仓储设计课程设计.doc

1 目录目录 1 仓储系统规划设计仓储系统规划设计 .2 1.1 各区容量计算.2 1.2 托盘货位区设计.3 1.2.1 托盘码放形式.3 1.2.2 货格尺寸设计.4 1.2.3 货架总体尺寸设计.5 1.3.1 箱式货位区存货量分配.6 2 主要设备选型主要设备选型 .8 2.1 巷道堆垛机参数设计.8 2.2.1 辊子输送机.9 2.2.2 链式输送机.10 2.2.4 平板小车的选择.11 2.2.5 拖板车的选择.11 3 整体布局规划整体布局规划 .11 3.1 功能区的相关性分析.11 3.2 总平面布局.12 4 设计小结设计小结 .14 5 参考文献参考文献 .15 6 附录附录 .16 2 1 仓储系统规划设计仓储系统规划设计 1.1 各区容量计算各区容量计算 已知条件：配送中心平均每天销售需求量为 15000 箱,考虑到中期发展预计 每天销售需求量为 21500 箱，库存能力需满 10 天的销售需求，其中，整箱区满 足 3 天的分拣需求，不足时由立体仓库补货或入库时直接补货；拆零区满足当 日的分拣需求，剩余库存有立体仓库承担。以整个配送中心为对象，10 天的需 求量平均绝对偏差为 26000 箱；以整箱区为对象，3 天需求量的平均绝对偏差 为 10000 箱；以拆零区为对象，日需求量平均绝对偏差为 2800 箱。要求供货 率和补货满足率为 98%。 包装箱平均规格：400mm300mm240mm(lwh)； 平均箱重：16.5kg； 货物出库 pcb 比例托盘 10% 包装箱 70% 拆零货 20%； 仓库规划空间：长 125m高 20m； 由表 3-1 知供货率为 98%时，平均绝对偏差对应的服务水平系数为 2.56， 表 1-1 对应的安全因子服务水平 （%）标准偏差 平均绝对偏差 （mad） 50.000.000.00 75.000.670.84 80.000.841.05 85.001.041.30 90.001.281.60 95.001.652.06 96.001.752.19 97.001.882.35 98.002.052.56 99.002.332.91 99.502.573.20 99.994.005.00 为此： 总库存能力10 天的平均需求量安全库存 1 10 天的平均需求量10 天需求量平均绝对偏差*服务水平因 子 =215000+260002.56=281560（箱） ； 整箱区容量3 天的平均总需求量整箱出库的比重3 天需求量平均绝 对偏差*服务水平因子 32150070%+100002.56=70750(箱)； 拆零区容量每天平均总需求量拆零出库的比重每天需求量平均绝对 偏差*服务水平因子 3 2150020%+28002.56=11468 (箱) ； 立体仓库容量总库存能力整箱区容量拆零区容量 281560-70750-11468=199342（箱） ； 1.2 托盘货位区设计托盘货位区设计 1.2.1 托盘码放形式托盘码放形式 （1）托盘货位区设计 由初始资料可知，包装箱平均规格：400mm300mm240mm(lwh)， 平均箱重：16.5kg ； 货物存放有三种形式：自身堆垛、托盘堆垛、货架存放，在自动化立体仓库 中为便于存储和自动取货一般采用托盘堆垛形式。通常货物在托盘上有四种堆 码方式：重迭式、纵横交错式、旋转交错式、正反交错式，分别如图 3.1 所示。 由于货物尺寸为 400mm 300mm 240mm，为充分利用存储空间选用重迭式。 托盘选用外形尺寸为 1200mm 800mm 150mm(lwh)，自重 30 kg，最大 承载能力为 1t 的木托盘。托盘堆码为 243 层，每托盘堆垛 24 箱，小于 木托盘最大承载能力。 （2）按照箱式货物的尺寸，选定每个托盘放 24 件货物，货重 2416.5kg =396 kg 1000 kg，选用木托盘，重量取 30 kg ，每个货格存放 3 个托盘， 托盘堆垛形式为 243 。 由计算得最高储存量为 199342 箱 ； 则规划托盘数量 199342 /24=8306，取 9000 个。 图 1.1 （a） 重迭式 图 1.1 （b ） 纵横交错式 4 图 1.1（c） 旋转交错式 图 1.1（d） 正反交错式 1.2.2 货格尺寸设计货格尺寸设计 在采用托盘堆垛形式下，确定了每个托盘的摆放形式，摆放托盘的货架选 择横梁货架。