立体仓库设计

1、大学本科生课程设计仓储自动化技术与设备课程设计姓名000学号000000000院系机械工程专业物流工程指导老师00000设计说明书提交时间：2012年01月9日第一章绪论现代物流设备是计算机科学和电子技术的基础上，结合传统的机械学科发展来的机电一体化的设备。从物流系统的管理和控制来看，计算机网络和数据库技术的采用是整个系统得以正常运行的前提。仿真技术的应用使物流系统设计处于更高的水平。物流已经成为并行工程的基础和CIMS的组成部分。物流仓储中心设计是物流工程学科中重要研究领域和分值之一，设施规划特别是其中的自动化立体仓库设计着重研究仓库总平面布局、储存设备布局及物资出入库等内容，其目的是通过对

2、仓库各组成部分相互关系的分析，进行合理布局，得到高效运行的物资出入库作业系统，获得最佳的经济效益和社会效益。物流仓库系统设计不是一种严密的设计理论，而是一套时间性非常强的设计模式和规范的设计程序。学习和掌握系统布置设计方法最有效的手段就是直接参与设计工作。该课程设计主要是为了培养学生如何分析现有仓库方面存在的问题，并加以改善其工作能力，以及掌握完整的系统布置和应用设计方法。根据给定的案例，完善并帮助企业解决相应的仓储问题。第二章设计分析2.1设计背景凯非物流公司是一家第三方物流公司，T客户是一个生产销售电饭煲、电磁炉、电炖锅、点水壶等产品的小家电制造企业，每年都有30%以上的增长。T客户是凯非

3、物流公司的主要客户，双方合作已有五年之久。时至六月，凯非物流公司A经理是忧心忡忡。因为再过三个月，T客户公司的销售旺季就要来临，而由于公司管理方面是缺陷，每年九月开始，等待A经理的就是不断的抱怨，出货等待时间长，仓储作业效率太低等。为了解决公司难题，A经理把系统里有关T客户的数据全部倒出来，座了分析，形成两份资料：T客户公司产品基础数据和T客户南宁进出存统计表（见附录1表1、表2）。同时，A经理从系统数据中归纳出以下一些特性：一年中出库量淡旺季比较明显，7月2月是出货旺季，五一、国庆、元旦和春节几个重大节日前10天是出货高峰，作业量是平时的23倍；同一月中，出库量不均匀，月底最高，下旬的出库量

4、占到50%；每天出库量在时间分布上也是不均匀的，上午很少，平均为5%，下午占30%，晚上占65%；每天的入库量基本是固定的，上午、下午、晚上的比例分别为20%、45%、35%；每天来装货的车辆车型复杂，按车厢长度分有7.5米18米的各种车型20中，其中60%的车为12.5米以上的半挂车。经过一番调查研究，A经理向公司决策层写了一个报告，寻求解决办法。公司高层根据发展战略，准备已有仓库附近新建一个高架库。2.2设计要求以T客户下一年的需要为基准，完成高架库存储系统的相关设计，包括：1、解决货架区布局问题（对储存物资分析，确定仓库容量需求、仓库堆码方式、货架区面积、托盘类型、设计货架尺寸、货格尺寸

5、、货架布局等）。2、合理设计货架尺寸（长度、宽度、高度、层数、巷道数）、货格尺寸，货架布局，货架区符合消防要求（每排货架北部有400mm空间，200mm安装背拉杆，200mm安装消防管道。）给出高度要求以指导仓库高度的建设。3、合理选材，设计的货架要符合强度要求，给出货架区的地面强度指标以指导仓库地面的铺设。合理布局仓库的柱间距，使仓库存储系统满足要求。4、堆垛机选型（结构方式、速度、水平电机和垂直电机功率、载货台和货叉性能要求、天轨、地轨与堆垛机的安装要求）5、设计存储区的平面布局图并计算货架区的地面强度。6、确定整个仓库的布局和面积分配，并画出平面布局图。第三章系统建模3.1托盘选择因为不

