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2018自动化立体仓库详细介绍

来源:未知作者:admin发布时间:2019-08-05 05:26

 

  2018自动化立体仓库详细介绍_建筑/土木_工程科技_专业资料。自动化立体仓库 1、类型、特点及发展过程 2、总体构成 3、规划设计 1 概述 1.1 基本概念 仓库(warehouse)是保管、储存物品的建筑物和场所的 总称。 自动化仓库(automatic

  自动化立体仓库 1、类型、特点及发展过程 2、总体构成 3、规划设计 1 概述 1.1 基本概念 仓库(warehouse)是保管、储存物品的建筑物和场所的 总称。 自动化仓库(automatic warehouse)是由电子计算机进 行管理和控制的,不需要人工搬运作业而实现收发作业的 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。自动化立体仓库是自动化仓库与立体 仓库的有机结合,实现仓储过程自动化的自动仓储系统。 1.1 基本概念 自动化立体仓库: 又称自动存储取货系统 automated storage & retrieval system (AS/RS) 借助机械设施与计算机管理控制系统实现存入和 取出物料的系统。(—2007国家标准) 高层货架,巷道堆垛机、 自动分拣系统、入出库自 动输送系统、周边设施设 备等 控制系统+上位管 理系统 1.2自动化立体仓库的发展状况 1.2.1 国外发展情况 美国于 1959 年开发了世界上第一座自动化立体仓库, 并在 1963 年率先使用计算机进行自动化立体仓库的控制 管理。此后,自动化仓库在欧美一些发达国家和日本迅 速发展起来。 70 后代以来,发达国家大力推广商品物流 自动化、高速化、信息化,在各大城市纷纷建立了大型 自动化立体仓库。进入 80 年代,自动化立体仓库在世界 各国发展迅速,使用范围涉及几乎所有行业。随着科技 的不断发展,先进的技术手段在自动化仓库中及时得以 应用:实现了信息自动采集、物品自动分拣、自动输送、 自动存取,库存控制实现了智能化,自动导引车得到广 泛应用,大大提高了仓储作业效率,一座大型自动化立 体仓库每小时可完成500~800次出入库作业。 1.2.2我国自动化立体仓库的发展概况 相对国外发达国家而言,我国的自动化仓库的发展起 步较晚,自 1974 年在郑州纺织机械厂建成我国第一座自 动化立体仓库以来,我国自动化仓库领域的发展速度比 较缓慢。至 1980 年我国已经建成和正在施工建设的自动 化立体仓库达到21座。 我国的自动化仓库大部分是简易的中低层小型分离式 仓库。货架只有单元货架和重力货架两种。作业方式几 乎都是巷道堆垛机配以小车、叉车或输送机等周边设备。 这些仓库主要分布在机械制造业,其次是商业、电气行 业。仓库的控制以手动控制为主,能够单机自动远距离 控制的目前只有北京汽车制造厂零件库、长沙火车站库 和天津储运公司库。 1.2.3自动仓库的发展过程 按自动化的程度分为五个阶段:人工仓储阶段、机械 化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成自动化仓储阶段和 智能自动化仓储阶段。 1) 人工仓储技术阶段 在这一阶段,仓储过程各环节的作业(包括物品的 输送、存储、管理和控制等)主要靠人工来完成。这一 阶段的优点是可以面对面地接触仓储全过程,初期的设 施设备投资少。 2)机械化仓储技术阶段 这一阶段的作业特点是作业人员通过操纵机械设备 来实现物品的装卸搬运和储存等作业活动。如通过传送 带、工业搬运车辆、堆垛机等来移动和搬运物料,采用 各种货架、托盘等来存储物料。机械化程度的提高大大 提高了劳动生产率,提高了装卸搬运的工作质量,改善 了作业人员的劳动条件,且由于采用了货架来储存货物, 避免了货品之间的相互挤压,改善了货品的储存保管条 件,另外,使储存空间向立体方向发展,大大提高了存 储空间的利用率。然而这一阶段仓储机械设备需要投入 大量的资金,且还必须投入一定的费用来科学地管理和 维护这些机械设备,以保证设备的合理使用。 