在货物单元的尺寸确定后，货格尺寸取决于货物四周需留出的净 空大小和货架的结构尺寸。各个间隙的大小按以下规则确定。 侧面方向间隙的大小：其主要取决于堆垛机的停车精度及堆垛机和货架的 安装精度，精度越高，取值越小。对于横梁式货架，堆放三个货物单元时，取 a3 = a5 =100mm 。 垂直方向间隙的大小：上部垂直间隙应保证堆垛机的货叉存取货物过程中， 微起升不与上部构件发生碰撞，一般取 h2 =100-150mm，本次取 150mm 。 宽度方向间隙的大小：为减少货架所占仓库的面积并提高堆垛机在横梁货 架卸货时货物放置的可靠性，可将货物伸出货架，即 b3 =50 mm，货物后面间 隙应以货叉作业时不碰到 后面的货物为前提，一般取 b4 =100mm，货格主视图 和侧视图分别如图 3.2 和图 3.3 所示，各个参数的值如表 3-2. a0=3800+4100+2100/2=2900mm; a1=800mm; a2=3800+4100=2800mm; a3=100mm; a4=100mm; a5=100mm; b1=1200mm; b2=b1-b3-80=1200-50- 80=1070mm; b3=50mm; b4=100mm; h1=3240=720mm; h2=150mm; h3=150+h1+h2+80=150+720+150+80=1100mm; h4=150mm; 代号名称数值 （mm） 代号名称数值（mm） a0 货格长度 2900b2 货格有效宽度 1100 a1 单元货物长度 800b3 货物伸出货格长度 50 a2 货格有效长度 2800b4 货物后部间隙 100 a3 侧向尺寸 100h1 货物高度 720 a4 立柱宽度 100h2 货物上部间隙 150 a5 货物间的水平间隙 100h3 货格层高 1100 b1 货物宽度 1200h4 货物下部垂直间隙 150 图 1.2 货格侧视图 5 图 1.3 货格主视图 托盘存放方式不同对应的货格尺寸就不同，主要有托盘短边平行于巷道和 托盘长边平 行于巷道两种摆放形式。相对于长边平行于巷道的形式，短边平行 于巷道所需巷道长度较 小，节约设备成本，面积利用率较高，故选择托盘短边 平行于巷道的摆放形式。托盘存放在货架上形式如图 3.4，对应的货格尺寸为 2900mm1200 mm1100 mm （长宽高） 。 6 图 1.4 托盘的摆放形式 1.2.3 货架总体尺寸设计货架总体尺寸设计 货架是专门用来存放成件物品的保管设备。货架在仓储设备的总投资中所 占比例较大，施工周期长、消耗钢材最多，对仓库的运作模式影响极大，合理 选择和设计经济的货架是很重要的。要在保证货架强度、刚度和整体稳定性的 条件下，尽量减轻货架的重量，降低钢材消耗，降低货架对仓库地面承压能力 和仓储面积的要求，满足仓储需要。 所谓静态法就是根据仓库最大规划确定相关尺寸的方法，即由以下四个约 束条件中的三个来确定货架尺寸：仓库长度（或货架列数） 、仓库宽度（或巷道 数及巷道宽度） 、仓库高度（或货架层数） 、仓库容量（或货位数） 。 由于仓库的长、宽、高等尺寸受建筑用地的限制，货架参数的选取并非任 意。在库容量一定的条件下，则货架的长、宽、高三者中的一个会成为相关变 量，货架的总体尺寸的计算要根据以上约束及货格尺寸来确定。 仓库规划空间：长 125m高 20m，则有： 货架最大长度=仓库总长输送系统宽=125-15=110m (输送系统宽一般取 10m-15m); 货架最大存储高度=仓库总高-安全距离-堆垛机下横梁高=20-1.55- 0.6=17.85m 安全距离=0.34+0.15+0.2=1.55m； 堆垛机下横梁高=0.6m; 每层货格高度为 1100mm（考虑横梁宽度） ，设安全高度为 17.85 m,则： 最大层数= 安全高度/货格高度 = 178500/1100=15.3 层，取 16 层 货架高度=161100+600=18200 mm 每个货格长度为 2900 mm（考虑立柱宽度） ，最大安全长度为 110 m,则 货架列数=货架最大长度/货格宽度 =110000/2900=37.9 列，取 36 列 货架长度=货格有效长度列数+立柱宽度立柱数 =280036+10037=104500mm 7 考虑货物伸出，货架宽度为 1200 mm， 一排货架所用的托盘位：16363=1728 个， 仓库设计的托盘位为 9000 个，货架排数 9000/1728=5.21 排，取 6 排， 所以设计 6 排货架，取储位深度为 1，布置 3 条巷道，巷道宽度为 1500mm， 储位区长度为 104.5m,宽度=1.26+1.53=11.7m 1.3 箱式货位区设计箱式货位区设计 1.3.1 箱式货位区存货量分配箱式货位区存货量分配 70750 箱的规划能力，可直接以托盘形式存放，直接从托盘上拣取箱货。 