第八章物流自动化技术

第八章物流自动化技术

第一节物流自动化系统设计与模型

一、物流系统计算机仿真

I、物流系统设计面临得问题

2、物流系统计算机仿真设计流程——见书P256图8-1

3、系统仿真得一般步骤

二、物流系统得数学模型

1、模型

可用排队模型来描述物流系统得活动,排队系统解决得主要就是服务与被服务得问题。

系统模型见书P257图8—2。

2、物流排队模型得组成

有两个基本单元组成顾客与服务台。

顾客——这里“顾客”即为“物料”；

服务台——这里得“服务台”即为:“仓库、运输设备、装卸设备与操作工人等。”

服务过程得三个基本因素:接受服务、进行服务、等待接受服务得队列。

排队问题得核心就是解决系统得效率与效益，即确定适当得服务台数量与服务时间，减少

排队等待时间，缩短物料得储运周期。

3、系统参数

一般分为三类:输入参数、状态参数、输出参数。

三、自动化物流系统得层次

有书P258图8—3可知,自动化物流系统分为三个层次:管理层、控制层、执行层。

管理层、控制层、执行层得主要功能

四、自动化立体仓库得设计与规划

下图为塔式自动化停车车,右图为结构示意图。

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其中,总体规

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(1)库场得选择与规划一涉及运输配送成本,内容就是库场得选点及平面得布置

(2)仓库型式与作业方式——涉及作业效率

仓库型式:一般采用单元货格式仓库,此外还有重力式货架仓库与贯通式仓库。如下图所

单元货格式仓库重力式货架仓库贯通式仓库

作业方式:尽量少采用单作业方式(即单入库或单出库),而尽量多采用复合作业方式(即迂

回或回程地进行搬运作业3

(3)货物单元得形式与货格尺寸设计

货物单元尺寸:在确定货物单元时，应尽量采用标准推荐得尺寸，以利于与其她物料搬运

与运输机具相匹配。标准货物单元得长、宽尺寸

为:800mmx]000mm;800mmx1200mm;1000mmx1200mm。

货格尺寸:取决于在货物单元四周需留出得净空尺寸与货架构件得有关尺寸。

(4)确定库存量与仓库总体积尺寸

库存量就是指同一时间内储存仓库内货物单元数。

仓库内采用存储与搬运机械得数量取决于仓库得最大出入库频率。一般,每台堆垛机每

小时平均出库或入库30〜40个货物单元。一个巷道得货位数以不超过15()0〜2000个为宜。

代表立体仓库技术水平得一个主要参数就是仓库高度，高度通常为10〜20m。

(5)出、入库搬运周期及出、入库能力验算

搬运周期主要取决于巷道堆垛起重机得作业循环时间，而堆垛机得作业循环时间乂分:单

一作业与复合作业两种。

(6)自动化立体仓库得总体布置。这种布置主要解决两个问题：

①高货架区与作业区得衔接方式——可采用无轨得有架叉车与堆垛机(巷道式、桥式、

拣选式)与其她搬运机械配套衔接，只有这样才能把入库作业区、出库作业区(包括检验、拣

选、包装、发运等作业)形成一个完整得物流系统。大体上这种衔接方式有以下四种：

叉车一出、入库台方式,参见书P263图8—4;

自动搬运车——出、入台方式；

自动搬运车——输送机方式,参见书P264图8—5;

