物品以及如何合理配置产品品项以最低的品项数和库存数满足市场的需要，如何安排仓库门口的装卸作业，使该作业能够迅速准确地被完成。WMS系统正是为解决上述问题而开发。,3) WMS系统功能模块,(1) 系统管理 (2) 基础资料 (3) 客户管理 (4) 仓库管理 (5)
12、统计分析,3) WMS系统功能模块,(1) 系统管理 使用单位 员工管理 权限管理 修改密码 密码初始化,(2) 基础资料 基础资料维护 分拣口对应客户 播种货位对应客户 物品信息维护 仓库库区设置 库存限制维护 储位管理 物流容器维护,3) WMS系统功能模块,3) 客户管理 供应商管理 销售商管理,(4) 仓库管理 采购入库 购进回退 销售出库 出库回退 补货 移库 盘点 报读废,3) WMS系统功能模块,5) 统计分析 入库统计 出库统计 库存查询 库存预警 有效期管理,二、自动仓库的总体布置,1、物流模式： 货物在自动化仓库的流动方式有三种，即同端出人式、贯通式和旁流式同端出入式是货物
13、的入库和出库在巷道同一端的布置方式，这种布置的最大优点是能缩短出入库周期。特别在仓库存货不满，而且采用自由货位储存时，优点更为明显。此时，可以挑选距离出人库口较近的货位存放货物，缩短搬运路程，提高出入库效率。此外，入库作业区和出库作业区还可以合在一起，便于集中管理。,贯通式即货物从巷道的一端人库，从另一端出库。这种方式总体布置比较简单，便于管理操作和维护保养，然而对于每一个货物单元来说，要完成其人库和出库全过程，堆垛机需要穿过整个巷道。,旁流式是货物从仓库的一端（或侧面）人库，从侧面（或一端）出库。这种方式是将货架中间分开，设立通道，同侧门相通。这样就减少了货格即减少了库存量。但是，由于可组织
14、两条路线进行搬运，提高了搬运效率，方便了不同方向的出人库。在自动化仓库实际设计中，究竟采用哪种布置方式，应该视仓库在整个企业物流中的位置和作用而定。,2、高架区的布置 一般的自动化仓库为单元货格式，其主要作业设备是有轨巷道式堆垛机。自动化堆垛机的布置有三种方式: 直线式，每条巷道配备一台堆垛机。,U形轨道式，每台堆垛机可服务于多条巷道，通过U形轨道实现堆垛机的换巷道作业。转轨车式，堆垛机通过转轨车服务于多条巷道。通常以每条巷道配备一台堆垛机最为常见。当库容量很大、巷道数多而出人库频率要求较低时、可以采用U形轨或转轨车方式以减少堆垛机的数量。,3、入出库输送系统的布置对于采用巷道式堆垛机的自动化
15、仓库，巷道式堆垛机只能在高架区的巷道内运行，故还需要各种搬运设备与之配套衔接，使入库作业区、出库作业区与高层货架连接起来，构成一个完整的物流系统一般来说，高层货架区与作业区之间常见的衔接方式有以下四种,1)叉车一出入库台方式这是最简单的一种配置方式，在货架的端部设立入库台和出库台。入库时，用搬运车辆（叉车、有轨小车、无人搬运车等）将托盘从入库作业区运到入库台，由高架区内的堆垛机取走送入货格。出库时，由堆垛机从货格内取出货物单元，放到出库台上，由运车辆取走，送到出库作业区。,2)连续输送机方式这种衔接方式是一些大型自动化仓库和流水线中自动化仓库最常用的方式，整个出入库系统可根据需要设计成各种形式