6、同货物的货态尺寸各有不同，每种货态尺寸在不同的托盘上码放得到的码放数量和托盘利用率都是不同的。因此，首先要根据货物的货态尺寸确定立体仓库的托盘尺寸。第一步，分别求每种货物在托盘上最优放置方案设：托盘长为L,宽为W,货物长为1,宽为w,则货物的摆放方式一般可以表示为如下两种方式(图3.1):图3.1托盘上货物摆放方式方式1:托盘长L优先按照货物长1横放，L剩余部分按货物w竖放。如图3.1(1)此种情况下：托盘可以横放货物个数为：m=L/1XW/w托盘可以竖放货物个数为：n=W/lx(LL/lXl)/w整个托盘可以放置货物个数a为：a=m+n=L/1xW/w+W/lx(LL/lx1)/w其中，口表

7、示取整。方式2:托盘宽W优先按照货物长l竖放，W剩余部分按货物w横放。如图1(2)此种情况下：托盘可以横放货物个数为：m=L/wXW/l托盘可以竖放货物个数为：n=L/lx(WW/lxl)/w整个托盘可以放置货物个数b为：b=m+n=L/wxW/l+L/lx(WW/lxl)/w其中，口表示取整。综合两种堆码方式，比较得出这种货物在托盘上的最多摆放个数q为：q=max(a,b)Excel进行数据分析和运算,根据案例中所给T客户电饭煲系列产品包装尺寸，采用得到四种托盘运算过程如下表3-1至表3-4所示:表3-11200mmx1000mme盘货物摆放计算表（部分数据）产品代码a=L/lxW/w+W/

8、lx(L-L/lxl)/wb=L/wxW/l+L/lx(W-W/lxl)/wq=max(a,b)455222455899444101010平均利用率70.7536%70.4123%均值4.645418表3-21100mmx1100mme盘货物摆放计算表（部分数据）产品代码a=L/lxW/w+W/lx(L-L/lxl)/wb=L/wxW/l+L/lx(W-W/lxl)/wq=max(a,b)444222444888444101010平均利用率67.0989%67.0989%均值4.2788845表3-3800mmx1000mm托盘货物摆放计算表（部分数据）产品代码a=L/lxW/w+W/lx(L

9、-L/lxl)/wb=L/wxW/l+L/lx(W-W/lxl)/wq=max(a,b)434222434677222888平均利用率67.8378%67.1038%均值3.458167由上表可以看到，三种规格的托盘中，规格为1200mm*1000mm勺托盘的利用率最高,可以达到70.7536%,因而采用这种托盘。托盘面积S=1200*1000=1200000mm2=12000cm2,货物的平均面积为S1=2177.051cm2,一个托盘平均可放货物件数为Q=S/Si=5.512042件，因货物不存在半件，故取6件，即一个托盘平均可放6件货物。又平均每件货物装有4.047809台，取整为4台。

10、每件货物的平均高度为51.556cm,所以每托货物堆高为3层。综上所述，一个1200mm*1000mm勺托盘可以放6*4*3台电器。接上述，每托货物的高度为51.556cm*3=154.668cm,取1550cm。托盘高为150mm所以货态高度H=1550+150=1700mmW=1000mm见图3.2图3.2货态尺寸3.2货架尺寸设计图3.3货架层高度尺寸示意图根据图3.3所示，设计货架高度。取每两层标准层有一层横梁层，而货架高度的经济范围为1520m,所以货架高H=H+2nHi+nH2+H=2580+5690n,（n为正整数），150002580+5690n20000,解得2.18n3.0

11、6,取n=3,所以货架总共有10层；则货架高H=2580+5690*3=19650mm。图3.4货架跨度示意图根据图3.4所示，设计货架跨度，取立柱宽度D=100mm货架跨度Lr=L+D+2s=1200+100+2*50=1400mm,（a的取值范围2560mm这里取50mm）3.2.3货架列数、排数设计设计货架的依据是今年的需求量，根据题目中所提及“每年都有30%以上的增长”，现已知上一年货物期末库存最大值为1046045台，则可计算今年最大期末库存为1046045*（1+30%）=1359858.5，取1359859台。所需要存储单位数目为1359859/（4*6*3）=18886.93,

