仓储课程设计说明书

1-目录引言TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1自动化立体仓库简介3\o"CurrentDocument"1.1自动化立体仓库发展历程及现状4\o"CurrentDocument"1.2自动化立体仓库的特点4\o"CurrentDocument"1.2.1自动化立体仓库的主要优点41.2.2自动化立体仓库的缺点51.3自动化立体仓库技术性能5\o"CurrentDocument"1.3.1控制系统5\o"CurrentDocument"1.3.2监控管理系统62货物单元设计62.1设计的技术参数6\o"CurrentDocument"2.2仓库库存量6\o"CurrentDocument"2.3托盘最优体积数7\o"CurrentDocument"2.4所需托盘位数的确定8\o"CurrentDocument"2.5存储空间规划8\o"CurrentDocument"3货格设计8\o"CurrentDocument"3.1确定横梁截面8\o"CurrentDocument"3.2确定立柱截面尺寸9\o"CurrentDocument"3.3货格尺寸设计10\o"CurrentDocument"4仓储区静态设计124.1根据静态设计法确定货架的总体尺寸12\o"CurrentDocument"4.1.1仓库长度13\o"CurrentDocument"4.1.2仓库高度13\o"CurrentDocument"4.1.3货架排数13\o"CurrentDocument"4.1.4仓库宽度13\o"CurrentDocument"4.2根据托盘单元的尺寸和重量，选择合适的装卸作业设备13\o"CurrentDocument"4.3仓储区规划14\o"CurrentDocument"4.3.1仓储面积利用率比较14\o"CurrentDocument"4.3.2仓储区规划草图17\o"CurrentDocument"4.3.3堆垛机的运动参数17\o"CurrentDocument"4.3.4堆垛机的单作业周期18\o"CurrentDocument"4.3.5仓储系统的通过能力19\o"CurrentDocument"5仓储区的动态设计195.1确定仓储区及堆垛机的最终参数19\o"CurrentDocument"6输送机系统规划20\o"CurrentDocument"6.1同端出入与贯通出入的选择20\o"CurrentDocument"6.2确定输送机的速度参数21\o"CurrentDocument"6.3辊子输送机尺寸参数设计22\o"CurrentDocument"6.3.1辊子长度22\o"CurrentDocument"6.3.2辊子间距22\o"CurrentDocument"6.3.3辊子直径23\o"CurrentDocument"6.4链式输送机参数确定24\o"CurrentDocument"6.5输送方式确定24\o"CurrentDocument"7小结与体会24\o"CurrentDocument"8参考文献25托盘仓储系统规划引言仓储是现代物流的两大支柱之一，而货架储存系统的最高阶段就是自动化立体仓库。随着物流业的发展，自动化立体仓库的推广势在必行。随着经济全球化步骤的加快，物流供应链中蕴藏巨大潜力越来越人们的注意。而物流中心则是物流供应链中重要的枢纽之一。它是接受并处理下游用户的订货信息，对上有供应方的大批量货物进行集中存储、加工等作业，并向下游进行批量转运的设施和机构。作为物流中心的重要组成部分，自动化立体仓库（AutomaticStorage&RetrievalSystem）直接影响到企业领导者制定的战略和计划、指挥和调整企业的行为。关键字：货架设计输送机设计1自动化立体仓库简介自动化立体仓库，也叫自动化立体仓储，物流仓储中出现的新概念，一般是指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库”。自动化立体仓库的主体由货架，巷道式堆垛起重机、入（出）库工作台和自动运进（出）及操作控制系统组成。