16、。其出、入库运输系统可以分开设置（如设在仓库的两端或同端不同的平面内），也可以合为一体，既可出库又可人库，通常还可配置一些升降台、称重、检测和分拣装置，以满足系统的需求。,3) AGV方式这种衔接方式是由AGV和巷内输送机组成的出入库系统，一些和自动化生产线相连接的自动化仓库（如卷烟厂的原材料库等）经常采用这种方式。这种出入库系统的最大优点是系统柔性好，可根据需要增加AGV的数量，也是一种全自动的输送系统,4)穿梭车方式这种衔接方式是由巷道内输送机、穿梭车和入出库输送机构成的出入库系统，由于穿梭车具有动作敏捷、容易更换的特点，因此也被广泛地应用在自动化仓库系统中。其柔性介于输送机和AGV之间，
17、是一种经济高效的出入库输送系统,自动化立体仓库的优越性,1提高空间利用率 早期立体仓库构想的基本出发点是提高空间利用率，充分节约有限且昂贵的场地，在西方有些发达国家提高空间利用率的观点已有更广泛、深刻的含义，节约土地已与节约能源、保护环境等更多方面联系起来。有些甚至把空间利用率作为考核仓库系统合理性和先进性的重要指标。仓库空间利用率与其规划紧密相连，一般来说，立体仓库的空间利用率为普通仓库的25倍。,2先进的物流系统提高企业生产管理水平 传统的仓库只是货物的储存场所，保存货物是其唯一的功能，属于静态储存。立体仓库采用先进的自动化物料搬运设备，不仅能使货物在仓库内按需要自动存取，而且还可以与仓库
18、以外的生产环节进行有机地连接，并通过计算机管理系统和自动化物料搬运设备使仓库成为企业物流中的重要环节。企业外购件和自制件进入立体仓库短时储存是整个生产的一个环节，是为了在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成自动化的物流系统环节，属于动态储存，是当今立体仓库发展的明显技术趋势。以上所述的物流系统又是整个企业生产管理系统（从订货、设计和规划、计划编制和生产安排、制造、装配、试验以及发运等）的一个子系统，建立物流系统与企业生产管理系统间的实时连接是目前自动化立体仓库发展的另一个明显技术趋势。,3加快货物存取，减轻劳动强度，提高生产效率 建立以立体仓库为中心的物流系统，其优越性还表现在立体
19、仓库具有快速的入出库能力，妥善地将货物存入立体仓库，及时自动地将生产所需零部件和原材料送达生产线。同时，立体仓库系统减轻了工人综合劳动强度。 4减少库存资金积压 通过对一些大型企业的调查，我们了解到由于历史原因造成管理手段落后，物资管理零散，使生产管理和生产环节的紧密联系难以到位。为了达到预期的生产能力和满足生产要求，就必须准备充足的原材料和零部件，这样，库存积压就成为较大的问题。如何降低库存资金积压和充分满足生产需要，已经成为大型企业面对的大问题。立体仓库系统是解决这一问题的最有效手段之一。,5现代化企业的标志 现代化企业采用的是集约化大规模生产模式，这就要求生产过程中各环节紧密相连，成为一
20、个有机整体，要求生产管理科学实用，做到决策科学化。建立立体仓库系统是其有力的措施之一。由于采用计算机管理和网络技术使企业领导宏观快速地掌握各种物资信息，且使工程技术人员、生产管理人员和生产技术人员及时了解库存信息，以便合理安排生产工艺，提高生产效率。国际互联网和企业内部网络更为企业取得与外界在线连接，突破信息瓶颈，开阔视野及外引内联提供了广阔的空间和坚实强大的技术支持。,自动化立体仓库的主要缺点 （）仓库结构复杂，配套设备多，需要大量的基建和设备投资。 （）货架安装要求精度高，施工比较困难，施工周期长。 （）计算机控制系统是仓库的“神经中枢”。一旦出现故障，将会使整个仓库处于瘫痪状态，收发作业