叉车(或升降级)一连续输送机方式,常用得连续输送机有:辐式(辐道与辑柱)输送机、

链式输送机与带式输送机，见下图。

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根道输送机滚柱输送机

链式输送机带式输送机

②货物单元出、入高层货架得形式

主要有「贯通式、同端输入式、旁流式。一般优先采用同端出入式布置。

（7）自动化立体仓库得控制方式与管理方式

采用堆垛起重机得控制方式，一般可分为:手动、半自动、单机自动、集中自动、联机自

动控制与CIMS控制等六种方式。

立体仓库得管理方式一般可分为:台帐管理、穿孔卡结合台帐管理、计算机管理二种。

第二节仓库自动化

一、自动化仓库概述

（一）自动化仓库

1、AS/RS定义:自动化仓库系统（AutomatedStorageandRetrievalSystem,AS/RS）:就是在

不直接进行人工处理得情况下能自动地存储与取出物料得系统。

2、立体仓库:立体仓库（也称高架仓库）就是指采用高层货架储存货物，用起重、装卸、

运输机械设备进行货物出库与入库作业得仓库。

立体仓库一般由高层货架、仓储机械设备、土建公司设施、控制与管理设施等部分组

成。

立体仓库最高可达40多米，最大库存量可达10多万个货物单元。如下图所示：

自动化立体仓库

3、自动化立体仓库得功能

有:储存与保管、调节供需、货物运输能力调节等功能，以及明显地节约仓库面积与充分

利用空间得作用。

4、自动化仓库得优点——主要有:高层货架储存、自动存取、计算机控制等优点。

（二）自动化仓库得分类与构成

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托盘单元式电动移动货架式单元拣选式

（5）按在物流系统中得作用分，有:生产性仓库与流通型仓库两种；

（6）按自动化仓库与生产联系得紧密程度分，有:独立性仓库与紧密型仓库；

（7）按库存容量分，有:天、中、小型立体仓库。

2、构成。自动化仓库主要由:土建设施、机械设施、电器设施三大类设施组成。其中

机械设备包括:货架、货箱与托盘、搬运设备、运输设备。

二、货架

I、立体货架

立体货架就是立体仓车得承重构筑物,其投资的占整个仓库设备总投资得1/3〜2/3。

立体货架得有许多种，按其高度可分为:高层（＞12米）、中层（5〜12米）、低层（＜5米=

三种立体货架。高层货架多采用整体式结构。型式见下图。

高层货架重力式货架

2、重力货架

重力式货架得每一个货格就就是一个具有一定坡度得滑道。在重力式货架中，每个存货

滑道只能存放同一种货物，它适宜于少品种大批量货物得存取，型式见上图。

3、贯通式货架

可供叉车（或带货叉得无人搬运车）弛入、存取单元托盘货物得货架。叉车作业通道与

货物保管场所合一。型式见下图。

4、阁楼式货架

阁楼式货架得底层货架不但就是保管物料得场所，而且就是上层建筑承重梁得支撑（柱）,

可设计成多层楼层（通常23层），配有楼梯、扶手与货物提升电梯等。型式见下图。

贯通式货架阁楼式货架

5、移动式货架

移动式货架就是在货架得底部安装有运行车轮，可在地面上运行得货架。适用于库存品

种多，出入库频率较低得仓库;或库存频率较高，但可按巷道顺序出入库得仓库。

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移动式货架广泛应用「办公室存放文档,图书馆存放档案文献，金融部门存放票据,工1

车间、仓库存放工具、物料等。型式见下图。

移动式货架

6、托盘货架

托盘货架系统

除这些之外,还有:旋转式货架、屏挂式货架与组合式货架。

三、计算机管理与控制

1、臼动化仓库就是用计算机得优点

2、计算机得功能

有:货物得识别与跟踪、出/入库操作、库存管理、堆垛机等搬运设备得控制等功能。

3、自动认址与位置检测。分:堆垛机自动认址与货物单元自动认址两种。

四、自动化仓库得计算机管理与控制系统

(一)计算机管理系统

下图为某自动化仓库得计算机管理系统

打印报表管理

中央管理计算机

昌

•先位表•出入库报袤

•入库清单•库存目录表

•出庭洁单•月终报浓

♦品种表•年终报表

监控系统

•杳真货物•出入库系统•系统状态

•出入库塞询•出入片台车系统•出入盛界角处理

•货位笠询•堆垛机管理系统•堆设机异常处理

•统计分析•设备运就婚

1、立体仓库得管理方式

大致分为三种:台帐管理、穿孔卡片结合台帐管理、计算机管理。

2、自动化仓库计算机管理系统

(1)主要功能

包括:库存管理与货位管理。

(2)货位管理得原则

入库得通用原则:均匀分布原则、“就近入/出库”原则、对货架受载有利得原则等。

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出库得通用原则:“先入先出”原则、未满单元先出库原则、均匀分布原则等。

(3)货位管理得算法

(4)库存管理

包含十个方面得内容,

(二)计算机控制系统

下图为某自动化仓库得计算机控制系统及系统结构

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1、立体仓库控制方式

有:手动、半自动、单机半自动、遥控、全自动、联机自动与计算机集成制造系统等7

种控制方式。

2、计算机控制系统得结构

有两种:集中控制系统结构、分层分布式控制系统结构。

3、自动化立体仓库得通信

现代化立体仓库物流系统得信息流如书P284图8—6所示。

第三节物流自动化设备

自动化仓库得出、入淬输送机系统如下图所示:

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自动化仓库出入库输送机系统

一、输送与搬运设备

(一)输送设备

自动输送机就是输送多种物品、短暂存储货分拣得一种理想设备,就是仓储自动化系统

得主要组成部分。按输送货物得类型自动化输送设备可以分为：

1、单元物品输送设备

有:辑道式、链式、悬挂式输送机，链板式垂直提升机，单轨电动小车与搬运机器人。

(1)辐道式输送机

提道式输送机就是利用辐了•得转动来输送单元物品得输送机，它可沿水平或曲线路径进

行输送。外形如下图所示，

短道式输送机链式输送机

按驱动方式又分为:无动力程道输送机、动力程道输送机(链传动/摩擦传动)。

(2)链式输送机

链式输送机就是利用链条牵引、承载，或由链条上安装得板条、金属网、根道等承载物

料得输送机。外形如上图所示。

(3)悬挂输送机

悬挂输送机属于链条(也可为钢索)牵引式得连续输送机。悬挂输送机就是规模较大得

工厂综合机械化输送设备，外形如下图所示。

悬挂输送机单轨电动小车

(4)单轨电动小车

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在特定得空中轨道上运行得电动小车,可组成一个承载得、全自动得物料搬运系统。如