货架是钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物或结构体，货架内是标准尺寸的货位空间，巷道堆垛起重机穿行于货架之间的巷道中，完成存、取货的工作。管理上采用计算机及条形码技术。自动化立体仓库是现代物流系统中迅速发展的一个重要组成部分，它具有节约用地、减轻劳动强度、消除差错、提高仓储自动化水平及管理水平、提高管理和操作人员素质、降低储运损耗、有效地减少流动资金的积压、提高物流效率等诸多优点。与厂级计算机管理信息系统联网以及与生产线紧密相连的自动化立体仓库更是当今CIMS（计算机集成制造系统）及FMS（柔性制造系统）必不可少的关键环节。1.1自动化立体仓库发展历程及现状立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。在我国，立体仓库发展是从70年代初期开始的，是消化吸收德国西马克一特兰斯普兰股份有限公司专有技术的基础上开发出来的。我国进入80年代以来，一些交通运输部门，物资储存部门以及现代大中型企业对老式仓库进行了技术改造，开始采用自动化立体仓库，据不完全统计，目前我国拥有立体仓库500于座，在15米以上的大型立体仓库100多座，起重全自动化的立体仓库有30多个。1.2自动化立体仓库的特点1.2.1自动化立体仓库的主要优点采用高层货架，立体储存，能有效地利用空间，减少占地面积，降低土地购置费用。仓库作业全部实现机械化和自动化，能大大节省人力，实现“无人化仓库”，减少劳动力费用支出。改善工作条件，减轻劳动强度，减少收发差错，提高作业效率。采用托盘式货箱存储货物，货物的破顺率显著降低；库内容易进行温度和湿度控制，有利于物资的保管。货位集中，便于控制与管理，特别是利用计算机，不但能够实现全部作业过程的自动控制，而且能进行信息处理，实现库存物品的“先入先出”，并有利于防止货物和物料的丢失和损坏。1.2.2自动化立体仓库的缺点结构复杂，配套设备多，需要大量的基建和设备投资。高层货架要使用大量的钢材，货架安装精度要求高，施工比较困难，且施工周期长。3控制系统一旦发生故障，整个仓库将处于瘫痪状态，收发作业就会中断。储存货物的品种受到一定限制，对长大笨重货物必须单独设立储存系统。对仓库管理和技术人员的素质要求较高，必须经过专门的培训方能胜任。1.3自动化立体仓库技术性能1.3.1控制系统技术先进，采用现场控制总线直接通讯的方式，真正做到计算机只监不控，所有的决策、作业调度和现场信息等均由堆垛机、出入库输送机等现场设备通过相互间的通讯来协调完成。•每个货位的托盘号分别记录在堆垛机和计算机的数据库里，管理员可利用对比功能来比较计算机的记录和堆垛机里的记录，并进行修改，修改可自动完成和手动完成。•系统软、硬件功能齐全，用户界面清晰，便于操作维护。•堆垛机有自动召回原点的功能，即无论任何情况，只要货叉居中且水平运行正常时，可按照下达的命令自动返回原点。这意味着操作人员和维护人员可以尽量不进入巷道。•智能的控制系统，可以实现真正的自动盘库功能，避免了以往繁重的人工盘库工作，减轻了仓库管理人员的工作强度，同时保证了出库作业的出错率为零。1.3.2监控管理系统监控管理系统包括数据管理、入库管理、出库管理、查询、报表、单据与盘库、报警、监控与动画等模块2货物单元设计2.1设计的技术参数年吞吐量为124万件货物，供货率98%、每个任务的填充数90件、每年周转12次；仓库每年工作300天；每天工作8个小时，其中3小时入库，5小时出库；仓库规划空间：长130mx高20m；包装单元外型尺寸：400mmx300mmx300mm，包装货物质量25kg；托盘尺寸：800mmx1200mmx150mm。