3)自动化仓储技术阶段 这一阶段在仓储系统中采用了自动输送机械、自动 导引小车(AGV)、货品自动识别系统、自动分拣系统、巷 道式堆垛机等。 随着计算机技术的发展,信息自动化技术逐渐成为 自动仓储系统的核心技术,在计算机之间、数据采集点 之间、机械设备的控制器之间以及它们与主计算机之间 的通信可以及时地进行信息汇总,仓库计算机可以及时 地记录订货和到货时间,可随时显示库存量,计划人员 可以方便地作出供货计划,管理人员可随时掌握货源及 需求情况,在这一阶段,信息技木的应用已成为仓储技 术的重要内容。 4)集成自动化仓储技术阶段 将仓储过程各环节的作业系统集成为一个有机结合 的综合系统,称为仓储管理系统,在仓储管理系统的统 一控制指挥下,各子系统密切配合,有机协作,使整个 仓储系统的总体效益大大超过了各子系统独立工作的效 益总和。在这一阶段,货品的仓储过程几乎可以不需要 人的参与,完全实现仓储的自动化。 5)智能自动化仓储技术阶段 人工智能技术的发展推动了自动化仓储技术向智能 化方向发展。在这一阶段,系统可以完全自动的运行, 并根据实际运行情况,自动地向人们提供许多有价值的 参考信息,如对市场前景作出科学的预测;根据货品的 需求情况对仓储资源的有效利用提出合理化的建议;对 系统运行的效果提供科学的评价;根据多个客户的地理 位置,提供最优化的运输路线等。总之,目前智能化仓 储技术阶段还处于初级发展阶段,在这一技术领域还有 大量的工作需要人们去做,具有广阔的发展空间。 1.3自动化立体仓库的特点 优点 1)大大提高了仓库的单位面积利用率; 2)提高了劳动生产率,降低了劳动强度; 3)减少了货物处理和信息处理过程的差错; 4)合理有效地进行库存控制; 5)能较好地满足特殊仓储环境的需要; 6)提高了作业质量,保证货品在整个仓储过程的安全运行; 7)便于实现系统的整体优化. 1.3.2缺点 大; 1)结构复杂,配套设备多,需要的基建和设备投资很 2)货架安装精度要求高,施工比较困难,而且施工周 期长; 3)储存货品的品种受到一定的限制,不同类型的货架 仅适合于不同的储存物品,因此,自动化仓库一旦建成, 系统的更新改造比较困难。 1.4 自动化仓库的适用条件 1)货品的出入库频率较大,且货物流动比较稳定 2)需要有较大的资金投入 3)需要配备一支高素质的专业技术队伍 4)对货品包装要求严格 5)仓库的建筑地面应有足够的承载能力 1.5 自动化立体仓库的类型 按照高层货架与建筑物之间的关系 1)整体式 货架除了储存货物以外,还作为库房建筑物的支撑结构,是库 房建筑的一个组成部分,即货架与建筑物形成一个整体。这种形式 的仓库建筑费用低,抗震,尤其适用于15米以上的大型自动仓库。 2)分离式 货架与建筑物相互独立。适用于车间仓库、旧库技 术改造和中小型自动仓库。 1.5.2 按货架的结构形式 1) 单元货格式自动化仓库 图3-1 单元货格式自动化仓库结构示意图 2) 贯通式自动化立体仓库 图3-2 重力货架式自动仓库结构组成示意图 货物 搬入 搬出 梭式小车 通道 图3-3 梭式小车式货架结构示意图 3) 移动货架式自动化仓库 4) 旋转式自动化立体仓库 图3-4 水平旋转式货架仓库结构示意图 1.5.3 按仓库所提供储存条件分类 1)常温自动化立体仓库 一般控制在5℃~40℃,相对湿度控制在90%以下。 2)低温自动化立体仓库 低温自动化立体仓库又包括恒温、冷藏和冷冻自动化仓 库等。 恒温仓库:根据物品特性,自动调节储存温度和湿度。 冷藏仓库:温度一般控制在 0℃~5℃之间,主要用于蔬菜 和水果的储存,要求有较高的湿度。 冷冻仓库:温度一般控制在-2℃~-35℃之间。 3)防爆型自动化立体仓库 主要以存放易燃易爆等危险货物为主,系统设计时应严 格按照防爆的要求进行。 2 自动化立体仓库的总体构成 自 动 化 立 体 仓 库 土建工程及辅助设施 自动输送系统 自动存取系统 自动分拣系统 自动监控系统 仓储管理信息系统 2.1 土建工程及辅助设施 2.1.1土建工程 土建工程应根据仓库的规模,仓储系统的功能要求, 由建筑设计师根据地质概貌情况,按照国家有关标准规 定进行设计。 2.1.2消防系统 依据我国的《建筑设计防火规范》进行设计,再根 据所存物品的性质确定具体的消防方案和措施。 自动化仓库的消防系统大都采用自动消防系统。