12、取整18887个，上一年的最大流动货物台数为max入库数量一max出库数量=223505台,则依据题意可计算今年最大流动货物台数为223505*（1+30%）=290556.5，取整290557台，需要周转空托盘数量为290557/（6*4*3）=4035.514，取整4036个，储存单元货物加托盘的高度为H=1700mm每个托盘高度为150mm，所以每个储存单元可以放空托盘数量为1700/150=11个，所以需要放空托盘的储存单元数为4036/11=366.909，取整367个。所以立体仓库至少需要的储存单元为18887+367=19254个。货架的高度与长度比值应在1/61/4，且货架长度

13、在80120m为宜。取货架的高度与长度比值为0.169，则货架长度为116.2m,所以货架总列数为116200/1400=83列，每排货架的储存单元数量为10*83=830个，所以需要货架数量为19254/830=23.198，取整为24，需要堆垛机巷道数为12，每个巷道服务的储存单元数为830*2=1660个，需要堆垛机数量为12台。3.3货架利用率计算3.5货架宽度尺寸示意图依据图3.5所示，货物宽W=1000mm货架面板宽Ws=W+50=1050mm堆垛机过道Wc=W+150=1150m；m货架背部200mn拉/f,200mm装消防通道；货架总宽度=12*(3W+250)+2*300+1

14、1*400=44000mm；货架有效宽度为(W+50)*24=25200mm,所以货架的利用率为：(25200/44000)*100%=57.3%。3.4柱间距图3.6柱间距示意图仓库柱间距采用托盘纵深方向柱距计算方式。取C1=400mm，C2=1050mm，C3=1150mm，柱子间隔内可放2对货架(N=2)，根据柱间距一般计算公式：W=(C1+2C2+C3)N式中W柱距；C1托盘(货架)背面间隔；C2托盘(货架)深度；C3堆垛机通道宽度；N双排货架节距数。所以，W=(C1+2C2+C3)N=(400+1050X2+1150)X2=3650X2=7300mm=7.3m;3.5 钢材选型及校核

15、每个托盘上放6*3=18件货物，每件货物平均重量为14.859kg,托盘重量为15kg；托盘和货物的重量=14.859*18+15=282.462kg，取整为283kg。一托的最大重量为153*3+15=474kg。货架主要由货架立柱、侧拉杆、背拉杆、横梁、牛腿构成，选用Q235材质钢，其密度为7.85g/cm3。其中，货架立柱使用10号角钢，规格100mm*100mm*10mm截面积S1=19.261cm2,每米质量M1=15.120kg/m;侧拉杆、背拉杆、横梁使用5号角钢，规格50mm*50mm*4mm截面积S2=3.897cm2,每米质量M2=3.059kg/m;牛腿使用10号角钢，规

16、格100mm*100mm*12mm截面积S3=22.800cm2,每米质量M3=17.898kg/m;每排货架使用168根立柱，总长为19.65*168=3419.1m三根横梁总长116.2*3=348.6m货架的平均层高为19.5/10=1.95m1/2 ) =2.2m每个储存单元的侧拉杆长为(1.952+1.052)人一排货架侧拉杆总长=2.2*10*84=1848m把货架的背面分为3*14个大单元，每个单元拉两个拉杆每个拉杆长为（19.5/3）2+（116.2/14）2）人（1/2）=10.54m背拉杆总长度=10.54*2*3*14=885.36m一个储存单元的牛腿长1.05*2=2.