运用前面所设计的立体仓库的货格尺寸为 290012001100（mmmmmm） ，每格存储三个托盘。一楼货架取四层，考虑 货位区空间利用情况，在第四层之上设置二楼堆垛区，一楼货架与二楼堆垛区 分别承担一半的存储量。一楼货架最上层为补货层，下三层位拣选层；二楼堆 垛区进行箱式货物直接分区堆垛，利用楼梯和电梯进行上下作业。 （整个配送中 心除立体货架之外的其他面积上均可设置第二层，若按此布置规划，整个配送 中心空间利用率会更高。 ） 箱式区总存储量为：70750/24= 2948 托盘， 第 1 楼的存储量：2948/2=1474 托盘（第 1 楼存储一半的存储量） 第 1 楼货架货格数为 1474/3=491.3，取 492 可取 44 排货架，每排货架的货格数为 492/(44*3)= 3.73 ，取 4 列 那么每排货架宽度为 42900=11600 mm， 货架高度为 11008=8800mm 那么货架整体尺寸：长 11600mm，宽度为 1200mm(包括立柱)，高位 8860mm，货架分为面积相等的两个并列区域放置，每个区域设置 11 条巷道，巷 道宽 2500mm，两个区域之间设置一条巷道，巷道宽 2500mm。整个箱式存储区货 架规划面积 2570052700(mmmm). 存放时相同货类尽量集中存放，a 类商品 放在低层，方便取货，b 类放在次低层，c 类出货量较少放在最高层。 1.4 拆零存储区设计拆零存储区设计 1.4.1 拆零区存货量分配拆零区存货量分配 拆零存储区存货主要满足各种当日品种需求，规划能力 11468 箱能满足。 1.4.2 货架格局设计货架格局设计 搁板式货架通常均为人工存取货方式，组装式结构，层间距均匀可调，货 物也常为散 件或不是很重的已包装物品（便于人工存取） ，货架高度通常在 2.5m 以下，否则人工难以触及(如辅以登高车则可设置在 3m 左右)。单元货架 跨度(即长度)不宜过长，单元货架深度（即宽度）不宜过深，按其单元货架每 层的载重量可分为轻、中、重型搁板式货架，层板主要为钢层板、木层板两种。 搁板式具有以下几点主要特征: 结构简洁,外形美观。有横梁式和无横梁式两种结构特征； 8 钢层板采用冷轨钢板为原料；货架层板可以 50mm 距离上下调节； 单层承重 150-600kg，通常用于中小件、较重货物货物存储； 以手工搬运、存储及拣选作业。 图 1.5 搁板式货架 存储拆零货架选定中型隔板式货架。 顶层补货层存储量为 1600 箱 下层拣选层为 11468-1600=9868 箱 整箱的体积 400mm300mm240mm (lwh)及平均箱重：16.5kg 。 设定货格宽度为 2000mm（包括立柱宽度） ，深度 500mm，隔板式货架单层承 重为 150-600kg ，那么设计每个货格计划存储 6 箱货物，总重量为 16.56=99kg150kg ，满足重量限制。 隔板时货架为方便人工拣选，高度一般不超过 2.5m，即 2500mm。则货架高 度可取 2100 mm。拆零货物可以堆叠放置，根据整箱货物高度为 240mm，设定隔 板货架的高度为 300 mm 。 货架层数：2100/300=7 层 ， 设置 40 排货架， 由此计算出每排货架每层货格数位 9868/(6*7*40) =5.87 取 6 个货格 货架整体尺寸：长 62000mm =12m ，宽度为 0.6m(包括立柱)，高位 2.1m，货架分为面积相等的两个并列区域放置，每个区域设置 10 条巷道，巷道 宽 1500mm，两个区域之间设置一条巷道，巷道宽 2000mm。 整个拆零区货架规划面积 2600026000(mmmm) 2 主要设备选型主要设备选型 分拣系统的主要设备有：堆垛机、链式输送机和辊子输送机、叉车、托板 车、平板小车。 （1）立体仓库的主要设备是堆垛机，主要用于存取托盘货物，采用自动化 控制，沿固定轨道运行。箱式存储区上层主要放置托盘货物，对下层拣选层进 行补货，补货作业采取半自动化方式，主要运用叉车进行。下层主要放置托盘 成箱货物，主要作业方式为手动作业方式，辅助设备为叉车。叉车主要参数见 附表 5 所示。 9 （2）拆零区的拣选单位主要为零散货物，货物小而轻，货架高度低，配合信 息系统和拣选指示灯直接进行手动拣选。在每个货位上方安装电子显示屏和指 示灯，由信息系统发出拣货指令，相应待拣货物货位指示灯闪烁，电子显示屏 显示该货位上待拣商品的编号以及数量，拣货完成后拍灭指示灯。平板小车用 于拆零区进行少量货物拣选和短距离拖运。 （3）辊子输送机用于立体仓库托盘货物出入库运输，用于直线段运输。链式 输送机主要用于立体仓库巷道出入口处，用于托盘货物换向。 （4）拖板车一般用于空托盘暂存取进行空托盘运输。 2.1 巷道堆垛机参数设计巷道堆垛机参数设计 立体仓库入库速度：65 托盘/小时；出库速度：50 托盘/小时。 立体货架的拣货单位均为托盘形式，体积和重量都很大，人工无法实现作 业。现在普 遍使用堆垛机进行立体仓库的出入库作业。 堆垛机按照有无导轨可分为无轨巷道式堆垛机和有轨巷道式堆垛机。因为 设计立体仓库巷道数为 3 个，选用有轨式堆垛机进行自动化作业，效率较高。 堆垛机的主要参数包括重量和载荷参数、速度参数、工作性能参数和工作级 别等。 重量和载荷参数：额定起重量是堆垛机的主要性能参数，它是堆垛机允许起升 货物和托盘的质量的总和。查附表 1，可取额定起重量为 0.5t。 堆垛机速度参数：堆垛机的速度参数包括水平运行速度，升降速度和货叉 伸缩速度。从平均单作业周期与速度的关系分析，当货架尺寸确定后，可用下 面的几个计算式来选择速度。 （1）最优行走速度: min/168/8 . 23 . 0 5 . 1045 . 0*5 . 0msmalv xx 式中：l ：货架长度（m ） :堆垛机行走加速度(m/s ) x a ：堆垛机行走速度（m/s ） x v 查附表 2 取 vx =80m/min=1.33 m/s （2）最优升降速度： min/ 9 . 13/232 . 0 33 . 1 5 . 104 2 . 18 *msmv l h v xz ：升降速度（m/s ） z v h：最大升降距离（m ） 查附表 2 取 =10 m/min =0.17 m/s z v （3）最优货叉伸缩速度： min/18/3 . 03 . 02 . 15 . 0*5 . 0msmabv yy ：货叉伸缩速度（m/s ） y v 10 :货叉伸缩加速度（m/s ） y a b：货位宽度（m） 查附表 2 取 =12.5 m/min=0.21 m/s y v 2.2 输送机选型输送机选型 2.2.1 辊子输送机辊子输送机 辊子输送机是由一系列以一定间距组成的用于输送成件货物或托盘货物的 输送机械。与其他输送成件货物的输送机相比，其结构简单，运转可靠，布置 灵活，输送平稳，使用经济节能，这里主要用于配送中心直线距离运输。 辊子输送机具体参数选择如下： （1）速度参数 在本次的仓储系统规划中，可能出现的高峰在入库三小时里，如果输送机满 足这 3 小时的工作量，那么肯定能满足其他情况下的工作量。而输送机的输送 能力必须与堆垛机出入库能力配合，由此可以计算出货物之间的距离，其计算 公式为： z=3600*v/s 则 s=3600*v/z=36000.25/65=13.85m z : 堆垛机出入库能力，取数值较大的入库速度； v ：输送机输送速度，取 v =0.25 m/s ； s ：输送物品间距; （2）尺寸参数 1）辊子长度 为了使托盘在棍子输送机与链式输送机之间的运输能较合理，本设计 中选择两种型式的棍子输送机。对于托盘货物来说，在不影响正常运输 和安全的条件下，直线段辊子长度的计算公式 如下所示： lg=b+b=800+(50150)=850950 或者 12501350 lg ：辊子长度，mm b ：托盘宽度/长度，mm b：宽度裕量，(50 150)，mm 取 b =800 或 1200，查附表 2 得 lg=1000 mm 或者 1400mm，考虑到托 盘货物单元实际尺寸的偏差，最终选取棍子的长度为：1000100 mm 或