自 动消防控制系统根据其结拓扑结构的不同,可分为直接 控制式和分布控制式两种类型,基本组成及工作原理如 下: 监控中心 消防器材 传感器 控制器 2.1.3照明装置 为了使仓库内的管理、操作和维护人员能正常地进 行生产活动,必须有一套较好的照明系统,尤其是在外 围的工作区和辅助区。 自动化仓库的照明系统应有日常照明、维修照明和 应急照明三部分组成。 对存储感光材料的黑暗库来说,由于不允许储存物 品见光,因此照明系统应特殊考虑。 2.1.4通风及采暖装置 通风和采暖的要求是根据所存物品的条件提出的。 自动化仓库内部的环境温度一般在-5℃~45℃即可。通 常由厂房屋顶及侧面的风机、顶部和侧面的通风窗、中 央空调、暖气等来措施来实现。对储存散发有害气体物 品的仓库要考虑环保要求,对有害气体进行适当处理后 再排入室外。 2.1.6 其他设施 其他设施包括给排水设施、避雷接地设施和环境保 护设施等,这都是一个综合建筑系统中要考虑的。 1)给水设施:包括消防用水和工作用水两部分。 2) 排水设施:是指将工作废水及雨水及时排出仓库 外部的系统。 3)避雷设施:立体仓库属于高层建筑,应设置避雷 设施以防止雷击。 总之,在设计和施工时,以上各部分必须统筹考虑, 以达到较好的施工效果。 自动输送线 垂直升降机 被输送的货品 2 2 自 动 输 送 系 统 . 图3-18 垂直升降输送机 图3-17 螺旋滑槽式垂直输送机 自动导引车系统 自动导引车(简称AGV:Automatic Guided V ehicle)是指能够自动行驶到指定地点的无轨搬运车辆。 多个AGV在控制系统的统一指挥下,分别按照系统规 划的路径行驶,从而完成货物的自动输送任务,这样就 构成了一个自动导引车系统(简称AGVS:Automatic Guided Vehicle System)。 2.3 货架自动存取系统 图3-1 单元货格式自动化仓库结构示意图 2.4 自动分拣系统 主输送 线 气缸侧推式分类 机构 主输送线 旋转挡臂式分类机构 图3-34 轮子浮动式分类机构 自动分拣系统的组成 1)控制装置 作用:识别、接收和处理分拣信号 2)分类装置 作用:执行控制系统发来的分拣指令,使商品进入 相应的分拣道口。 3)输送装置 作用:将已分拣好的商品输送到相应的分拣道口, 以便进行后续作业。 4)分拣道口 将商品脱离输送装置并进入相应集货区域的通道。 2.5自动控制系统 自动控制系统是自动化立体仓库能否正常运行的核 心系统。为了实现整个系统的高效运转,自动化仓库内 所用的各种存取设备和输送设备等都需要配备相应的控 制装置,用于接受控制系统的指令,实现各自的控制功 能。 2.5.1控制管理系统的类型 1)集中控制系统 在自动化立体仓库内使用一台计算机控制器对所有 的自动化机械和设备运行统一控制的系统 图3-35集中控制系统结构示意图 2.5.2 分层分布式控制系统 管理级 中央控制级 直接控制级 三级控制系统是由管理级计算机系统、中央控制级 计算机系统和直接控制器组成的一个整体联网系统 ,进行 联网控制。 1)管理级计算机系统 管理计算机可对整个仓库的所有作业和设备进行在 线及离线管理,它是整个自动化立体仓库的管理核心, 其主要功能是储位管理和库存动态管理,并具有实时输 入、打印和显示功能以及各种查询功能。 ①入出库作业管理功能 ②业务数据的管理功能 ③网络通信功能 ④库存分析功能 2)中央控制级计算机系统 是整个自动化立体仓库实现自动控制的中心,控制 和监视整个自动化立体仓库的运行。 ①接收并执行上位管理系统的指令; ②监视现场设备及各项业务的运行情况; ③完成管理级计算机系统、各种自动化设备(如堆 垛机、输送机、分拣机等)之间的通讯; ④对设备进行故障检测及处理。 3)直接控制器 直接控制器由PLC(可编程序控制器)对各设备进行 单机自动控制,直接控制堆垛机或输送机等设备的状态, 完成单机的自动控制以及与中控级的通讯联系功能。 图3-36 分布式控制系统 组成结构示意图 2 6 管 理 信 息 系 统 基础编码与条码生成打印系统 信息自动采集系统 订货业务系统 . 