2.2仓库库存量库存的货物越多，则支持特定客户的存货可得性也就越大，调整预测误差的能力也就越强，但安全库存的水平却提高了，根据概率的大数定理，对于给定的供货率，供货率，库存安全系数50.0%,0.0080.0%,0.8485.0%,1.0490.0%,1.2895.0%,1.6498.0%,2.0599.0%,2.3399.9%,3.09表2-1库存安全系数查表2-1得库存安全系数，则库存量二(年吞吐量/年周转次数)X=(件)2.3托盘的最优体积数在不考虑填充能力与填充量的配合性约束时，装卸单元的最优体积应为：:填充单元的体积400mmx300mmx300mm:经验系数:每个任务的填充量，即每个订单的订货量90取Vop=32,即每个托盘放32件货物，选用木托盘，每个货格存放三个托盘，托盘堆垛形式如图2-1所示图2-1托盘货物堆垛形式2.4所需要托盘位数的确定由上述已知库存总货物件数为2.12X105件，则所需要的托盘位=2.12X/32=6620托盘位，取7000位。2.5存储空间规划已知仓库规划空间：长130mx高20m，则：货架最大长度二130-输送系统宽=130-10=120m货架最大存储高度二20-安全距离(1.2m+0.15+0.2=1.55m)-堆垛机下横梁高(0.6m)=20-1.55-0.6二17.85m3货格设计3.1确定横梁截面横梁截面如图3-所示图3-1横梁截面图因为货物总重0.8，所以横梁截面我们可以选择第一种。3.2确定立柱截面尺寸立柱截面如图3-所示图3-2立柱截面图货物总重0.8，考虑到货架安全高度达到17.85m，所以立柱截面可选第四种3.3货格尺寸设计在采用托盘堆垛形式下，我们选择横梁式货架。横梁式货架上没有隔板，一般用来储存托盘单元货物。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：侧面间隙的大小。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，在堆放三个货物单元时，取，在堆放两个货物单元时，取。垂直方向的间隙。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，一般取宽度方向间隙。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，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，货格主视图和侧视图如图3--3、图3--4所示图3-3货格主视图图3-4货格左视图托盘存放方式不同时对应的货格尺寸就不一样，托盘存放在货架上有如下两种方式：方式一、托盘长边对巷道对应的货格尺寸为（不考虑立柱与横截面宽度），布置如图3-所示图3-5长边对巷道尺寸示意图方式二、托盘短边对巷道对应的货格尺寸为（不考虑立柱与横截面宽度），布置如图-6所示图3-6短边对巷道尺寸示意图4仓储区静态设计4.1根据静态设计法确定货架的总体尺寸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：4.1.1仓库长度因为每个货格长度为2800mm（考虑立柱宽度），最大安全长度为120m，则货架列数二，取42列货架长度：4.1.2仓库高度因为每层货格高度为1500mm（考虑横梁宽度），最大安全高度17.85m，则最大层数二，取11层货架高度二mm4.1.3货架排数一排货架所用的托盘位：个仓库设计的托盘位为212000^32=6620取7000个，货架排数所以设计6排货架4.1.4仓库宽度考虑货物伸出，货架宽度为1100，当储位深度为1时，有3个巷道，巷道宽为1500,存储区长度约117.6，宽度约4.2根据托盘单元的尺寸与重量，选择合适的装卸作业设备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的货物和托盘的质量的总和。每个托盘放32件货物，货重，选用木托盘，重量取，查表4-1，表4-1单立柱巷道堆垛机的主要性能参数额定起升重（t）,0.1;0.25;0.5;0.8;1.0;1.5托盘尺寸（mmXmm）,800*1000*;800*1200;1000*1200或任意水平运行速度（m/min）,5---180（变频调速）起升速度（m/min）,2/124/16,（双速）或者变频调速3--30货叉伸缩速度（m/min）,3---15（变频调速）总功率（kw）,>10整机全高（m）,<30最低货位标高（mm）,>560最高货位标高（m）,<48导电方式，电缆小车；滑导线通讯方式,远红外通讯；滑导线；载波通讯控制方式,手动；半自动；单机自动；联机自动出入库作业方式，拣选式；单元式；混合式货物尺寸，所以我们选择起重量为1t的地面支撑式单元化入库出库巷道堆垛机，其型号为：堆垛起重机:-1/T2960-1999作业方式为同端出入库单一作业方式，且一年工作300天，一天8小时，3小时入库、5小时出库。