21、就要中断。 （）由于高层货架是利用标准货格进行单元储存的，所以对储存货物的种类有一定的局限性。 （）由于仓库实行自动控制与管理，技术性比较强，对工作人员的技术业务素质要求比较高，必须具有一定的文化水平和专业知识，而且经过专门培训的人员才能胜任。,三、自动化仓库的规划设计,1规划准备阶段自动化仓库是一项系统工程，需要花费大量投资，因此在建设前必须明确企业建设自动化仓库的必要性和可能性，并对建库的背景条件进行详细的分析。一般需要做以下几个方面的工作：1)确立建设自动化仓库的必要性。根据企业的生产经营方针、企业物流系统的总体布置和流程，明确自动化立体仓库与上游、下游衔接的工艺过程，分析确定自动化仓库
22、在企业物流系统中的位置、功能和作用。,2)根据企业的生产规模和水平以及自动化仓库在整个物流系统中的位置，分析企业物流和生产系统对自动化仓库的要求，如上游进人仓库的最大入库量、向下游转运的最大出库量以及所要求的库容量，同时结合考虑企业的经营状况和经济实力，确定自动化仓库的基本规模和自动化水平。,3)调查拟存货物的品名、特征（如易碎、怕光、怕潮等）、包装、外形及尺寸、单件重量、平均库存量、最大库容量、每日入出库数量、入库和出库频率等，以便确定仓库的类型、库容量和入出库频率等。4)了解建库现场条件，包括气象、地形、地质条件、地面承载能力、风及雪载荷、地震情况以及其他环境影响等,5)调查了解与仓库有关
23、的其他方面条件以及企业的某些特殊要求，如入库货物的来源及人库作业方式，人、出库门的数目，包装形式和搬运方法，出库货物的去向和运输工具等。此阶段也是项目的详细论证阶段。如果论证通过，本阶段的分析结果即为自动化仓库的总体设计奠定一个可靠的基础,2规划设计阶段1)确定仓库的结构类型和作业方式。自动化仓库一般由建筑物、货架、理货区（整理和倒货区域）、管理区、堆垛机械几部分组成。确定仓库的结构类型就是确定各组成部分的结构组成。如：建筑物的特征，原有还是新建、高层还是低层等；货架的结构和特征，库架合一或库架分离式，横梁式或牛腿式，焊接式或组合式；理货区的面积和功能、和高架区的位置关系，所需进行的作业，配备
24、的设施等；堆垛机械的类型，有轨巷道式堆垛机、无轨堆垛机、桥式堆垛机和普通叉车等；配套设备的类型，主要指那些完成货架外的出人库搬运作业、理货作业以及卡车的装卸作业等的机械和设备，包括叉车、托盘搬运车、辊子输送机、链条输送机、升降台、有轨小军、无轨小车、转轨车以及称重和检测识别装置等。对于一些分拣仓库，还配备有自动分拣和配货的装置。应该根据自动化仓库的规模和工艺流程的要求确定配套设备的类型。,最后，根据工艺要求，决定是否采用拣选作业。如果以整单元出库为主，则采用单元出库作业方式；若是以零星货物出库为主，则可采用拣选作业方式；并根据具体情况确定采用“人到货前”还是“货到人处”拣选。2)确定货物单元的
25、形式、尺寸和重量。货物单元是指进行出人库作业和储存的集装单元，由集装单元化器具和货物两部分组成。因为单元式自动化仓库是以单元化搬运为前提的，所以确定货物单元的形式、尺寸及重量显得尤为重要。一般需要确定两个方面的内容：集装单元化器具的类型、货物单元的外形尺寸和重量。,自动化仓库常用的集装单元化器具有托盘和集装箱，并且以托盘最为常见。托盘的类型又有很多种，如平托盘、箱式托盘、柱式托盘和轮式托盘等，一般要根据所储存货物的特征来选择。当采用堆垛机作业时，不同结构的货架对托盘的支腿有不同的要求，在设计时尤其要注意,自动化仓库是以单元化搬运为前提的，所以确定货物单元的形式、尺寸以及重量是个重要的问题。它不