仓 储 信 息 管 理 系 统 客户服务管理系统 入库管理系统 出库管理系统 库存控制系统 库位管理系统 统计查询系统 单证及报表打印系统 财务管理系统 绩效考核系统 仓储管理信息系统功能模块图 管 理 信 息 系 统 的 硬 件 组 成 Internet 数据库 服务器 报表单证打印 机 管理员PC 库房PC 查询PC 条码标签打印 机 车载终端 无线型的仓储管理系统拓扑结构 收集分析原始资料 确定仓库的主要功能参数 确定仓库类型及货架方案 3 自 动 化 设立 计体 仓 库 的 总 体 一 、 一 般 设 计 程 序 选择机械设备配套方案 计算所需机械设备数量 物流动线规划 仓库的平面布置 自动化仓库的设计顺序 3.1 设计的主要内容 3.1.1需求分析 1)了解物流系统的总体规划,如投资、人员配置、 基本指标,以确定仓储系统的规模和机械化、自动化的 程度; 2)调查库存货物基本情况,如货物的种类、基本特 性、外形及尺寸、包装情况、平均库存量、每日入出库 数量、出入库频率等,以便确定仓库的类型、规模和库 容量等。 3)了解建库现场条件,包括气象、地形、地质条件、 地面承载能力以及其它环境因素等。 3.1.2 确定货物储存单 元的形式和规格; 3.1.3 确 定 仓 库 的 类 型 、 作业方式 3.1.4 确定仓储作业设 备类型、主要性能参数及所 需数量 3.1.5 确 定 货 架 的 总 体 单元货格式自动化仓库的布置简图 尺寸 1)货格尺寸的确定 ) 货格尺寸示意图 2)货架总体尺寸的确定 货格尺寸确定后,只要知道货架的排数、列数、层 数和巷道宽度,即可计算其总体尺寸: 货架的总长度: L=货格长度×列数; 货架的总宽度: B=货格宽度×排数+巷道宽度×巷 道数; 货架的总高度: 各层高度之和。 3.1.6 物流路线和区域平面布置的规划设计 1)物流路线及设备布置的规划原则: ◆最小移动距离原则。仓库内各项操作之间的距离越小 , 物料和人员流动所需的时间就越少,物流费用就越小。 ◆直线前进原则。按操作流程的要求,布置物流作业区, 使物料的流动按自然顺序逐步进行,避免迂回、倒流。 ◆充分利用空间、场地的原则。 ◆生产力均衡原则。保证整个仓库的各个环节都能维持 一个合理的运行速度。 ◆最佳流程原则。保持各物流环节顺利进行,而无阻滞 现象发生。 ◆弹性原则。是指物流路线和物流设备在业务发生变化 时应能进行适当的调整。 2)堆垛机的布置方式及运行路线 转 巷 道 车 (a) (b) (c) 堆垛机的布置方式 3)货架区和作业区的衔接方式 ?(1)叉车――出入库台方式 ?(2)自动搬运车――出入库台方式 ?(3)自动搬运车――输送机方式 ?(4)叉车――连续输送机方式 4)出入库能力计算 (1)平均单一作业周期的计算 堆垛机完成一次 单入库或单出库 作业所需要的时 间。 单一作业模式 j:层数,j=1~m; k:列数,k=1~n; tjk :第 j 层第 k 列所对应的货位到出入库台 的运行时间(S); tf:堆垛机叉货作业时间(S); ta:堆垛机作业的附加时间,停机时间、控 制延迟时间等。 t ms ? ? ?t j ?1 k ?1 m n jk ?2 ? t f ? 2 ? ta m?n (2)平均复合作业周期的计算 (2)平均复合作业周期的计算 (2)平均复合作业周期的计算 t md ? ? ?t j ?1 k ?1 m n jk ?2 ? t f ? 4 ? tt ? t s ? t a m?n j—货架列数,1~m; k—货架层数,1~n; tjk—单程移动时间(s),从该入库站开始到 j列、 k层单程 移动时间; tf—叉货时间( s ),在出入库站或货格处,货物移动时间; tt—平均货格间移动时间( s ),随机确定入库货格和出库 货格,作适当次数货格间移动求得所需时间的平均值; ts—出入库站间移动时间( s ),入库站和出库站位置不同 时的站间移动时间(s); ta—停机时间(s),控制延迟时间等。 出入库能力计算 3600 P 1 ? t ms 3600 P2 ? t md 每小时单一作业模式完成 的出入库次数 每小时复合作业模式完成 的出入库次数 复习思考题 1、简述自动化立体仓库的总体结构组成。 2、自动分拣系统由哪些部分构成?各组成部分的作用是 什么? 3、自动控制系统的类型有哪些?分别说明之。 4、自动化立体仓库的一般设计顺序是什么? 5、掌握自动化立体仓库出入库能力的计算方法。