4.3仓储区规划4.3.1仓储面积利用率比较4.3.1.1托盘短边或长边对巷道由于仓库的长、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、货架的摆放方式等来确定。货架的摆放形式有如下两种方式:方式一、按照托盘短边对巷道托盘短边对巷道仓储区尺寸上文已列出，其面积利用率如下：面积利用率：，方式二、按照托盘长边对巷道货格高度不变，所以货架层数仍取11，货架宽为700，同时考虑到横梁的承载能力，每个货格放两个托盘。货格长度2550，则货架列数为：，取47列货架长度：每一排的托盘位：排数:，取8排当储位深度位1时，有4个巷道存储区长度约119.85，宽度为，面积利用率为：比较两种方式的面积利用率可知设计时采用托盘短边对巷道方向的布置方式，这种布置方式的好处除了提高面积利用率外，还可以减少巷道数目，减少货架的搭建成本及堆垛机的购置成本，同时还提高了堆垛机的作业效率。4.3.1.2储位深度的选择当储位深度为1时，上文已求出仓库的基本尺寸：货架层数：11层货架高度二mm货架列数：42列货架长度：考虑货物伸出，货架宽度为1100一排货架所用的托盘位：个有6排货架，3个巷道，巷道宽为1500存储区长度约117.6，宽度约面积利用率：当储位深度为2时，仍有6排货架，有2个巷道，巷道宽为1500存储区长度约117.6，宽度约面积利用率：由以上可以看出，当选择储位深度为2时的仓库面积利用率比储位深度为1时高，但同时，储位深度为2时，一台巷道堆垛机只对3排货架作业，使堆垛机资源有很大的浪费，堆垛机货叉要跨过第一排货物取货，这种布置方式增加了堆垛机作业时的侧向弯矩，对堆垛机性能要求更高。并且，题设并没给出当地土地资源稀缺、土地价格很高等条件，因此，在系统整体最优的原则下，我们选择储位深度为1的货架设计方案。4.3.1.3堆垛机作业方案根据题设条件，堆垛机作业方式为一年300天，一天8小时连续工作，其中3小时同端入库单一作业、5小时同端出库单一作业，有特殊情况时视堆垛机作业能力安排其作业方案。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。4.3.1.4堆垛机轨道设置堆垛机转轨是在作业需要的情况下堆垛机进入其他巷道中作业，在巷道多、出入库频率低、货物存储量较大、堆垛机配置受局限的情况下，要求堆垛机能够自由转轨。从布置模式上可以看出，转轨堆垛机系统应用的最大优点在于多巷道配置少量堆垛机，并且可以实现一台堆垛机故障时其他堆垛机替代作业，从而不影响本巷道物料的出入库，既满足自动化立体仓库的自动搬运功能，又能大大降低成本。但同时，从布置模式上也可以看到一些缺陷，例如，只能在立库一端进行出入库作业，由于要安装换轨装置，立库将占用更大的空间等。因此，转轨堆垛机系统只能应用于某些特殊自动化立体仓库中。综合以上考虑，本设计不采用堆垛机转轨布置模式，而是采用一个巷道配置一台堆垛机，三台堆垛机独立工作模式。4.3.2仓储区规划草图图4-1仓储区规划草图4.3.3堆垛机的运动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：:货架长度:堆垛机行走加速度:堆垛机行走速度（2）最优升降速度：，:升降速度:最大升降距离（3）最优货叉伸缩速度：，:货叉伸缩速度:货叉伸缩的加速度:货位宽度