17、1m，所以一排货架的牛腿总长为2.1*10*83=1743m一排货架的总重量=3419.1*15.120+348.6*3.059+1848*3.059+885.36*3.059+1743*17.898=92479.335kg每排货架和货物总重量为92479.335+283*10*83=327369.335kg每根立柱承受的挤压应力为（7=327369.335*10/（84*2*19.261）=1011.70MPa1500整机高度（m）30货物长度（mm）1100-1300结构形式单立柱货叉类型双货叉水平运行机构速度0180m/min（变频调速）电机功率18.5kw起升机构速度050m/min（

18、变频调速）电机功率15kw货叉伸缩机构满载速度030m/min空载速度40m/min电机功率15kw货叉性能停准精度士5mm货叉下挠度小于20mm伸缩速度误差小于士5%载货台运行性能运行额定速度误差小于士10mm升降性能升降额定速度误差小于士5%挺准精度小于士10mm使用电源三相交流，220V电源容量/A57A导电方式安全滑触线通讯方式远红外通讯/无线通讯信息传输现场总线控制方法闭环出入库方式单元式定位方式激光测距+旋转编码；光电认址定位精度（mm）士3对于堆垛机天轨、地轨的铺设要求，大致如下：天轨与地轨之间平行度误差小于6mm对角线d1和d2的误差小于4mm轨道内侧C值的误差为士3mm两轨道

19、同一侧的平面度公差值在4mm内，对角线检测点在距立柱上、下装面100mm处,m和n2之差在3mm之内第四章系统选择4.1 地面强度验算4.1.1 货架的基本参数托盘尺寸为1200mm1000mm150mm每托盘堆放载重：平均值(14.859*18+15)*10=2830N;货架规模为10层X83列*2=1660个储存单元/巷道；货架跨度：1400mm货架总重：4.1.2 地面强度则地面平均载荷=()/(119.2*44)=15346.4N/m4.2 存储区布局根据货架尺寸的有关数据(表4-1),以及堆垛机工作要求，布置自动化立体仓库为同端出入型仓库，布局如下图4.2所示。表4-1仓储区数据货架

20、长度116.2m货架区宽度44m单巷道宽1.15m一条巷道货架宽3.45m巷道数12条堆垛机数12台货架层数10层货架列数83列图4.1存储区布局第五章总结物流仓储中心设计是物流工程学科重要的一个研究方向，是培养学生如何分析和改造已有仓库方面存在问题的有效途径。通过这次课程设计，我从根本上对物流仓储作业中心的新建有了个很深刻的认识。首先，我们组的工作是新建一座能够满足客户要求的自动化立体仓库。对于一个没有参加过实际仓储作业演练的学生来说，要新建一座立体仓库，是完全没有头绪的。不过，李老师给我们指出了一条方向。然后我的工作就是这个方向的首发站一一计算托盘利用率，选择托盘。由于客户制造出来一系列饭

21、煲系列，各有不同尺寸，需要折衷选择一种能够装载货物更多的托盘，作业量不大，但也相当繁琐的。一开始，错觉的以为只要将货物的平均尺寸算出来，然后选择托盘堆码就可以计算出托盘的使用率。但，后来发现这个思路是错误的。因此一改再改，我的工作量一下子就大了。其次，选定各项参数。选好托盘尺寸之后，我们算是步入正式的仓库货架参数计算。由于托盘选择是我的工作，因此，接下来的货格尺寸也成了我的工作之一。货格尺寸是要根据货物堆码到托盘上得来的货态尺寸产生的。但因为托盘存在两个方向不同长度，于是在这个货格尺寸计算的时候，我分了两种情况。而事实上，一个仓库设计只需要给定一个方案就可以了。不过，在这个过程里面，我们的数据

22、是不断改变的，因为数据太多，繁琐容易出错。最后，总结经验，完成课程设计的各项要求。时间一周的课程设计，是显得短了些,但又是必须的。在这个过程里面，不得不有感而发的感激我的老师和组员们，是你们给我的帮助促使我找到了解决问题的方向。比如计算托盘尺寸的时候，如果我还坚持使用货物尺寸平均值来计算，后面的工作，其他的组员的工作就繁重了很多，毕竟我的方向错了，导致的数据出现严重偏差。总之，如今课程设计也就要告一段落，我感激你们的帮助！参考文献1张晓川编.现代仓储物流技术与装备.化学工业出版社，2005年2蔡临宁.物流系统规划一一建模及实例分析.机械工业出版社，2004年3刘昌祺.自动化立体仓库设计.机械工