26、仅影响仓库的投资，而且对于整个物流和仓储系统的配备、设施以及有关因素都有极为重要的影响。因此，为了合理确定货物单元的形式、尺寸和重量，需要对所有入库的货物进行ABC分析，以流量大而种类较少的A类货物为主要矛盾，选择合适的货物单元的外形尺寸和重量。对于少数形状和尺寸比较特殊以及很重的货物，可以单独进行储存。例如，汽车上的前桥、后桥、车身等大件形状不规则，尺寸又大，难以形成单元，就不一定非要与其他零件同人一个自动化仓库。它们的储存问题可以用推式悬挂输送机或其他方式单独处理,3)确定堆垛机械和配套设备的主要参数。自动化仓库常用的堆垛机械为有轨巷道堆垛机、无轨堆垛机（高架叉车）、桥式堆垛机和普通叉车等
27、。在总体设计时，要根据仓库的高度、自动化程度和货物的特征等合理选择其规格结构，并确定其主要性能参数（包括外形尺寸、工作速度、起重量和工作级别等）。自动化仓库配套设备的配备应根据系统的流程和工艺统筹考虑，并根据自动化仓库的出人库频率、货物单元的尺寸和重量等确定各配套机械及设备的性能参数。根据出入库频率确定各个机构的工作速度；根据货物单元的重量选定起重、装卸和堆垛设备的起重量；对于输送机，则根据货物单元尺寸确定输送机的宽度，并确定使整个系统协调工作的输送机的速度。,4)确定仓库总体尺寸。确定仓库总体尺寸的关键是确定货架的长宽高总体尺寸。自动化仓库的设计规模主要取决于其库容量，即同一时间内储存在仓库
28、内的货物单元数。如果已经给出库容量，就可以直接应用这个参数；如果没有具体的库容量数据，就要根据所采用的作业设备的性能参数以及其他空间限制条件来确定仓库的总体尺寸。5)确定仓库的总体布置。确定了自动化仓库的总体尺寸之后便可以进一步根据仓库作业的要求进行总体布置。主要包括自动化仓库的物流模式、高架区的布局方式和人出库输送系统方式。,6)选定控制方式。自动化仓库的控制方式一般可分为手动控制和自动控制两种。手动控制方式设备简单，投资小，对土建和货架的要求也较低。主要适用于规模较小、入出库频率较低的仓库，尤其是拣选式仓库。自动控制是自动化仓库的主要控制方式。自动化仓库的自动控制系统根据其控制层次和结构的
29、不同，可分为三级控制系统和二级控制系统，三级控制系统由管理级、监控级和直接控制级组成，二级控制系统由管理级、控制级组成，可以完成自动化仓库的自动认址和自动程序作业。适用于入出库频率较高、规模较大的自动化仓库，特别是一些暗库、冷库或生产线中的自动化仓库，可以减轻工人的劳动强度，提高生产率。,7)选择管理方式。自动化仓库的管理方式一般可分为人工台账管理和计算机管理两种方式。台账管理方式仅仅适用于库存量较小、品种不多、人出库频率不高的仓库。在自动化仓库中一般都采用计算机管理，与自动控制系统结合，实现仓库的自动化管理和控制。,8)提出土建、公用设施的要求。在总体设计时，还要提出对仓库的土建和其他公用设施的要求。如根据货架的工艺载荷，提出对货架的精度要求；提出地面需要承受的载荷以及对基础均匀沉降的要求；确定对采暖、采光、通风、给排水、电力、照明、防火、防污染等方面的要求等。9)投资概算。分别计算自动化仓库各组成部分的设备费用、制造费用、设计及软件费用、运输费用、安装及调试费用等，综合得到自动化仓库的总投资费用。10)进度计划。在总体设计的最后，要提出自动化仓库设计、制造、安装、调试以及试运营的进度计划以及监督和检验措施。,