4.3.4堆垛机的单作业周期堆垛机对货物进行存取有两种作业方式，即单一作业方式和复合作业方式。本次设计的题设条件为堆垛机一天工作8小时，其中3小时入库、5小时出库，因此为同端出入库单一作业方式，即堆垛机从出入库台取一件单元货物送到选定的货位，然后直接回到库台，或者从货位上取一件单元货物回到库台。采用这样的作业方式可以减少堆垛机的作业周期，提高堆垛机的作业效率。一般取货架参数，，这里取故单作业每小时作业次数为：4.3.5仓储系统的通过能力堆垛机的作业能力：理论出入库能力：5仓储区的动态设计5.1确定仓储区及堆垛机I:总终参数5.1确定仓储区及堆垛机I:总终参数通过4.3.3的计算，确定了各个速度的最大值，同时在满足作业要求的情况下，尽量选取较低的速度，以尽可能地降低成本，因此通过查表4-2及验算取得：表4-2堆垛机速度参数运行速度,25；31.5；40；50；63；80；100；125起升速度,6.3；8；10；12.5；16；20；25货叉速度,5.；6.3；8；10；12.5；16由于P=22,=62.63,因此我们选择使用3台堆垛机，每台负责一个巷道，，因此，堆垛机的作业能力可以满足自动化立体仓库年吞吐量的需求。同时仓储区总长度上文已求出，为117.6m。6输送机系统规划6.1同端出入与贯通出入的选择在自动化仓库的出入库系统中，为了完成托盘物料的自动化入库作业，采用托盘自动化系统对托盘物料进行输送已十分普遍。但由于出入库能力的不同，对于托盘自动化输送系统设备的选择和布局，将直接影响输送效率和项目成本。图6-1同端出入图6-2贯通出入同端出入库是货物的入库和出库都在巷道的同一端的布置形式（如图6-1）。这种布置由于采用就进入库和出库原则，能缩短出入库周期；特别在仓库存货不满，储位随机安排时，优点尤为明显。因此，若无特别要求，一般应采用同端出入方式。而贯通式是货物从巷道的一端入库而在另一端出库（如图6-2），这种方式总体布置简单，便于操作和维修保养。但是，对于每一个货物单元来说，要完成它的入库和出库全过程，堆垛机需要穿过整条巷道，而且要不同程度的将库内物流分开。基于以上考虑，我们在本设计中采用同端出入库方式。6.2确定输送机的速度参数在本次设计的仓储系统中，其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，由此可计算出棍子输送机的正常工作速度为（假定链式输送机与棍子输送机工作速度相同）：V=其中，L：输送线路的最长距离:堆垛机平均单作业周期t:浮出式辊子的总作业时间取L=26.7m，=159.58s，t=10s，得V=0.16取V=0.2由此可得货物之间的间距，其计算公式为：：堆垛机出入库能力，：输送机输送速度:输送物品间距这里，得6.3辊子输送机尺寸参数设计6.3.1辊子长度对于托盘货物来说，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：:辊子长度，:件货宽度，:宽度裕量（50~150），取，查表6-1得.表6-1辊子长度6.3.2辊子间距辊子间距应该满足运行中货物稳定性要求，即一般情况下按照下式选取：对要求平稳的物品，查附表6-2可取.表6-2辊子间距6.3.3辊子直径辊子轴径与辊子的承载能力有关，可按照下式选取:作用在单个货物上的载荷，；:单个辊子上的许用载荷，；:单件货物的重量:单列辊子的有效支承系数，与货物的地面特性及辊子平面度有关，一般可取，对于底部刚性很大的货物可取:多列辊子不均衡承载系数，对单列辊子，对双列辊子，:支承单件货物的辊子数F在此主要用于校核，可不做考虑，查表6-3取，取.表6-3辊子直径和轴径6.4链式输送机参数确定链式输送机宽度一般比托盘长度短100mm，本设计中的托盘长度为1200mm，因此取链式输送机宽度为1100mm；在输送速度上，链式输送机速度应与辊子输送机相匹配，因此取0.2,；在高度上，链式输送机应与货架第一层货位高度相对应且链式输送机应比棍子输送机低30mm左右，故取0.6m；在长度上，输送机应在满足仓库长度要求的适当位置上，在此，我们取6.5m。在链式输送机浮出辊子处，为避免运动的托盘与棍子发生碰撞，取链式输送机侧边与第一个棍子间距为100mm。6.5输送方式确定在出入库口我们采用链式输送机作为衔接，对于直线段处的输送机则选用辊子输送机每台辊子输送机有齿轮传动式电机驱动