23、业出版社，2004年4朱宏辉.物流自动化系统设计及应用.化学工业出版社，2005年附录1表7-1T客户饭煲系列产品包装尺寸生活电器饭煲系列产品包装尺寸产品代码产品名称长(cm)宽(cm)高(cm)包装（台/件）堆码标准（层）重量/kg类别ZC202美的电炖盅(MD-ZC20A)220V/50Hz,400W57.5036.0068.504518.2kg电炖锅ZC201美的电炖盅61.0054.0036.504518.0kg电炖盅ZH202(MD-GH20A220V/50HZ/400W美的电炖盅57.5036.0068.504518.2kg电炖盅IH301美的电饭煲65.0043.0029.502

24、512kg电饭煲IH501美的电饭煲68.5045.0031.002514kg电饭煲FD161电脑电饭煲52.0033.0050.404513kg电饭煲FZ302美的电饭煲56.0039.0053.004517.2kg电饭煲FC302豪华电脑电饭煲56.0039.0053.004517.2kg电饭煲FZ402美的电饭煲61.6042.0056.504520.6kg电饭煲FC402豪华电脑电饭煲61.6042.0056.504520.6kg电饭煲FZ502美的电饭煲61.6042.0060.204521.1kg电饭煲FC502豪华电脑电饭煲61.6042.0060.204521.1kg电饭煲FC

25、502美的电饭煲越南分公司英文版62.0042.2058.904521.1kg电饭煲FC161型号：MB-FC16渔脑电饭煲52.0033.0050.404513kg电饭煲FC305微电脑电饭煲57.1035.7052.004515.5kg电饭煲FS304/增加稀饭功能，智能电脑电饭煲72.0030.5051.504515kg电饭煲FC405微电脑电饭煲62.1039.0054.804517.5kg电饭煲FS404/增加稀饭功能，智能电脑电饭煲65.0039.5055.004518.5kg电饭煲FC505微电脑电饭煲62.1039.0058.604518kg电饭煲FS504/增加稀饭功能，智能

26、电脑电饭煲78.5033.0058.004519kg电饭煲YC402包号:YC40D（II代）电子电饭煲63.3032.5059.504516kg电饭煲YC502美的电饭煲II代63.3032.5063.504517kg电饭煲YS401豪华电脑电饭煲63.3032.5058.504516kg电饭煲FD401豪华电子电饭煲65.0039.5055.504518.5kg电饭煲YD302硬质氧化内锅58.5030.0056.304513kg电饭煲T1.2,美的电饭煲YD302MB-YD30D（II代）电子电饭煲59.2030.0055.704513kg电饭煲YD402MB-YD40D逊质氧化内锅T1

27、.2,美的电饭煲63.3032.5059.504516kg电饭煲YD402MB-YD40D（II代）电子电饭煲63.3032.5059.504516kg电饭煲YD502硬质氧化内锅T1.2,美的电饭煲63.3032.5063.504517kg电饭煲YD502/硬质氧化内锅T1.2,美的电饭煲58.5030.0056.304513kg电饭煲YN302包号:YN30B（II代）豪华多功能电饭煲59.2030.0055.704513kg电饭煲YN402包号:YN40B/硬质氧化内锅T1.2,美的电饭煲63.3032.5060.004516kg电饭煲YN402包号:YN40B（II代）豪华多功能电饭煲

28、63.3032.5059.504516kg电饭煲YN408包号:MB-YN40D豪华多功能电饭煲63.3032.5058.504516kg电饭煲YN407F美的电饭煲/硬质氧化内锅T1.2,美的电饭煲63.3032.5063.504517kg电饭煲YN502包号:YN50B（II代）豪华多功能电饭煲63.3032.5063.504517kg电饭煲YN507F美的电饭煲豪华自动电饭煲60.0030.5061.504513kg电饭煲YJ302型号:YJ30B（II代）双金属，电饭煲59.2030.0055.704513kg电饭煲YJ306B豪华自动电饭煲60.0030.5061.504513kg电饭煲YJ306C豪华自动电饭煲60.0030.5061.504513kg电饭煲YJ306抽象画电饭煲60.0030.5061.504513kg电饭煲