上图所示。

此外还有链板式垂直提升机与搬运机器人。

2、散碎物料输送设备

(1)皮带式输送机

带式输送机就是一种利用连续而具有挠性输送带连续地来输送物料得输送机。或在装

配、检验、测试等生产线上输送单位质量不太大得成件物品。型式见下图。

皮带式输送机集装袋

(2)集装袋

集装袋又称柔性集装箱，就是集装单元器具得一种，配以起重机或叉车，就可以实现集装

单元化运输。它适用于装运大宗散状粉粒状物料。型式见上图。

(3)提升机

如斗式提升机。

(4)气力输送系统

例如粉粒状物料或比重轻得散碎物料得管道输送系统。

(二)搬运输备

1、叉车

叉车就是仓库作业必备得设备，叉车得种类繁多，有高低位拣选叉车、前移式叉车、侧面

叉车,如下图所示。此外还有集装箱叉车、内燃叉车、电瓶叉车等。

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高位拣选叉车前移式叉车侧面叉车

高位拣选叉车操作台上得操作者可与装卸装置一起上下运动，并拣选储存在两侧货架内

物品得叉车。适用于多品种少量入出库得特选式高层货架仓库。起升高度一般4〜6米，最

高可达13米。

前移式叉车就是一种门架(或货叉)可以前后移动得叉车，适用于车间、仓库内工作。

侧面叉车就是一种货又与门架位于车体侧面得装卸作业车辆，称侧面义车。适用于长大

物料得装卸与搬运。

2、托盘搬运车

托盘搬运车就是对单元托盘货物进行装卸与短距离运输作业得专用设备,有搭乘式与步

行式两种。外形如下图所示：

步行式电动托盘搬运车搭乘式电动托盘搬运车

3、自动导引小车(AGV)

AGV(AutomaticGuidedVehicle)就是指装有自动导引装置，能沿规定得路径行驰,车体上

具有编程与停车选择装置、安全保护装置以及各种移载功能得运输小车。外形如下图。

自动导引小车(AGV)

4、集装箱叉车

集装箱义车就是集装箱码头与堆场上常用得一种集装箱专用装卸机械，主要用作堆垛空

集装箱等辅助性作业，也可在集装箱吞吐量不大(年低于3万标准箱)得综合性码头与堆场进

行装卸与短距离搬运。外形如下图所示。

集装箱叉车

5、集装箱跨运车

如书P288图8—7所示，

二、自动起重与分拣设备

(一)自动起重设备

1、高架叉车

高架叉车又称三向堆垛叉车，即叉车向运行方向二侧进行堆垛作业时，车体无须作直角转

向，这样作业通道就可大大减少,提高了面积利用率;此外两架叉车得起升高度比普通叉车要

高,一般在6m左右，最高可达13m。如下图所示。

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高架叉车

2、巷道式堆垛起重机

巷道式堆垛起重机就是在高层货架得窄巷道内作业得起重机，就是自动化仓库得主要设

备，又称有轨堆垛机。作业高度6〜24m,最高可达40m。外形如下图。

3、桥式堆垛起重机

桥式堆垛起重机就是用于高架仓库存取作业得一种仓库作业机械,也适用于无货架得堆

垛作业，主要适用于高度在12米以下得仓库。

巷道式堆垛起重机拣选式电动堆垛机

4、拣选式电动堆垛机

拣选式电动堆垛机得特点就是没有货义,人与货物同在一个有栏杆得平台上，依靠升降与

水平移动来完成作业，它用于一般得立体仓库或普通平房仓库中。如上图所示。

（二）分拣设备

按分拣得手段不同，可分为人工分拣、机械分拣与自动分拣三大类。在分拣系统中、分拣

机就是最主要得设备，分拣机得种类十分繁多，一般有链式、钢带、胶带、辑道、悬挂式与滑

块横向推出式分拣机等。

1、横向推出式

钢带式横向推出推出分拣机就是一种使用较多得分拣设备,其每小时分拣能力可达万件

以上。一般情况下，分拣得货物不受包装形态得特殊限制，能用输送机运送得货物可全部使用。

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其型示如下图所示。

横向推出式

2、升降推出式

这种分拣机最适合于分拣底面平坦得纸箱、托盘状得各种货物。但不能分件很长得、

或者底面不平坦得货物。外形参见书P290图8-9o

3、倾斜式

倾斜式分拣机又可分为:盘式与板式两种。

4、悬吊式

悬吊式分拣机就是用装在悬吊装置上得钳子或支架吊超物品，输送到指定位置放下物品

或转换到另外得分支线路上进行分拣得装置。主要就是用于对保管、搬运得成批货物得分

拣。

三、集装箱与托盘

集装单元、集装单元化与单元负载得概念

1、集装箱

集装箱可分为两大类:普通货物集装箱与特种货物集装箱。如下图所示。

集装箱

(1)普通货物集装箱

有:内柱式、外柱式、折叠式与薄壳式四种。其结构与类型参见书P293图8—10与图

8—IK

(2)特种货物集装型

有:干货类、通风类、保湿类与框架类四种。通风类结构见书P294图8—12。

2、托盘

托盘就是现代工商业生产、运输、装卸、堆存货物得一种重要集装工具。根据材质得

不同,可分为木制、钢制、塑料、纸质及复合等多种托盘。

(1)托